一、引言

      在現(xiàn)代科研領(lǐng)域，高溫高壓反應(yīng)研究對(duì)于開(kāi)發(fā)新型催化劑、優(yōu)化化學(xué)反應(yīng)過(guò)程以及探索新材料的合成具有重要意義。然而，傳統(tǒng)的加熱方式在高溫高壓反應(yīng)研究中面臨著諸多挑戰(zhàn)，如升溫速度慢、控溫精度低、能源消耗大等。焦耳熱固定床催化劑評(píng)價(jià)系統(tǒng)的出現(xiàn)，為這些問(wèn)題提供了有效的解決方案。

二、工作原理

      焦耳熱固定床催化劑評(píng)價(jià)系統(tǒng)的核心是利用焦耳熱效應(yīng)。系統(tǒng)通過(guò)焦耳加熱電源輸出脈沖或穩(wěn)定的直流電流，直接作用于導(dǎo)電反應(yīng)管（如 310S、316L、Inconel 不銹鋼等材質(zhì)）。根據(jù)焦耳定律\(Q = I2Rt），電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱量，使反應(yīng)管自身迅速升溫。同時(shí)，系統(tǒng)配備了氣體輸入、預(yù)熱及伴熱系統(tǒng)。氣體輸入系統(tǒng)可精確控制反應(yīng)氣體的流量和種類，預(yù)熱系統(tǒng)將反應(yīng)氣體預(yù)熱到合適溫度，伴熱系統(tǒng)則保證管道及部件溫度均勻，避免反應(yīng)偏差。

三、系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

      升溫速率極快 傳統(tǒng)加熱方式升溫緩慢，而焦耳熱固定床催化劑評(píng)價(jià)系統(tǒng)利用焦耳效應(yīng)直接加熱導(dǎo)電材料，能在 5 秒內(nèi)達(dá)到 1200℃，可使反應(yīng)體系快速越過(guò)低溫副反應(yīng)區(qū)域，提高反應(yīng)效率。

      高效節(jié)能 該系統(tǒng)直接加熱床層，減少了熱傳導(dǎo)過(guò)程中的能量損失，電能利用率相較于傳統(tǒng)加熱方式提升了 30% 以上，符合綠色化學(xué)理念。

     精準(zhǔn)控溫 通過(guò)調(diào)節(jié)電流強(qiáng)度與通斷時(shí)間，并結(jié)合先進(jìn)的 PID 算法，系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn) ±1℃的溫控精度，能準(zhǔn)確反映催化劑在不同溫度下的性能變化。

     快速降溫 系統(tǒng)集成了水冷循環(huán)與惰性氣體吹掃系統(tǒng)，可在 10 分鐘內(nèi)完成從高溫到安全溫度的冷卻過(guò)程，保障實(shí)驗(yàn)安全，提高后續(xù)操作效率。

     全自動(dòng)控制 配備觸摸屏人機(jī)界面和 PLC 控制系統(tǒng)，可預(yù)設(shè)實(shí)驗(yàn)參數(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)控各項(xiàng)數(shù)據(jù)。當(dāng)出現(xiàn)異常情況時(shí)，安全連鎖保護(hù)機(jī)制將立即啟動(dòng)，確保實(shí)驗(yàn)安全可靠。

四、應(yīng)用案例

      催化重整反應(yīng) 中國(guó)科學(xué)院上海高等研究院的研究團(tuán)隊(duì)利用該系統(tǒng)開(kāi)展甲烷催化重整反應(yīng)研究。通過(guò)直接內(nèi)部焦耳加熱 SiSiC 開(kāi)孔泡沫填充 Ni 基顆粒催化劑，僅需 65 瓦特即可達(dá)到 800℃，而傳統(tǒng)外部爐加熱需 143 瓦特，且催化床平均溫度更高，甲烷和二氧化碳的轉(zhuǎn)化率分別達(dá)到 94% 和 64%。

      費(fèi)托合成反應(yīng) 某高校科研團(tuán)隊(duì)在費(fèi)托合成反應(yīng)研究中，利用該系統(tǒng)的快速升溫特性使反應(yīng)迅速進(jìn)入最佳溫度區(qū)間，減少誘導(dǎo)期，精準(zhǔn)控溫則確保了反應(yīng)在適宜溫度下穩(wěn)定進(jìn)行，有效提高了長(zhǎng)鏈烴的選擇性。

      加氫反應(yīng) 在對(duì)某不飽和化合物的加氫反應(yīng)研究中，該系統(tǒng)能夠精確控制氫氣流量、反應(yīng)溫度和壓力等參數(shù)，優(yōu)化反應(yīng)條件后，目標(biāo)產(chǎn)物的收率得到顯著提高。

五、結(jié)論與展望

      焦耳熱固定床催化劑評(píng)價(jià)系統(tǒng)憑借其獨(dú)特的工作原理和顯著的優(yōu)勢(shì)，在高溫高壓反應(yīng)研究中發(fā)揮了重要作用。隨著科技的不斷進(jìn)步，該系統(tǒng)有望在性能優(yōu)化、與先進(jìn)分析技術(shù)結(jié)合以及節(jié)能和環(huán)保等方面取得進(jìn)一步發(fā)展，為高溫高壓反應(yīng)研究提供更強(qiáng)大的支持，推動(dòng)化學(xué)工業(yè)的綠色轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展。

產(chǎn)品展示

      焦耳熱固定床催化劑評(píng)價(jià)系統(tǒng)通過(guò)將焦耳熱效應(yīng)與自動(dòng)化控制深度融合，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)熱工裝備升級(jí)，為高溫高壓反應(yīng)研究提供高效、安全、智能化的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

設(shè)備概述：

    焦耳熱固定床是由鑫視科shinsco研發(fā)的高效反應(yīng)裝置，采用焦耳加熱技術(shù)實(shí)現(xiàn)快速升溫與精準(zhǔn)控溫。該設(shè)備適用于氣相、氣液兩相及催化反應(yīng)體系，廣泛應(yīng)用于化工、材料合成、催化研究等領(lǐng)域，具有高效節(jié)能、操作安全等特點(diǎn)。

工作原理：

    通過(guò)焦耳加熱電源輸出脈沖或穩(wěn)定直流電流，直接作用于導(dǎo)電反應(yīng)管（材質(zhì)包括310S、316L、Inconel不銹鋼），利用材料自身焦耳效應(yīng)實(shí)現(xiàn)快速升溫。配合氣體輸入、預(yù)熱及伴熱系統(tǒng)，可精確控制反應(yīng)條件，與傳統(tǒng)間接加熱方式相比減少熱損耗。

產(chǎn)品核心優(yōu)勢(shì)：

     1、超快升溫速率，焦耳效應(yīng)直接加熱導(dǎo)電材料，5秒內(nèi)可達(dá)1200℃，顯著縮短反應(yīng)時(shí)間。

     2、高效節(jié)能設(shè)計(jì)，直接加熱床層減少熱傳導(dǎo)損耗，電能利用率提升30%以上。

    3、精準(zhǔn)控溫系統(tǒng)，通過(guò)調(diào)節(jié)電流強(qiáng)度與通斷時(shí)間，配合PID算法實(shí)現(xiàn)±1℃溫控精度。

    4、快速降溫技術(shù)，集成水冷循環(huán)與惰性氣體吹掃系統(tǒng)，10分鐘內(nèi)完成高溫至安全溫度冷卻。

    5、全自動(dòng)控制，觸摸屏人機(jī)界面+PLC控制系統(tǒng)，支持參數(shù)預(yù)設(shè)、過(guò)程監(jiān)控及安全連鎖保護(hù)。