OUSHISHENG

1 基本信息

1.1 簡介

在催化劑評價裝置中，反應單元是整個系統(tǒng)的核心模塊，承擔著催化反應的關鍵功能。該單元以微反應技術為核心，主要由微通道氣液混合器、反應柱管和反應爐構成。其中，氣液混合器可在微升體積下實現(xiàn)氣液兩相的高效混合；反應柱管采用316L不銹鋼材質，充填催化劑；反應爐升溫速率可達80℃/min，實現(xiàn)快速精確的溫度控制。反應單元標配的雙通道結構，可支持兩個樣品并行或連續(xù)反應，耐壓＜10MPa，反應器溫度室溫-800℃。

通過模塊化、標準化設計，該單元能夠快速適配不同反應體系與催化劑類型，為催化劑研發(fā)及篩選、評價提供可靠的硬件支撐。

1.2 應用

反應類型：該單元主要適用于多相催化反應，尤其是氣固催化和氣液固催化反應。可覆蓋的反應類型包括加氫反應、氧化反應、重整反應、異構化反應等。基于微反應技術，該裝置尤其適合需要精確控制氣液混合與接觸時間的反應體系，傳質效率顯著優(yōu)于傳統(tǒng)釜式反應器。

行業(yè)應用：廣泛應用于能源化工、石油化工及精細化工等領域。在能源化工領域，主要用于費托合成、制氫及液相有機氫載體循環(huán)儲放氫性能測試等關鍵技術研究；在石油化工領域，適用于催化裂化、重整、加氫精制等工藝的催化劑篩選與評價；在精細化工和醫(yī)藥領域，則廣泛用于加氫、氧化等危險工藝的催化劑篩選、工藝條件優(yōu)化及連續(xù)化生產(chǎn)開發(fā)，尤其適用于硝化、氯化、氟化等高危反應的本質安全化評價。

1.3 客戶案例

已交付于大化所的智能高通量催化劑合成平臺，可實現(xiàn)配料、調pH、過濾、干燥 - 焙燒、壓片、造粒、篩分、自動裝柱管、評價全流程自動化，應用場景為共沉淀法、浸漬法全自動合成、評價催化劑。

在評價環(huán)節(jié)，平臺搭載高性能集成式反應單元，以微通道氣液混合器與多通道并聯(lián)反應柱管為核心，實現(xiàn)催化劑樣品的高通量、并行化性能評價。

反應單元通過自動對接前端合成的催化劑粉末，經(jīng)自動裝填后進入反應區(qū)域，單次可同步運行多個反應通道，在相同或獨立設定的溫度、壓力、氣液流量條件下并行采集催化劑活性、選擇性與穩(wěn)定性數(shù)據(jù)。

該單元作為合成-評價閉環(huán)的關鍵執(zhí)行模塊，將催化劑從制備到性能驗證的全流程打通，大幅縮短了材料篩選周期，保障了評價結果的可重復性與數(shù)據(jù)可比性，為高通量催化材料研發(fā)提供了標準化的自動化評價支撐。

2 功能

2.1 痛點/難點

痛點

● 采用市售通用加熱套，溫度場分布不均，有效恒溫區(qū)域占比低，溫控精度低。

● 分散（混合）單元與反應單元分離，管路死體積大，混合不佳，影響評價數(shù)據(jù)準確性。

● 整體體積大，集成度低，結構松散，空間利用率低。

2.2 功能實現(xiàn)和效果

功能

● 3段溫區(qū)設計，恒溫區(qū)與市售加熱爐相比提高20%以上，溫度場更均勻穩(wěn)定，評價重復性好。

● 可實現(xiàn)物料即時混合與快速反應，提升了數(shù)據(jù)響應速度。

● 集成度高，設備體積顯著減小，空間利用率與裝置適配性更強。

2.3 技術優(yōu)勢

技術優(yōu)勢

● 多溫區(qū)協(xié)同控溫技術，有效擴展高均勻度恒溫區(qū)間，顯著提升溫度場穩(wěn)定性與實驗重復性。

● 集成式微分散反應結構，消除管路死體積，強化微觀傳質效率，顯著提升數(shù)據(jù)精度。

● 高集成度緊湊型設計，在提升性能的同時降低體積，提高裝置空間利用率與系統(tǒng)穩(wěn)定性，更為構建高通量、并行化的平臺提供了核心硬件基礎。

3 結語

全自動催化劑評價裝置，正以超越人工的穩(wěn)定與通量，重構催化劑的篩選范式，為綠色化學開啟高效研發(fā)新征程。