一種雷射熱解系統的製作方法

2023-06-05 14:44:46 2

專利名稱：一種雷射熱解系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種熱解系統，尤其涉及一種雷射熱解系統。
背景技術：
目前，實驗室用小型熱解裝置主要採用電爐加熱，這種裝置將反應器(或反應管) 置於電爐中，利用爐內高溫輻射給反應器能量，將樣品加熱到預定熱解溫度。這種方式的缺 陷是升溫速率慢，反應器溫度與爐內壁溫度不一致，尤其不適合對單個樣品顆粒熱解的要 求。

實用新型內容有鑑於此，本實用新型的目的在於提供一種利用雷射急速加熱熱解的系統。本實用新型的雷射熱解系統，包括吹掃裝置，反應裝置和冷卻裝置，所述反應裝置 包括反應器和雷射器，所述反應器的一面正對所述雷射器且可透過雷射器發射的雷射，所 述反應器設有吹掃氣體入口和熱解產物出口，所述吹掃氣體入口連通於所述吹掃裝置的氣 體出口，所述熱解產物出口與所述冷卻裝置的被冷卻介質入口連通。進一步，所述雷射熱解系統還包括進樣裝置，所述進樣裝置包括由管路順次連通 的載氣閥門、料倉和出料閥門，所述載氣閥門通過管路連接載氣，所述反應器還設有進樣 口，所述進樣口與所述出料閥門通過管路連通；進一步，所述載氣與吹掃氣體為同一氣體，所述氣體通過三通閥被分為兩股，分別 作為載氣和吹掃氣體；進一步，所述雷射器為二氧化碳雷射器，所述反應器為玻璃盒體，其頂面為遠紅外 玻璃且正對雷射器發射的雷射，玻璃盒體底面及四周為石英玻璃；進一步，所述玻璃盒體為長方體形狀，長X寬X高為50mm X 50mm X 30mm ；進一步，所述冷卻裝置為管殼式換熱器，所述管殼式換熱器的冷卻介質入口連接 液氮。本實用新型的有益效果在於1、由於雷射能量密度極高，可實現樣品的急速加熱，升溫速率可達105°C /S。2、由於雷射束極細，輻射面積小，反應器尺寸可足夠小，縮短了產物在反應器內的 保留時間，避免在反應器內發生二次反應。3、可連續進樣或對單個樣品顆粒進行熱解，功能多樣，選擇餘地大。
為了使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本實用 新型作進一步的詳細描述，其中圖1為本實用新型的結構示意圖；圖2為反應器的結構示意圖。
具體實施方式
以下將參照附圖，對本實用新型的優選實施例進行詳細的描述。如圖1所示，本實用新型的雷射熱解系統，包括吹掃裝置，反應裝置和冷卻裝置， 所述反應裝置包括反應器1和雷射器2，所述反應器1的一面正對所述雷射器2且可透過激 光器2發射的雷射3，所述反應器1設有吹掃氣體入口 Ia和熱解產物出口 lb，所述吹掃氣 體入口 Ia連通於所述吹掃裝置的氣體出口，所述熱解產物出口 Ib與所述冷卻裝置的被冷 卻介質入口連通。所述吹掃氣體是惰性氣體，比如氮氣，吹掃反應器1是為了保證反應器1 內的惰性氣氛，避免樣品在反應器1內發生副反應，同時將熱解後的產物帶出；冷卻裝置是 為了分離產物中的可冷凝組份和不可冷凝組份。本實施例中，所述雷射熱解系統還包括進樣裝置，所述進樣裝置包括由管路順次 連通的載氣閥門4、料倉5和出料閥門6，所述載氣閥門4通過管路連接載氣，所述反應器1 還設有進樣口 lc，所述進樣口 Ic與所述出料閥門6通過管路連通。設置進樣裝置可實現連 續進樣，料倉5內的樣品在載氣的推動下連續進入反應器1，進樣方便順利；為了調節料倉5 內壓力，在料倉5頂部設置放空閥7。本實施例中，所述載氣與吹掃氣體為同一氣體，所述氣體通過三通閥被分為兩股， 分別作為載氣和吹掃氣體；為了保證反應器1內的惰性氣氛，載氣與吹掃氣體都應該是惰 性氣體，因此可以來自於同一氣源，由於實驗室所用氣體來自於高壓鋼瓶8，因此在鋼瓶8 出口設置減壓器9和流量計10控制。本實施例中，所述雷射器2為二氧化碳雷射器，所述反應器1為玻璃盒體，其頂面 為遠紅外玻璃且正對雷射器2發射的雷射3，玻璃盒體底面及四周為石英玻璃；二氧化碳激 光器發射的雷射3波長為10. 6 μ m,屬遠紅外光波長範圍，因此雷射3幾乎可以完全透過玻 璃盒體頂面的遠紅外玻璃，而玻璃盒體底面及四周為石英玻璃，對遠紅外光不透，因此可增 大樣品對雷射3的吸收率。本實施例中，如圖2所示，所述玻璃盒體為長方體形狀，長X寬X高為 50mmX50mmX30mm ；由於雷射束極細，輻射面積小，反應器1尺寸可足夠小，縮短了熱解產 物在反應器1內的保留時間，避免在反應器1內發生二次反應。本實施例中，所述冷卻裝置為管殼式換熱器11，所述管殼式換熱器11的冷卻介質 入口連接液氮12。工作時，使用氮氣作為惰性氣體，經過減壓器9和流量計10後被分成兩股氣流，先 打開吹掃裝置上的吹掃閥門13吹掃反應器1，保證反應器1內的惰性氣氛，然後打開載氣閥 門4和出料閥門6，氮氣攜帶料倉5中的樣品進入反應器1，計算機14控制雷射器2發射已 定能量的雷射3對進入反應器1中的樣品瞬間熱解，熱解產物由氮氣攜帶進入管殼式換熱 器11中冷卻，其中可冷凝組份留在管殼式換熱器11中，不可冷凝組份和氮氣一起收集。對單個樣品顆粒進行熱解只需關閉載氣閥門4及出料閥門6，使料倉5不工作，將 樣品顆粒直接置於反應器1內即可。最後說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，儘管通 過參照本實用新型的優選實施例已經對本實用新型進行了描述，但本領域的普通技術人員 應當理解，可以在形式上和細節上對其作出各種各樣的改變，而不偏離所附權利要求書所
4限定的本實用新型的精神和範圍。
權利要求一種雷射熱解系統，其特徵在於包括吹掃裝置，反應裝置和冷卻裝置，所述反應裝置包括反應器(1)和雷射器(2)，所述反應器(1)的一面正對所述雷射器(2)且可透過雷射器(2)發射的雷射(3)，所述反應器(1)設有吹掃氣體入口(1a)和熱解產物出口(1b)，所述吹掃氣體入口(1a)連通於所述吹掃裝置的氣體出口，所述熱解產物出口(1b)與所述冷卻裝置的被冷卻介質入口連通。
2.根據權利要求1所述的雷射熱解系統，其特徵在於所述雷射熱解系統還包括進樣 裝置，所述進樣裝置包括由管路順次連通的載氣閥門(4)、料倉(5)和出料閥門(6)，所述載 氣閥門(4)通過管路連接載氣，所述反應器(1)還設有進樣口(Ic)，所述進樣口(Ic)與所 述出料閥門(6)通過管路連通。
3.根據權利要求2所述的雷射熱解系統，其特徵在於所述載氣與吹掃氣體為同一氣 體，所述氣體通過三通閥被分為兩股，分別作為載氣和吹掃氣體。
4.根據權利要求1、2或3所述的雷射熱解系統，其特徵在於所述雷射器(2)為二氧 化碳雷射器，所述反應器(1)為玻璃盒體，其頂面為遠紅外玻璃且正對雷射器(2)發射的激 光(3)，玻璃盒體底面及四周為石英玻璃。
5.根據權利要求4所述的雷射熱解系統，其特徵在於所述玻璃盒體為長方體形狀， 長 X 寬 X 高為 50mmX50mmX30mm。
6.根據權利要求1、2或3所述的雷射熱解系統，其特徵在於所述冷卻裝置為管殼式 換熱器(11)，所述管殼式換熱器(11)的冷卻介質入口連接液氮(12)。
專利摘要本實用新型公開了一種雷射熱解系統，包括吹掃裝置，反應裝置和冷卻裝置，所述反應裝置包括反應器和雷射器，所述反應器的一面正對所述雷射器且可透過雷射器發射的雷射，所述反應器設有吹掃氣體入口和熱解產物出口，所述吹掃氣體入口連通於所述吹掃裝置的氣體出口，所述熱解產物出口與所述冷卻裝置的被冷卻介質入口連通；本實用新型的雷射熱解系統可實現樣品的急速加熱，升溫速率可達105℃/S，反應器尺寸可足夠小，縮短了產物在反應器內的保留時間，避免在反應器內發生二次反應，可連續進樣或對單個樣品顆粒進行熱解，功能多樣，選擇餘地大。
文檔編號B01J19/08GK201735397SQ201020281139
公開日2011年2月9日 申請日期2010年8月4日 優先權日2010年8月4日
發明者劉朝, 李豪傑 申請人:重慶大學