微型流化床反應(yīng)動力學分析儀
近日，過程工程所許光文研究員主持的中科院重大科研裝備研制項目“微型流化床反應(yīng)動力學分析儀研制”通過驗收。
化工、冶金、能源、材料、環(huán)境等領(lǐng)域涉及大量氣固反應(yīng)，通常通過熱重分析儀測試其反應(yīng)特性，推導反應(yīng)動力學參數(shù)。但是，熱重分析不能在線供給固體反應(yīng)物，升溫速度緩慢，受氣體擴散影響嚴重。因此，許光文研究員于2006年提出利用微型流化床作為反應(yīng)器的氣固反應(yīng)動力學測試思想，以克服上述熱重分析方法的弊端，通過檢測反應(yīng)生成氣的典型組成隨反應(yīng)時間的變化，測試任意溫度下的氣固反應(yīng)速度，分析推導反應(yīng)動力學。
在中國科學院儀器研制專項資金的支持下，許光文研究員的課題組通過與國產(chǎn)熱重分析儀專業(yè)企業(yè)——北京恒久科學儀器公司合作，經(jīng)過兩年多的努力工作，成功研制了微型流化床反應(yīng)動力學分析儀(MFBK: Micro Fluidized Bed Kinetic analyzer)的樣機(見圖)，并實現(xiàn)與在線微型質(zhì)譜檢測儀的聯(lián)用，經(jīng)系統(tǒng)試驗，獲得了系列新型測試結(jié)果，展現(xiàn)出它的優(yōu)點和應(yīng)用潛力。
MFBK適用于顆粒物料參與及顆粒催化劑催化的所有氣固反應(yīng)，包括化工(化學品分解、氧化、還原、加氫);冶金(礦石還原、焙燒);能源(煤/ 生物質(zhì)熱解、燃燒、氣化、碳化);材料(發(fā)射藥/炸藥分解、爆炸);環(huán)境(固廢熱解/燃燒/氣化、廢氣吸收/氧化/吸附)。它有效克服了熱重分析的升溫速度慢、擴散影響大等弊端，通過在線顆粒反應(yīng)物供給，實現(xiàn)了任意溫度下氣固(顆粒)反應(yīng)速度的測試，并提供了分析反應(yīng)參數(shù)、揭示反應(yīng)機理，特別是適合于快速顆粒反應(yīng)測試的功能。
MFBK作為一種新型固體(顆粒)反應(yīng)測試儀器，具有快速升溫、趨近顆粒反應(yīng)本征、易于操作，結(jié)果準確，重復性好等優(yōu)點。其良好的功能及其與質(zhì)譜的匹配性，引起了美國AMETEK質(zhì)譜分析儀制造公司的興趣。雙方為此簽訂了合作研發(fā)協(xié)議，研制偶聯(lián)AMETEK在線質(zhì)譜分析儀的集成化微型流化床反應(yīng)分析儀器，北京科技大學于2009年4月訂購了該儀器。
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