模擬工業裂解氣氛下材料的結焦滲碳實驗裝置的製作方法
2023-04-23 03:19:26 1
專利名稱：模擬工業裂解氣氛下材料的結焦滲碳實驗裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及材料研究，特別提供了一種模擬工業裂解氣氛下，對金屬材料進行結焦滲碳研究的實驗裝置。
在傳統的實驗研究中，主要注重氣相裂解機理及結焦或炭沉積的動力學研究，目的在於提高裂解效率降低原料消耗，因而多採用立式氣相裂解模擬裝置。雖然圖示裂解裝置的立式氣路與工業裂解現場垂直排管的氣路相仿，並且在實驗過程中可隨時記錄試樣的重量變化，但其用於爐管材料的結焦及滲碳實驗研究時，卻存在許多問題，主要表現為首先，直上直下式氣路設計，氣流速度較快，穩定性不易控制，加之實驗室研究時，垂直爐管的高度受到限制，遠小於工業現場排管的長度，因而難以保證反應氣體的充分加熱和裂解反應的充分進行。其次，這種立式反應器的恆溫區不易保證，而且垂直氣路極易導致反應器不同高度處氣體成分不均勻(因為反應原料氣通常為混合氣體，各組分密度存在差異)，使得多試樣對比試驗時，處於不同高度的試樣四周氛圍相差較大，導致同批試驗試樣之間的可比性降低，試驗結果的誤差增大。再者，採用立式結構，由於加有微平衡稱重機構，不僅需要通入額外的保護性氣體來防止裂解氣氛侵蝕稱重機構，而且整個系統的密封和冷卻也比較困難。此外，立式裝置結構複雜，試樣取放及定期檢修時設備的拆卸都很不方便，而且整體造價較高。總之，傳統立式裂解模擬實驗裝置存在(1)氣流穩定性不易控制，氣體的加熱和反應難以充分進行；(2)反應管內的恆溫區和氣體成分的均勻性不容易保證；(3)結構比較複雜，密封和冷卻困難，造價高等問題，不利於實驗室條件下與裂解模擬相關的各項實驗研究如結焦和滲碳等研究的進行。
本實用新型的目的在於提供一種模擬工業裂解氣氛下進行材料結焦滲碳研究的實驗裝置，其可以提高試驗效率和試驗精度，方便試驗操作，降低試驗成本。
本實用新型提供了一種模擬工業裂解氣氛下材料的結焦滲碳實驗裝置，由配氣(1)、預熱(2)、水蒸汽發生(3)、主體反應器(4)、尾氣處理(5)、工作檯及控制櫃(6)六大部分構成，其特徵在於主體反應器(4)由耐熱鋼管(44)外套爐管(43)及保溫材料(42)構成，耐熱鋼管(44)端部設置水冷密封頭(47)；主體反應器(4)整體橫置於工作檯(6)上。由於本裂解模擬裝置採用了簡單的臥式結構，附加了預熱系統，改善了傳統的立式模擬裝置結構複雜、氣流不穩定、加熱和裂解反應不充分以及反應器內溫度和氣體成分不均勻等缺點，因而在進行的爐管材料抗結焦防滲碳實驗研究中，顯示出較大的優越性。首先，混合氣體經過預熱，反應較充分，不但提高了裂解效率及原料氣的利用率，而且縮短了試樣表現結焦、滲碳所需的時間，減少了試驗周期。其次，反應管內氣流穩定、溫度和氣體成分均勻的區間較長，可一次性放入多個試樣進行對比試驗，不僅大大提高了試驗效率，而且試驗結果的精度也較高。此外，該套系統結構簡單，建造和安裝成本很低，並且在實驗過程中，該裝置操作極為簡便，定期檢修和維護也十分便利。下面通過實施例詳述本實用新型。
附
圖1為總體結構示意圖附圖2為配氣部分示意圖附圖3為預熱部分示意圖附圖4為主體反應器示意圖實施例如
圖1所示模擬工業裂解氣氛下材料的結焦滲碳實驗裝置，由配氣(1)、預熱(2)、水蒸氣發生(3)、主體反應器(4)、尾氣處理(5)、工作檯及控制櫃(6)六大部分構成。如圖4所示，主體反應器(4)由耐熱鋼管(44)外套爐管(43)及保溫材料(42)構成，耐熱鋼管(44)端部設置水冷密封頭(47)；主體反應器(4)整體橫置於工作檯(6)上。預熱部分(2)為密封不鏽鋼爐管豎向放置，入口接配氣部分(1)，出口分別接水蒸氣發生器(3)及主體反應器(4)。裂解原料氣按設定配比(如圖3所示)混合後進入預熱爐，在該爐中混入水蒸氣，均勻混合後進入主體反應器，在該部分發生高溫裂解反應，尾氣經冷凝及空分處理後燃燒。模擬乙烯裂解的主體反應器與傳統反應器不同之處是採用臥式結構，省去了結構比較複雜的微平衡稱重機構。本實用新型混合原料氣經預熱後由小截面導管進入較大截面的反應爐管，有益於氣體的充分加熱和裂解反應的進行；氣體在反應爐管內沿水平方向流動，不但氣流的穩定性好，而且爐管內各階段氣體成分也比較均勻，有益於試驗結果精度的提高；管式爐採用兩段控溫，內部均溫區間較長，水平反應爐管中一次可同時放入多個試樣，提高試驗效率；密封及冷卻主要限於反應爐管的兩端，容易實現；試樣取放和檢修時的拆卸都極為方便，便於實驗人員操作。此外，該裂解模擬裝置總體結構簡單，建造成本較低。
權利要求1.一種模擬工業裂解氣氛下材料的結焦滲碳實驗裝置，由配氣(1)、預熱(2)、水蒸汽發生(3)、主體反應器(4)、尾氣處理(5)、工作檯及控制櫃(6)六大部分構成，其特徵在於主體反應器(4)由耐熱鋼管(44)外套爐管(43)及保溫材料(42)構成，耐熱鋼管(44)端部設置水冷密封頭(47)；主體反應器(4)整體橫置於工作檯(6)上。
2.接權利要求1所述模擬工業裂解氣氛下材料的結焦滲碳實驗裝置，其特徵在於預熱部分(2)為密封不鏽鋼爐管豎向放置，入口接配氣部分(1)，出口分別接水蒸氣發生器(3)及主體反應器(4)。
專利摘要一種模擬工業裂解氣氛下材料的結焦滲碳實驗裝置,由配氣、預熱、水蒸汽發生、主體反應器、尾氣處理、工作檯及控制櫃六大部分構成,其特徵在於:主體反應器由耐熱鋼管外套爐管及保溫材料構成,耐熱鋼管端部設置水冷密封頭;主體反應器整體橫置於工作檯上。可以提高試驗效率和試驗精度,方便試驗操作,降低試驗成本。
文檔編號B01L7/00GK2294776SQ9721673
公開日1998年10月21日 申請日期1997年6月9日 優先權日1997年6月9日
發明者楊院生, 吳欣強, 張俊善, 許適群, 朱躍峰, 劉清民, 胡壯麒 申請人:中國石化總公司, 中國科學院金屬研究所