小試實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖茄芯抗に嚵鞒毯凸に嚄l件,并解決工業(yè)化中無(wú)法單純通過(guò)計(jì)算解決的工程問(wèn)題,。換言之,,小試設(shè)備是為幫助工藝設(shè)計(jì)放大,而不是用來(lái)幫助設(shè)計(jì)反應(yīng)機(jī)理,。
將實(shí)驗(yàn)室級(jí)別的反應(yīng)器在中試設(shè)備上進(jìn)行驗(yàn)證,,需考慮如下問(wèn)題:
1.反應(yīng)器材質(zhì)
在實(shí)驗(yàn)室里,反應(yīng)器通常在玻璃儀器中進(jìn)行,。而在放大過(guò)程中,,工藝可能在其他材質(zhì)的系統(tǒng)中進(jìn)行,這可能帶來(lái)催化或抑制反應(yīng)效果的問(wèn)題,。
2.熱量的影響
實(shí)驗(yàn)室所用的玻璃反應(yīng)器可通過(guò)冷卻系統(tǒng),,如循環(huán)水、冰浴等方式及時(shí)帶走反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的熱量,,對(duì)反應(yīng)影響較小,。當(dāng)反應(yīng)體系被放大后,反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的熱量會(huì)因反應(yīng)器自身結(jié)構(gòu)的原因,,而無(wú)法及時(shí)散熱,,局部高溫會(huì)影響反應(yīng)進(jìn)行的方向,產(chǎn)生副產(chǎn)物或逆反應(yīng),。
3.反應(yīng)效率
反應(yīng)器的變化會(huì)帶來(lái)傳質(zhì)效率的變化,,從而影響反應(yīng)效率及產(chǎn)量,。
4.負(fù)載工藝
中試實(shí)驗(yàn)為反應(yīng)工藝的經(jīng)濟(jì)性、操作參數(shù)和安全因素提供關(guān)鍵信息,。對(duì)于中試設(shè)備而言,,將催化劑負(fù)載在基板上,可減少催化劑與反應(yīng)液分離帶來(lái)的不便,,從而提高反應(yīng)效率,。同時(shí)不同催化劑在不同基板上的負(fù)載方式,也需不斷優(yōu)化,,以達(dá)到操作簡(jiǎn)單,、安全、經(jīng)濟(jì)效益高的目標(biāo),。
泊菲萊科技推出的PLR-SPRC小試級(jí)平板式光化學(xué)反應(yīng)裝置用于戶外小試型光催化分解水反應(yīng),,幫助工藝設(shè)計(jì)放大,實(shí)現(xiàn)最終的規(guī)?;慨a(chǎn),。
圖1 清華大學(xué)0.5 m2 &北方民族大學(xué)1 m2
PLR-SPRC小試級(jí)平板式光化學(xué)反應(yīng)裝置主要由反應(yīng)模塊、液體驅(qū)動(dòng)模塊,、氣-液分離模塊和檢測(cè)控制模塊組成,,各模塊均可定制化設(shè)計(jì)加工,通過(guò)多個(gè)模塊的配合滿足平米級(jí)反應(yīng)在小試階段的要求,。
1.單個(gè)平板反應(yīng)器最大受光面積約0.5 m2 (80×70 cm2),,規(guī)格可選40×40,60×60 cm2,,還可通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口的單體平板反應(yīng)器,,達(dá)到1 m2反應(yīng)面積的需求。
2.可通過(guò)更換支撐塊設(shè)計(jì),,使用無(wú)紡布,、碳紙,、碳布,、高硼硅玻璃、有機(jī)玻璃等多種材質(zhì)基板的固定,,滿足不同催化劑的負(fù)載要求,。
3.反應(yīng)裝置自帶手動(dòng)進(jìn)樣閥,可直接與氣相色譜聯(lián)用實(shí)現(xiàn)產(chǎn)物的在線檢測(cè),,也可通過(guò)氣袋或其它氣體收集裝置收集氣體,。
4.反應(yīng)體系中液體流動(dòng)能使反應(yīng)溶液與催化劑充分接觸,同時(shí),,反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的氣體產(chǎn)物也可隨流動(dòng)的液體從反應(yīng)體系中帶出,。反應(yīng)中產(chǎn)生的氣體進(jìn)入氣體分離裝置,,實(shí)現(xiàn)氣-液分離,分離出的氣體可單獨(dú)收集,,并計(jì)量出氣體產(chǎn)物的產(chǎn)量,。
5.反應(yīng)裝置采用PLC一體機(jī)控制,通過(guò)點(diǎn)擊觸控屏幕即可實(shí)現(xiàn)對(duì)反應(yīng)過(guò)程量的監(jiān)測(cè)和調(diào)節(jié),,可監(jiān)測(cè)和調(diào)節(jié)參數(shù)包括反應(yīng)體系溶液狀態(tài)監(jiān)測(cè),,如反應(yīng)流量、反應(yīng)壓力,、溶液pH,、ORP(Oxidation-Reduction Potential)等。同時(shí),,兼具反應(yīng)條件控制量監(jiān)測(cè),,如反應(yīng)液體總流量、反應(yīng)單元流量,、壓力等,。
反應(yīng)面積 | 1 m²,組合式 | 管路 | 底座集成 |
反應(yīng)單體 | 0.25 m²,,1125 × 315 × 30 mm(不含接頭) | 輻照傳感器 | 0 ~ 1000 W/m² |
反應(yīng)單元 | 4 × 1 | 溫度監(jiān)測(cè) | 0 ~ 100 ℃ |
反應(yīng)器光窗 | 超白鋼化玻璃 | 環(huán)境監(jiān)測(cè) | 環(huán)境溫濕壓 |
反應(yīng)器底板 | 超白鋼化玻璃 | 數(shù)據(jù)記錄 | 記錄反應(yīng)數(shù)據(jù) |
液層厚度 | 流道層厚度(~ 2.5mm) | 室內(nèi)/戶外應(yīng)用 | 戶外 |
反應(yīng)流量 | 0.1 ~ 4.5 L/min | 上位機(jī)或遠(yuǎn)程 | PLC 集中監(jiān)控 |
支架單元 | 戶外落地式支架(示范演示型) | 使用壓力 | 反應(yīng)器耐壓約40 kPa |
支架角度 | 0到60度可調(diào)節(jié) | 使用溫度 | 5 ~ 60 ℃(溶液不結(jié)冰,,電氣不冷凝) |
循環(huán)泵 | 底座集成(4.5 L/min) | 環(huán)境風(fēng)力 | 六級(jí)以下 |
儲(chǔ)液池 | 底座集成(12 L) | 防護(hù)等級(jí) | IP65 |
流量控制器 | 0~200 mL/min | 系統(tǒng)供電 | 220 V |