一、JCP 甲烷重整催化劑評(píng)價(jià)裝置概述

本設(shè)備為一套專門用于催化反應(yīng)機(jī)理研究的通用型固定床催化劑評(píng)價(jià)裝置。

裝置設(shè)計(jì)有四條氣體控制回路，可進(jìn)行催化劑反應(yīng)機(jī)理、反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、甲烷重整 合以及催化劑評(píng)價(jià)篩選等研究，并可將反應(yīng)產(chǎn)物直接進(jìn)入GC、GC-MS等分析儀在 線分析。

設(shè)備采用質(zhì)量流量控制器對(duì)氣體流量進(jìn)行計(jì)量，由PID智能溫度控制系統(tǒng)對(duì) 溫度進(jìn)行準(zhǔn)確控制，并由耐高溫耐高壓背壓閥控制系統(tǒng)壓力，使裝置具有準(zhǔn)確的流量、溫度和壓力的控制。

設(shè)備采用現(xiàn)代自動(dòng)化控制技術(shù)及工藝設(shè)計(jì)，使裝置運(yùn)行安全穩(wěn)定、試驗(yàn)條 件控制精確、分析結(jié)果穩(wěn)定準(zhǔn)確。

二、JCP 甲烷重整催化劑評(píng)價(jià)裝置組成

設(shè)備整體工藝流程由氣相進(jìn)料單元、混合裝置、反應(yīng)單元、溫度壓力測(cè)控 單元以及電氣控制、箱體支架等組成。

設(shè)備由四路氣路，氣路由質(zhì)量流量控制器控制并精確計(jì)量后經(jīng)過(guò)靜態(tài)混合 器混合后再進(jìn)入反應(yīng)單元，反應(yīng)器采用固定床反應(yīng)器與催化劑進(jìn)行反應(yīng)；從反應(yīng)器出來(lái)的產(chǎn)物可經(jīng)過(guò)電伴熱管線經(jīng)高溫背壓閥調(diào)節(jié)壓力后進(jìn)入色譜在線全組 分分析。

三、設(shè)備工藝

四、組成單元指標(biāo)

4-1、氣相進(jìn)料單元

氣體進(jìn)料單元由四路氣路組成，四路氣體均來(lái)自鋼瓶，進(jìn)入裝置后先經(jīng)過(guò) 過(guò)濾器去除其中雜質(zhì)顆粒物，然后由減壓閥進(jìn)行減壓，再由質(zhì)量流量控制器計(jì)量后進(jìn)入氣體混合器在線混合，再進(jìn)入反應(yīng)器；

氣體質(zhì)量流量控制器設(shè)計(jì)旁路閥，能夠迅速建立系統(tǒng)壓力；質(zhì)量流量控制 器可通過(guò)軟件對(duì)質(zhì)量流量控制器進(jìn)行校準(zhǔn)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同氣體的準(zhǔn)確控制；

氣路下游設(shè)計(jì)單向閥和截止閥，防止氣體竄流；

主要參數(shù)：

入口壓力：0.1～6MPa

流量范圍：0～500mL/min

使用溫度：室溫

輸出信號(hào)：0～5V

精度：±1%F.S 4-2、氣體混合器

氣體混合器采用靜態(tài)混合器設(shè)計(jì)，擾流式混合方式能夠使氣體混合更為充 分；選用316L不銹鋼進(jìn)行制作。

4-3、反應(yīng)單元

反應(yīng)爐和反應(yīng)器均采用豎直安裝方式。

反應(yīng)爐采用單段式等溫電加熱爐，每段爐膛都由獨(dú)立的多段式儀表進(jìn)行控  溫，確保反應(yīng)區(qū)的恒溫段足夠長(zhǎng)。爐膛保溫材料采用耐高溫高密度陶瓷纖維材料，保溫效果佳。外殼采用304不銹鋼網(wǎng)板隔離，使反應(yīng)爐表面溫度不燙手，確 保操作安全。

反應(yīng)器上游設(shè)計(jì)壓力變送器、卸荷閥。壓力變送器用于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)壓力，卸 荷閥用于對(duì)系統(tǒng)的超壓保護(hù)。

反應(yīng)器上、下接頭設(shè)計(jì)保溫加熱包，溫度：RT～200℃可調(diào)；能夠使進(jìn)入反應(yīng)器的物料溫度更加穩(wěn)定，并且容易拆卸和安裝；

反應(yīng)器入口和出口設(shè)計(jì)過(guò)濾器，防止反應(yīng)器逃逸出來(lái)的催化劑粉末進(jìn)入系統(tǒng)。

反應(yīng)器上端設(shè)計(jì)有安全閥等安全部件。

主要參數(shù)：

反應(yīng)爐操作溫度：RT～900℃

溫度控制精度：<±1℃

反應(yīng)器材質(zhì)：310S

反應(yīng)器操作壓力：0.1～5MPa

催化劑裝填量：10mL 4-4、壓力測(cè)控單元主要由冷凝器、背壓閥等組成。

采用冷卻分路調(diào)控的方法，既維持了成品的壓力、溫度環(huán)境，又保護(hù)了高 壓背壓閥的正常使用。

在成品末端分為雙支路，一路冷卻控制壓力，一路接入在線色譜等檢測(cè)設(shè) 備。

主要參數(shù)：

壓力調(diào)節(jié)范圍：0.1～5MPa 4-5、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

該裝置控制系統(tǒng)采用工業(yè)級(jí)平板電腦和AI智能儀表開(kāi)發(fā)方案。AI智能儀表 模塊采用單體式控制，各模塊之間干擾小，具有很高的穩(wěn)定性，并采用RS485通訊模式與組態(tài)軟件進(jìn)行連接。主要模塊包括：溫度控制模塊、模擬量輸入輸 出模塊、數(shù)字量輸入輸出模塊。

控制系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)組態(tài)軟件包，符合最新國(guó)際同類裝置的標(biāo)準(zhǔn)，并且功能 齊全，適用于各類試驗(yàn)裝置過(guò)程控制。同時(shí)該軟件采用中文顯示，操作門檻低，學(xué)習(xí)簡(jiǎn)單方便。

組態(tài)軟件可實(shí)現(xiàn)如下功能：

過(guò)程監(jiān)視控制；

數(shù)據(jù)的采集、處理、分析；

實(shí)時(shí)顯示工藝流程、工藝參數(shù)；

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的趨勢(shì)顯示；

歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和歷史趨勢(shì)顯示；

歷史數(shù)據(jù)報(bào)表輸出及打印；

多級(jí)聯(lián)鎖報(bào)警機(jī)制完成聲光報(bào)警及主動(dòng)停車；

用戶方便設(shè)置和修改設(shè)定和修改工藝參數(shù)及報(bào)警限。

4-6、裝置安全設(shè)計(jì)

裝置自動(dòng)控制系統(tǒng)采用工業(yè)化設(shè)計(jì)和制造標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)有多級(jí)的安全保護(hù)設(shè)計(jì)和配置。

自控系統(tǒng)采用多重嚴(yán)格安全控制邏輯：

當(dāng)溫度達(dá)到高限（Hi）時(shí)，系統(tǒng)產(chǎn)生聲光報(bào)警，提醒操作人員進(jìn)行處理；

當(dāng)溫度達(dá)到高高限（HiHi）時(shí)，系統(tǒng)將主動(dòng)切斷加熱電源，并采取更多相 關(guān)的邏輯操作；

當(dāng)壓力達(dá)到高限（Hi）時(shí)，系統(tǒng)產(chǎn)生聲光報(bào)警，提醒操作人員進(jìn)行處理；

當(dāng)壓力達(dá)到高高限（HiHi）時(shí)，系統(tǒng)將主動(dòng)停止進(jìn)料，并采取更多相關(guān)的 邏輯操作；

五、設(shè)備參考圖片