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在线颗粒采样微型流化床反应分析仪

成果类型:: 发明专利,软件著作权,新品种,新技术

发布时间: 2023-11-29 16:02:41

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 朱月槟 | 2023-11-29 16:02:41

传统的催化剂还原、评价、失活、再生等研究通常在固定床中进行,但是由于固定床中催化剂颗粒分布的不均匀性,不同装填位置的催化剂颗粒的反应状态不尽相同,所能得到的催化剂不一定具有代表性;除此之外,传统的研究方法只能等待反应结束后才能取出催化剂,得到的只能是新鲜的和反应的催化剂颗粒,对于催化剂随反应的变化信息,缺乏合适的研究手段。微型流化床具有良好的混合性能,催化剂颗粒在流化床中均匀分布,处于相同的反应状态,可以保证床层中所有的催化剂颗粒均能够代表整个催化剂床层。将微型流化床应用到催化剂的还原、评价、失活、再生等过程,结合设计独特的取样装置对催化剂进行连续在线取样,即在不影响化学反应的同时取出催化剂颗粒,得到反应过程中的催化剂颗粒,而不仅仅是新鲜的和失活的催化剂颗粒,实现还原、评价、失活、再生等过程中催化剂信息的收集和分析,进而对整个反应过程进行跟踪表征,有助于研究催化剂表面各反应进程与催化剂本身的变化行为。将微型流化床在线颗粒取样的方法引入多相催化的研究过程,其优势是在催化剂的还原、评价、失活、再生等过程中,不停止反应而得到反应过程中的催化剂颗粒,同时对取出的催化剂颗粒进行惰性保护,最大程度地维持催化剂颗粒的反应状态。通过对取出的催化剂颗粒进行表征研究并结合反应过程中不同时段的尾气组成监测分析,可以真实的实现对催化反应过程中中间物种的捕捉以及得到催化剂随反应时间的变化过程、趋势信息,改变了现有的催化剂研究方法只得到反应前后的催化剂的弊端。 

在线颗粒采样微型流化床反应分析仪是一种可以在反应过程中的任一时刻,将微量固体颗粒从反应体系中快速、无扰动的采集出来,并立即用惰性气体对样品进行封存,以便对样品进行准原位表征,实现反应过程瞬间或动态的变化研究的仪器。主要由加热系统、反应器系统、在线颗粒采集系统、反吹扫系统、惰性气体封存系统、电子控制单元等部分组成。在线颗粒采样微型流化床反应分析仪将微型流态化技术与负压采样技术相结合,在微型流化床反应分析仪的基础上进行了改进与创新,可以在反应进行过程中的指定时刻,从反应体系中在线微量提取固体颗粒物质,并立即通过惰性气体进行降温与封存,以便对采集样品进行准原位表征。该仪器可广泛应用于化工、能源、材料、催化等领域中涉及的气固反应机理研究,进而实现反应过程的调控。 

该仪器适用于颗粒物料参与及颗粒催化剂催化的所有气固反应,包括化工(化学品分解、氧化、还原、加氢);冶金(矿石还原、焙烧);能源(煤/生物质热解、燃烧、气化、碳化);材料(发射药/炸药分解、爆炸);环境(固废热解/燃烧/气化、废气吸收/氧化/吸附)。在能源化工领域、热转化技术领域等高校、科研院所及企业研究中有着广泛的应用,独创的不破坏原生反应的情况下,设计的真空差压原位采集颗粒技术,效果显著,具有广阔的市场前景。 

研究团队是中国科学院过程工程研究所先进能源技术课题组,团队是一个年轻而富有朝气的团队,在中科院“百人计划”支持下成立于2006年,,从事先进能源转化工艺、热转化技术、分析测试方法和相关的流动传递的基础研究与技术开发。团队目前有研究员1人,副研究员3人,工程师3人,财务主管1人,科研助理1人,博士后2人,博士研究生2人,硕士研究生25人。团队承担多项国家级科研项目,获中国仪器仪表学会科学技术奖一等奖, 四川省科技进步奖一等奖, 辽宁省科技奖一等奖, 中国分析测试协会科学技术奖一等奖, 中国轻工业联合会科技进步奖一等奖等多项荣誉。获多项发明专利和软件著作权。

该仪器由中国科学院组织的成果鉴定为:国内外首创,达到国际领先水平。经专利许可,由北京中科洁创能源技术有限公司组织实施仪器的产业化,至今已对项目内外单位销售10台套仪器,包括同时对国内十多家单位开展了对外测试服务,分析测试的结果已形成近20篇国内外学术论文。研发的仪器支撑了国家863、国家支撑计划、国家自然 科学基金、中科院煤炭先导专项等重大项目的实施,也为已在泸州老窖、步长制药等公司产业化应用的生物质废物气化燃烧技术的开发和工程实施提供了可靠的基础数据。利用微型流化床反应器构建流固(气固)相反应,独创的不破坏原生反应的情况下,设计的真空差压原位采集颗粒技术,填补了原位评价颗粒方面的缺失,对于推动我国在反应分析、热分析等领域的技术进 步甚至引领具有重要作用。

该仪器目前已经技术成熟,产业化也具有一定的规模,但是还没有大规模商业化投入市场。有合作意向可技术合作,资金入股,一起将推进仪器进一步商业化。