БЕЗГРАДИЕНТНЫЙ РЕАКТОР Советский патент 1971 года по МПК B01J8/00 G05D11/16 

Изобретение относится к оборудованию научно-исследовательских и промышленных лабораторий кинетики газовых гетерогенных каталитических процессов и определения активности катализаторов, а именно к безградиентиому реактору.

Известен безградиентный реактор, содержащий два коаксиально расположенных вертикальных цилиндра с отверстиями и патрубками для подачи и вывода газа, поршневое присиособление с электромагнитным ириводом для ирокачки газа сквозь слой 1сатализатора.

Реактор применяется для исследования ироцессов с высококипящими веществами. Однако более широкое использование его ограничивается тем, что он не может быть ирименен для исследования процессов, требующих иолной изоляции катализатора от атмосферы, а также ири исследовании кинетики процессов в условиях пониженных давлений, так как шлиф, расноложенный в горячей части прибора (без смазки), пе обеспечивает надежной герметичности. Сложность изготовления нрибора связана, главным образом, с необходимостью внесения в конструкцию реактора приспособления для контроля безградиентности, позволяющего отбирать иробы для апалпза до слоя катализатора. Это присиособление, требующее двух сложных внутренних спаев, выполняется в виде отдельного канала-трубки и

дополиительного штуцера для вывода газа из реактора. Для смягчения напряжеппй в стекле канал-трубка изготовляется в виде змеевика.

Известно, что в реакторах полного смещенпя соблюдается отсутствие зависимости ироизводптельиостп коптакта от интенсивности перемешпваиия. При задапЕЮЙ скоростп циркуляции реакционной смеси в испытуемом реакторе подбирается такое количество катализатора, что при наибольшей заданной скоростн потока реакционной смесп через реактор стеиеиь превращенпя не зависит от скоростп циркуляции, которая определяет пптеисивпость перемешпвания. Скорость циркуляцпп регулируется частотой переключения электромапштной катушкп и амплитудой хода поршия.

В условиях, когда стеиепь превращения не зависит от 1П1теиспвности перемешивания, в слое катализатора устаиавливается безградиеитиость по концептрацип п температу1)е. В указанном случае отпадает пеобходимость в доио.шительиом контроле безградпептности, а следовательно, в приспособлеппп для отбора пробы до слоя каталпзатора. Благодаря этому можно устранить впутрепние спап и упростить тем самым конструкцию безградпеитпого реактора, сделав его разъемным па отдельные детали.

ней части соединены нри помощн шлифа, а шток норшня снабжен втулкой, укренленной в верхнем торце внутреннего цилнндра.

На чертеже прнведена схема нредлагаемого безграднентного реактора, в котором можно исследовать кинетику газовых гетерогеиных каталитических ироиессов как при атмосферном, так н ирн нониженном давлении.

Реактор состоит из двух коаксиально совмещеииых цилиндров / и 2, которые в нижней части соед 1неиы междз собой иа шлифе 3. Во внутреннем цилиидре 2 размещен иоршень 4, имеющий шток 5 и стеклянную камеру 6 с заиаянным в ней пакетом иластии из трансформаторного железа. Поршень иодвешен иа верхнем срезе внутреннего цилнндра 2 на упорной втулке 7 с пружииой 8, амортизирующей удары нри наденни иоршня. Поршень 4 сочленен со щтоком 5 ироволочным кольцом или иринаян к штоку 5. Виутренний цилиндр 2 в ннжней н верхней частях имеет ио два отверстия 9 и 10 (диаметром 6-7 мм) н вмятины в виде уколов // в стенках цилиидра для унора онрокннутого вверх сетчатым дном стаканчика 12 с целью удержаиия щихты исследуемого зерннстого катализатора 13. Кроме того, внутренний цилиндр 2 в нижней части имеет донолнительный шлиф 14, на котором закренлеи карман для термоиары 15, и штуцер 16 для вывода газа из реактора. Ввод газа в реактор оеушествляется через штуцер 17, которым в верхней части оканчивается иаружный цилиндр 1.

Смонтированный внутренний цилиндр 2 с загруженным исследуемым катализатором и норшием 4 ирикрыт наружным цилиндром / и герметизируется шлифом 3. Пунктнрной лииней 18 иоказаны границы нагревателя, который может быть выиолнен в виде еъемиой электроиечи. Проволока нагревателя раснолагается неиосредственно на стенках наружного цицнлиндра /, вдоль которого в внде иодкладки размещено восемь-десять асбестовых шнуров.

Для обесиечеиня безградиеитности в слое катализатора ио концентрациям и темнературе

нри иомощи электромагнитной катушки 19 приводится в нрямое н возвратное движения норшень 4, который нерекачивает газ через слой катализатора. Реакционная смесь иостуийет в штуцер 17, а выходит из реактора через нпуцер 16. Оба штуцера имеют краны. Для удобства монтажа на входе н выходе из реактора штуцеры с кранами соединяются шлифами.

При заданных условиях оиыта безграднентность имеет место ири такой скорости циркуляции газа через слой катализатора, нри которой наблюдается отсутствие зависимости стенени иревращення от интенеивности неремешивання. Последнее онределяется скоростью циркуляции, варьирование которой достигается частотой нереключения электромагнитной катушки и величиной амнлитуды хода иоршня. Для коитроля измеиення давления в реакторе

к нему в удобном месте нодсоединяется манометр.

Отсутствие сиаев в реакторе иозволяет в случае износа или разрушения деталей нроизводить замену их на вновь изготовленные.

Кроме того, эти детали могут изготавливаться из иеодинаковых сортов стекла и нри необходимости применяться даже в сочетании с металлическими. Если изготовить такой ирибор малого размера (нанример довести его

объем до 20-40 мл), он окажется нригодным для исследования катализа нри атмосферном и пониженных давлениях не только в стационарных, ио и в нестационарных условиях.

Предмет изобретения

Безградиеитный реактор, включающий коаксиальиые цилиндры, иоршень со штоком н электромагнитным ириводом, отличающийся

тем, что, с целью исследования кинетики ироцессов ири пониженном давлении и унрощения конструкции, коаксиальные цилиндры в нижией части соединены ири помощи шлифа, а шток иоршня снабжен втулкой, укрепленной

на верхнем торце внутреннего цилиндра.

16