焦油实验进样装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种焦油实验进样装置，包括控制器、进样槽、驱动进样槽前进或后退的进样槽驱动机构、向进样槽内加入焦油的焦油注入机构以及将焦油蒸发反应的气体从电加热管内带入气相色谱分析仪的气源注入机构。本实用新型专利技术可轻松实现焦油的全组分进样，能够通过控制注射泵和步进电机的运动来达到不同的焦油进样量，为焦油的研究提供方便快捷的进样方式；而且蒸发焦油稳定，不会出现管道内的柱塞流等现象，也不会出现焦油在蒸发器内发生反应积碳而堵塞管道等不利现象，消除了蒸发段到反应段之间较大的空间体积，不需要设置防止焦油冷凝等加热保温措施；通过斜槽可实现长时间连续进样；因此，该进样系统实现了焦油的恒定、准确、简便进样。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

Tar sample introduction device

The utility model discloses a tar experimental sampling device, including injection slot controller, tray tray, driving forward or backward driving mechanism, to join the tar sampling groove of the tar injection mechanism and gas tar evaporation reaction from the electric heating tube into the gas chromatographic analyzer source injection mechanism. The utility model can easily achieve tar all components into the sample, through the control of injection pump and stepper motor motion to achieve different tar sample volume, to provide a convenient way for the study sample and tar tar; evaporation is stable, does not appear the phenomenon of pipeline plunger flow, will not appear the tar in the evaporator reacts with carbon and pipeline and other negative phenomena, eliminate the evaporation section to the reaction between the large spatial volume, do not need to set up to prevent the tar condensing heat preservation measures; through the chute can realize continuous sampling long time; therefore, the sampling system of coal tar is constant, accurate and simple sample.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种焦油实验装置，尤其涉及一种用于焦油实验中的对焦油稳定进样的焦油实验进样装置。
技术介绍
对于研究煤焦油或者生物质焦油的热裂解、催化裂解、与其他反应物的反应(如焦油催化加氢、焦油水蒸汽下裂解制氢等反应)需要通过实验来完成其反应特性的测定，如确定其热裂解以及催化裂解特性及其反应动力学参数等。焦油是一个复杂的混合物，简单的进样方式难于达到稳定准确的进样，在现有的实验设备与系统中，由于没有一个准确恒定的焦油实验进样装置，焦油反应的研究较为困难，尤其是在研究焦油反应动力学等需要定量的研究过程中，更需要一个具有可调性并且稳定准确的焦油进样量，方能有效研究焦油的反应特性。如果采用反应空间外的焦油蒸汽进样，需要将焦油加热蒸发，一般在管式加热器上实现，将焦油输送到一个加热腔中，控制加热腔温度，焦油在加热腔中蒸发。在这个过程中，从焦油输送管进入加热腔的焦油就难于稳定，由于在实验中，焦油量较小，因此从管道流出的焦油，在出口处可能出现滴状流动，即出口处焦油形成一液体小球，在小球达到一定大小时才脱离管口，此处就造成了焦油进样的不稳。另外由于加热腔的温度不可能很高(太高会造成焦油的反应，即扩展了反应区域的大小)，因此焦油在加热腔中的蒸发过程相对缓慢，并且由于新的焦油补充进来，造成加热腔中容易蒸发的焦油成分先分离出来，而大分子较难蒸发的焦油残留在加热腔中，并且由于较难蒸发的焦油其粘度较大，这部分焦油残留在加热腔中会造成焦油的流动发生变化，也会造成蒸发的不稳定性。这部分焦油长时间停留在加热腔内会发生脱氢反应，还可能会导致在加热腔中出现积碳。由于焦油进样的困难，在目前国内外的研究中，不少学者直接采用单一的模型化合物代替组分复杂的焦油，如采用苯、甲苯、萘等化合物。采用模型化合物的主要优点在于进样量的控制较为简便，因为模型化合物具有固定的气化点，在特定温度压力的载气中有固定的饱和分压，因此可以通过饱和器控制载气的温度、压力和流量，并使得化合物在载气中充分接触并达到饱和，将这载气和样品进行后续反应，就能达到精确进样的目的。这种方法的缺点就在于单一的模型化合物无法代表焦油，焦油是一种具有非常复杂组分的混合液体，不仅在分子量上相差巨大，在分子结构上也千差万别，不同组分在焦油的裂解反应中， 会有不同的反应特性及动力学参数，某一组分是不能代表焦油的，而且焦油的反应特性并不是其各个组分反应特性的组合，焦油在反应过程中，各个组分之间是相互作用和影响的， 因此用模型化合物所得到的反应特性与实际焦油反应特性存在差别。焦油的进样，不能用饱和的方法进行，因为焦油中的组分都有不同的蒸馏温度，用特定温度下的饱和器控制进样，焦油组分会发生分离，进样中多包含小分子易于挥发的组分，而分子量较大则会停留在饱和器中。为了更加接近实际的应用，也有学者从气化炉中直接提取含有焦油的气体作为焦3油进样。虽然该方式在焦油的原料方面具有代表性，但是从气化炉直接来的焦油含量并不稳定，首先气化炉并不是一个稳定系统，其产生的气体量和其中包含的焦油含量都不是一个很稳定的值，这样的进样对后续的实验影响很大，增大误差。另外，气化炉产出的气体，其本身流量测量就有较大的困难，其中含有水蒸气和焦油等可凝性物质，需要很特殊的装置和操作才能精确测量，而在混合气中测量焦油含量，其困难程度更大。而且由于气化炉产气的组分较多，包含水蒸气、氢气、一氧化碳、甲烷、二氧化碳、以及一些分子量较小的烷烃、烯烃等。这些气体共同进入焦油反应区域，给反应条件的设置和反应的分析都带来了较大的困难。因此可以从上述分析中看出，焦油难于恒定进样、全组分进样就是一个制约焦油反应实验研究的瓶颈问题，要更好地研究焦油的反应，必须解决焦油的进样问题。
技术实现思路
为了解决焦油进样不稳对焦油研究的不利影响，实现焦油稳定的全组分进样，又避免带入其他杂质气体带来的影响，本技术提供了一种实现焦油稳定、连续、全组分进样的焦油实验进样装置。本技术提供的焦油实验进样装置，包括控制器、进样槽、驱动进样槽前进或后退的进样槽驱动机构、向进样槽内加入焦油的焦油注入机构以及将焦油蒸发反应后的气体从电加热管内带入气相色谱分析仪的气源注入机构；所述进样槽的槽底均布设有多个斜槽；所述进样槽驱动机构包括步进电机、传动丝杆和螺母；所述步进电机由控制器控制，所述传动丝杆由步进电机驱动，螺母旋套在传动丝杆上；所述传动丝杆与进样槽平行设置，进样槽的一端与螺母固定连接，进样槽的另一端伸向电加热管的内孔；所述焦油注入机构包括注射器、驱动注射器的活塞往复运动的注射泵、焦油输送管、具有通孔结构的布样头和可驱动布样头上下移动的布样头驱动器；所述注射泵由控制器控制，所述注射器的注射头通过焦油输送管与布样头的进口连通，所述布样头的出口设有将焦油均勻布在进样槽内的软毛刷，所述软毛刷位于进样槽的上方并靠近进样槽；气源注入机构包括储气瓶和气管；所述储气瓶与气管连接，气管的出口与电加热管的内孔对应；进一步，还包括靠近进样槽运行轨迹的后退限位行程开关、前进限位行程开关和布样结束控制开关；所述后退限位行程开关、前进限位行程开关和布样结束控制开关均与控制器连接；所述后退限位行程开关和前进限位行程开关设置在进样槽行程的两端；所述布样结束控制开关设置在后退限位行程开关和前进限位行程开关之间，且靠近后退限位行程开关；进一步，所述布样头驱动器包括竖直设置的导向柱、固定设置在导向杆顶部的电磁线圈和固定设置在布样头上的铁块；所述布样头设置在导向柱上并可沿导向柱竖直滑动，所述电磁线圈与铁块在竖直方向上对应；再进一步，还包括密封罩，所述电加热管的内孔与密封罩内相通，所述传动丝杆、 螺母、进样槽、布样头和布样头驱动器设置在密封罩内。与现有技术相比，本技术的焦油实验进样装置具有以下优点1、可轻松实现焦油的全组分进样，不会出现焦油成分分离等现象。并且能够通过控制注射泵和步进电机的运动来达到不同的焦油进样，如电机转速为Hrad/min)，得到的进样槽运动速度为V=rXp，传动丝杠的螺距为p(mm)，进样槽上的焦油量为k (g/mm)，得到焦油进样量为M=VXk。改变步进电机的转速，可以得到不同的进样槽运动速率，即可实现不同的焦油进样量，为焦油的研究提供方便快捷的进样方式。2、与常规的加热腔内蒸发方式相比，采用该系统蒸发焦油稳定，不会出现管道内的柱塞流等现象，也不会出现焦油在蒸发器内发生反应，积碳而堵塞管道等不利现象，消除了蒸发段到反应段之间较大的空间体积，不再需要防止焦油冷凝等加热保温措施。3、通过改变进样槽的槽道深度，可以实现不同时间内的反应；对于进样槽内斜槽深度较深，可以实现较多样品的加载，从而达到长时间连续的进样要求。4、实现了进样和布样的自动操作，并且都在密封罩内进行，不会造成焦油泄露，不会因为布样而造成实验室中焦油难闻的气味。附图说明图1为焦油实验进样装置的结构示意图；图2为进样槽的结构示意图；图3为布样头驱动器与布样头配合的结构示意图。附图中1 一控制器；2—进样槽；3—电加热管；4一斜槽；5—步进电机； 6—传动丝杠；7—螺母；8—注射器；9 一注射泵；10—焦油输送管；11 一布样头； 12—软毛刷；13—储气瓶；14一气管；15—后退限位行程开关；16—前进限位行程开关本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种焦油实验进样装置，其特征在于：包括控制器（１）、进样槽（２）、驱动进样槽（２）前进或后退的进样槽驱动机构、向进样槽（２）内加入焦油的焦油注入机构以及将焦油蒸发反应后的气体从电加热管内带入气相色谱分析仪的气源注入机构；所述进样槽（２）的槽底均布设有多个斜槽（４）；　　　　所述进样槽驱动机构包括步进电机（５）、传动丝杆（６）和螺母（７）；所述步进电机（５）由控制器（１）控制，所述传动丝杆（６）由步进电机（５）驱动，螺母（７）旋套在传动丝杆（６）上；所述传动丝杆（６）与进样槽（２）平行设置，进样槽（２）的一端与螺母（７）固定连接，进样槽（２）的另一端伸向电加热管（３）的内孔；所述焦油注入机构包括注射器（８）、驱动注射器（８）的活塞往复运动的注射泵（９）、焦油输送管（１０）、具有通孔结构的布样头（１１）和可驱动布样头（１１）上下移动的布样头驱动器；所述注射泵（９）由控制器（１）控制，所述注射器（８）的注射头通过焦油输送管（１０）与布样头（１１）的进口连通，所述布样头（１１）的出口设有将焦油均匀布在进样槽（２）内的软毛刷（１２），所述软毛刷（１２）位于进样槽（２）的上方并靠近进样槽（２）；气源注入机构包括储气瓶（１３）和气管（１４）；所述储气瓶（１３）与气管（１４）连接，气管（１４）的出口与电加热管（３）的内孔对应。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：冉景煜，黎柴佐，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：实用新型
国别省市：85