CN116786047A - 一种应用于微型流化床热重分析的反应器及热重分析装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种应用于微型流化床热重分析的反应器及热重分析装置，包括从下到上依次相连的连接管段、加热管段及反应管段；连接管段的下端口用于与气源相连，连接管段与加热管段的连接处设置有布风板；加热管段的内壁为正弦波形结构；加热管段中设置有导热板，导热板位于布风板的上方预设位置处；反应管段的上端口设置有顶盖，顶盖中设置有中心通孔；本发明将加热管段的内壁设置为正弦波形结构，利用正弦波形的内壁结构，有效增大了流化介质的受热面积，大大增强了传热效率；通过在加热管段中增设导热板，利用导热板的导热性能，实现提升传热效率的同时，促进了反应器内温度分布的均匀性，进而提高流化介质的升温速率，确保了试验结果的精确性。

Description

一种应用于微型流化床热重分析的反应器及热重分析装置

技术领域

本发明属于热重分析技术领域，特别涉及一种应用于微型流化床热重分析的反应器及热重分析装置。

背景技术

微型流化床热重分析(Fluidized Bed Thermo-Gravimetric Analyzer，MFB-TGA)系统是将热重分析技术的测量原理与流化床高效传质传热的特性相结合而开发的一种新型化学反应动力学参数的测量仪器，并且克服了微型流化床反应分析仪与热重分析仪存在的问题；MFB-TGA系统继承了流化床与热重分析的优势，可实时并且准确的获取流态化颗粒反应过程中的质量变化数据，可得到不同实验条件下流化颗粒的反应动力学特性；与此同时，还可测量出气相组分浓度的变化结果，依此得到气相组分的反应动力学特性；最后，通过对比分析气相组分与固相颗粒的动力学参数，得到更接近实际工业应用中的反应动力学方程，进而使微型流化床热重分析系统被逐渐应用于各种领域的气固反应研究中。

目前，现有的微型流化床(MFB,Micro-fluidized bed)反应器中，在靠近流化床壁面的流化介质升温速率高于流化床内部的流化介质升温速率；而较低的床层导致气相停留时间短，容易产生相间温差；同时，载气气速易对热重质量监测产生影响。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种应用于微型流化床热重分析的反应器及热重分析装置，以解决现有流化床反应器内容易产生相间温差，载气气速易对热重质量监测产生影响的问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明提供了一种应用于微型流化床热重分析的反应器，包括从下到上依次相连的连接管段、加热管段及反应管段；

所述连接管段的下端口用于与气源相连，所述连接管段与所述加热管段的连接处设置有布风板；所述加热管段的内壁为正弦波形结构；所述加热管段中设置有导热板，所述导热板位于所述布风板的上方预设位置处；

所述反应管段的上端口设置有顶盖，所述顶盖中设置有中心通孔；其中，所述中心通孔的下端与所述反应管段的内腔连通，所述中心通孔的上端与所述顶盖的顶面贯通。

进一步的，所述导热板为预设导热系数的曲面板结构。

进一步的，所述反应管段包括等径反应段及渐扩缓冲段；所述等径反应段的下端口与所述加热管段的上端口相连，所述等径反应段的上端口与所述渐扩缓冲段的下端口相连，所述渐扩缓冲段的上端口与所述顶盖的下端密封相连。

进一步的，还包括加热设备及热电偶；所述加热设备设置在所述加热管段的外侧；所述顶盖上设置有热电偶插入口，所述热电偶通过所述热电偶插入口插入至所述加热管段的内腔区域。

本发明还提供了一种热重分析装置，包括流化床反应器、缓冲气室、称重设备、进气管及出气管；

所述流化床反应器采用所述的一种应用于微型流化床热重分析的反应器；所述缓冲气室固定设置在所述称重设备的上方；所述称重设备，用于实时监测所述流化床反应器及所述缓冲气室的质量；

所述缓冲气室的一侧设置有载气入口，所述载气入口通过所述进气管与气源相连；所述缓冲气室的另一侧设置有取压口，所述取压口处设置有气压监测设备；

所述缓冲气室的顶部设置有载气出口；所述流化床反应器设置在所述缓冲气室的上方，所述流化床反应器中所述连接管段的下端口与所述载气出口相连；

所述出气管的一端与所述流化床反应器中所述中心通孔的上端相连，所述出气管段另一端用于与气相色谱仪或质谱仪相连。

进一步的，所述气压监测设备采用压差传感器，所述压差传感器与所述取压口之间采用第一软管相连。

进一步的，所述载气入口与所述进气管之间采用第二软管相连，所述出气管与中心通孔的上端之间采用第三软管相连。

进一步的，所述气源为空气源或装有载气的储气瓶。

进一步的，当所述气源为空气源时，在所述进气管与空气源之间设置有等离子体合成射流发生器，且所述等离子体合成射流发生器的进口端处设置有第一单向阀，所述等离子体合成射流发生器的出口端处设置有第二单向阀。

进一步的，当所述气源为装有载气的储气瓶时，在所述进气管与所述装有载气的储气瓶之间设置流量控制器；其中，所述流量控制器，用于控制所述进气管中的载气流量。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提供了一种应用于微型流化床热重分析的反应器及热重分析装置，将加热管段的内壁设置为正弦波形结构，利用仿鱿鱼鳍的正弦波形内壁结构，有效增大了流化介质的受热面积，大大增强了传热效率；同时，通过在加热管段中增设导热板，利用导热板的导热性能，实现大幅提升传热效率的同时，促进了反应器内温度分布的均匀性，进而提高了流化介质的升温速率，确保了试验结果的精确性。

进一步的，将导热板设计为曲面板结构，增大导热板与流化介质的接触面积，有效提高了导热板的传热效率。

进一步的，将反应管段设计为依次相连的等径反应段及渐扩缓冲段的组合形式，使得载气具有较大的流通截面，以使气体在反应器中呈现平稳流动的状态，进而确保了载气和尾气的稳定性，最终得到平滑的测量曲线；同时，在渐扩缓冲段内，流化携带的颗粒能够与气体分离，减少了尾气中颗粒的夹带，进而减少测量扰动。

进一步的，通过设置热电偶，并将热电偶插入至加热管段的内腔区域，实现对流化介质温度的实时监测，确保了试验结果的精确性和科学性。

进一步的，通过在热重分析装置中设置缓冲气室，利用缓冲气室对载气进行缓冲，有效降低降低供气系统压力脉动；同时，将取压口设置在缓冲气室的侧壁上，避免了载气气速对热重质量检测产生影响，有效提高了试验结果的准确性。

进一步的，将气压监测设备与取压口之间采用第一软管相连，将载气入口与进气管之间采用第二软管相连，将出气管与中心通孔之间采用第三软管相连，确保了称重设备能够精确称取反应器的质量，保证了质量数据的精确度；同时，便于装置拆卸，以向反应器内加入流化介质，极大提高了试验效率。

进一步的，为了提升流化效果，在空气氛围下进行流化时，通过离子体合成射流发生器具有突出的体积及重量优势，可以方便的为流化床提供气体动力；同时，进一步提升了流化效果；其次，采用的离子体合成射流发生器为干式、无油的设备，不需要润滑油，避免污染工作介质，不会干扰对介质的分析。

附图说明

图1为实施例1所述的应用于微型流化床热重分析的反应器的结构示意图；

图2为实施例1中反应器与传统反应器内的温度分布曲线图；

图3为实施例2所述的热重分析装置的结构示意图；

图4为实施例3所述的热重分析装置的结构示意图。

其中，1流化床反应器，2缓冲气室，3等离子体合成射流发生器，4气压监测设备，5称重设备，6流量控制器，7快速接头，8进气管，9出气管，10第一软管，11第二软管，12第三软管，13第一单向阀，14第二单向阀；101连接管段，102加热管段，103反应管段，104顶盖，105布风板，106导热板，107加热设备，108热电偶；1031等径反应段，1032渐扩缓冲段；1041顶盖本体，1042尾气管；201载气入口，202载气出口，203取压口；301第一放电电极，302第二放电电极，303供电电源。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题，技术方案及有益效果更加清楚明白，以下具体实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如附图1所示，本实施例1提供了一种应用于微型流化床热重分析的反应器，包括从上到下依次相连的连接管段101、加热管段102、反应管段103、顶盖104、布风板105、导热板106、加热设备107及热电偶108；其中，所述连接管段101的下端口为进气端口，所述连接管段101的上端口与所述加热管段102的下端口相连，所述加热管段102的上端口与所述反应管段103的下端口相连，所述顶盖104设置在所述反应管段103的上端口处；优选的，所述连接管段101、加热管段102及反应管段103均采用中空的石英管结构，所述顶盖104、布风板105及导热板106均为石英材质构件。

本实施例1中，所述连接管段101的下端口用于与气源相连，所述连接管段101作为手持部，便于对反应器的取放，有利于对反应器进行加装流化介质及清洗；所述加热管段102的内壁为正弦波形结构；其中，所述正弦波形结构的内壁为仿鱿鱼鳍设计，通过设置仿鱿鱼鳍的正弦波形结构内壁，有效增大了流化介质的受热面积，大大增强了传热效率；所述连接管段101与所述加热管段102的连接处设置有布风板105，载气能够通过连接管段101向布风板105的底部方向流动，并经布风板105的作用平稳进入所述加热管段102及反应管段103中。

所述加热管段102中设置有导热板106，所述导热板106位于所述布风板108的上方预设位置处；通过在加热管段中增设导热板，利用导热板的导热性能，实现大幅提升传热效率的同时，促进了反应器内温度分布的均匀性，进而提高了流化介质的升温速率；优选的，所述导热板106为预设导热系数的曲面板结构，将导热板设计为曲面板结构，增大导热板与流化介质的接触面积，有效提高了导热板的传热效率。

所述反应管段103包括等径反应段1031及渐扩缓冲段1032，所述等径反应段1031的下端口与所述加热管段102的上端口相连，所述等径反应段1031的上端口与所述渐扩缓冲段1032的下端口相连，所述渐扩缓冲段1032的上端口与所述顶盖104的下端密相相连；将反应管段设计为依次相连的等径反应段及渐扩缓冲段的组合形式，使得载气具有较大的流通截面，以使气体在反应器中呈现平稳流动的状态，进而确保了载气和尾气的稳定性，最终得到平滑的测量曲线；同时，在渐扩缓冲段内，流化携带的颗粒能够与气体分离，减少了尾气中颗粒的夹带，进而减少测量扰动

所述顶盖104中设置有中心通孔；其中，所述中心通孔的下端与所述反应管段103的内腔连通，所述中心通孔的上端与所述顶盖104的顶面贯通；所述顶盖104包括顶盖本体及尾气管，所述顶盖本体的下端配合设置在所述渐扩缓冲段1032的上端口中，所述尾气管同心设置在所述顶盖本体的上端；其中，所述顶盖本体的中心开设有第一通孔，所述尾气管的中心开设有第二通孔，所述第一通孔与所述第二通孔贯通形成所述中心通孔；所述顶盖本体与尾气管的外表面设计为磨砂面结构，且所述顶盖本体与所述渐扩缓冲段1032之间采用磨砂面密封。

所述加热设备107设置在所述加热管段102的外侧，用于对加热管段102的内部腔体进行加热；优选的，所述加热设备107采用加热炉；所述顶盖104上设置有热电偶插入口，具体的所述热电偶入口位于所述顶盖本体上，并靠近所述尾气管一侧设置；所述热电偶108通过所述热电偶插入口插入至所述加热管段102的内腔区域，用于对加热管段102的内腔区域的温度进行实时监测。

工作原理：

本实施例1所述的应用于微型流化床热重分析的反应器，使用时，载气或空气由连接管段101上升到布风板105处，在布风板105的作用下，使得加热管段102及反应管段103内的流化介质呈现均匀流化态，尾气通过顶盖上的中心通过进入后续设备中进行检测；其中，利用加热设备107对加热管段102的内部腔体进行加热，利用热电偶108对加热管段102的内腔区域的温度进行实时监测。

本实施例1中，将所述加热管段102的内壁设计为仿鱿鱼鳍的正弦波形结构，通过结构调整增大了流化介质的受热面积，大大增强了传热效率；通过设置导热板106，能够实现大幅提升传热效率的同时，促进了反应器内温度分布的均匀性，进而提高了流化介质的升温速率，试验结果更具有参考性；将反应管段103设计为等径反应段1031及渐扩缓冲段1032的组合形成，使得载气和气体产物的混合具有较大的流通截面，使气体在反应器中呈现平稳流动的状态，使载气和尾气更加稳定，得到更加光滑的测量曲线；并且，流化携带的颗粒可以通过渐扩缓冲段1032与气体分离，减少微颗粒夹带，减少测量扰动；通过在加装热电偶，可以实时监测反应物的温度，使得实验结果更具科学性。

仿真模拟：

本实施例1中，为验证所述应用于微型流化床热重分析的反应器的结构优势，利用Fluent对实施例1中所述的应用于微型流化床热重分析的反应器与传统的反应器中的加热管段及反应管段进行仿真模拟；其中，采用在反应器中加入质量百分数为90％的SiC与质量百分数为10％的Fe₂O₃颗粒作为反应体系的固相，并通入体积分数为10％的CH₄与体积分数为90％N₂的的进行CH₄还原Fe₂O₃的反应为例；反应器的入口气速设置为8cm/s，温度为1073℃，采用欧拉双流体模型进行气固流化；同时，开能量方程与辐射模型，由此可知，该反应过程为吸热反应。

上述反应过程的反应式如下：

CH₄+4Fe₂O₃→CO₂+2H₂O+8FeOΔH^θ＝268.9KJ/mol

如附图2所示，附图2中实施例1中反应器与传统反应器内的温度分布曲线图；从附图2中可以看出，本实施例1中所述的应用于微型流化床热重分析的反应器内的温度没有传统反应器内的温度高，验证了本实施例1中所述的反应器，强化了床层与流化介质的传热，加快了CH₄与Fe₂O₃的反应，更有利于促使反应器内的温度分布均匀，而且传热效率更高。

实施例2

如附图3所示，本实施例2提供了一种热重分析装置，包括流化床反应器1、缓冲气室2、等离子体合成射流发生器3、气压监测设备4、称重设备5、快速接头7、进气管8、出气管9、第一软管10、第二软管11及第三软管12。

所述流化床反应器1设置在所述缓冲气室2的上方，所述流化床反应器1采用上述实施例1中所述的一种应用于微型流化床热重分析的反应器；所述缓冲气室2固定设置在所述称重设备5的上方，所述称重设备5用于实时监测所述流化床反应器1及所述缓冲气室2的质量信息；优选的，所述称重设备5采用称重传感器。

所述缓冲气室2的一侧设置有载气入口201，所述缓冲气室2的另一侧设置有取压口202，所述缓冲气室2的顶部设置有载气出口203；所述载气入口201通过所述进气管8与气源相连，所述气源为空气源；所述进气管8与空气源之间还设置有等离子体合成射流发生器3，且所述等离子体合成射流发生器3的进口端处设置有第一单向阀13，所述等离子体合成射流发生器3的出口端处设置有第二单向阀14。

本实施例2中，所述等离子合成射流发生器3包括腔体、第一放电电极301、第二放电电极302及供电电源303；所述腔体的一端开设有第一开口，所述腔体的另一端开设有第二开口；所述第一放电电极301设置在所述腔体的内部顶端，所述第二放电电极302设置在所述腔体的内部底端；所述第一放电电极301及所述第二放电电极302与所述供电电源303均相连，所述供电电源303用于为所述第一放电电极301及所述第二放电电极302供电；其中，所述第一开口作为等离子体合成射流发生器3的进口端，所述第二开口作为等离子体合成射流发生器3的出口端；所述第一单向阀13设置在所述第一开口处，所述第二单向阀14设置在所述第二开口处。

所述等离子体合成射流发生器的工作原理，具体如下：

所述等离子体合成射流发生器，基于等离子体合成射流的基本原理，其工作时，通过第一放电电极301与第二放电电极302共同放电时，腔体内气体高温迅速膨胀，进而通过第二单向阀14进入到所述缓冲气室2中；待所述腔体内温度降低导致压强降低时，外界空气通过第一单向阀13进入所述腔体内，进而实现周期性放电；需要说明的是：所述等离子体合成射发生器的进口端既可以连接空气源也可以连接装有压缩空气的压缩气瓶，以完成空气氛围下的流化反应；流化效果通过调节等离子体合成射发生器的放电时间、放电频率及放电功率实现气流出口压力和流速的调控；所述等离子体合成射发生器具有突出的体积及重量优势，可以方便地为流化床提供气体动力，进而提升流化效果。

所述取压口202处设置有气压监测设备4，所述气压监测设备4采用压差传感器；其中，所述压差传感器与所述取压口202之间采用第一软管10相连；具体的，所述第一软管10的一端与所述取压口202相连，所述第一软管101的另一端与所述压差传感器的进气口相连。

所述流化床反应器1中所述连接管段101的下端口与所述载气出口203相连；具体的，所述流化床反应器1与所述载气出口203之间采用所述快速接头7相连，所述快速接头7的上端与所述连接管段101的下端口相连，所述快速接头7的下端与所述载气出口203相连；

所述出气管9的一端与所述流化床反应器1中所述中心通孔的上端相连，所述出气管9段另一端用于与气相色谱仪或质谱仪相连；所述载气入口201与所述进气管8之间采用第二软管11相连，所述出气管9与中心通孔的上端之间采用第三软管12相连；优选的，所述第一软管10、所述第二软管11及所述第三软管12均采用橡胶软管。

工作原理：

本实施例2所述的一种热重分析装置，使用时，在所述流化床反应器1中装入流化介质，之后将装有流化介质的反应器安装在所述缓冲气室2上方；接着，开启所述等离子体合成射流发生器对反应器进行通气；空气通过等离子体合成射流发生器经进气管8进入至所述缓冲气室2内进行缓冲；通过在缓冲气室2的右侧设置取压口202，并在取压口202处安装压差传感器；利用所述压差传感器对缓冲气室2内的气压进行实时监测。

本实施例2中，缓冲气室2与进气管8及压差传感器之间均采用橡胶软管进行连接；所述缓冲气室2的载气出口通过快速接头7与连接管段101相连；优选的，所述连接管段101的长度为10cm，便于取放所述流化床反应器1，以实现加装流化介质和清洗反应器的操作；载气经连接管段101上升到布风板105处，在布风板105的作用下，使得流化介质呈均匀的流化态。

本实施例2中，所述流化床反应器1中加热管段102的内壁设计为仿鱿鱼鳍的正弦波形结构，增加了管壁和流化介质的接触面积，进而增加了流化介质的受热面积，提高加热效率；将流化床反应器1中反应管段103设计为等径反应段及渐扩缓冲段的组合结构，通过对反应管段103的加长设计，有效解决了微小颗粒的吹出困扰；所述顶盖本体采用空心结构，并在顶盖本体的上端设置尾气管；将尾气管作为手持手柄，且尾气管及顶盖本体的外表面均设置为磨砂面结构；所述尾气管的出口端通过橡胶软管与出气管相连；尾气通过尾气管排出后，经出气管进入到气相色谱仪或质谱仪中进行气相分析；当通气一定时间后，若质量无明显变化时，开启加热设备对反应器进行加热，对流化介质在加热条件及不同气压条件下的失重分析。

实施例3

如附图4所示，本实施例3提供的一种热重分析装置与上述实施例2中所述的热重分析装置的结构和原理基本相同，不同之处在于：本实施例3中，所述气源为存储有载气的储气瓶，所述进气管8上采用增设的流量控制器6替换所述等离子体合成射流发生器3、第一单向阀13及第二单向阀14；本实施例3中的其余结构均与实施例2保持相同，此处不再赘述。

工作原理：

本实施例3所述的热重分析装置，使用时，利用储气瓶进行供气，载气通过流量控制器6后进入到缓冲气室2内进行缓冲；经过缓冲后的载气经过连接管段101后，经布风板105进入至加热管段102及反应管段103，以使流化介质呈现流化态。

本发明所述的热重分析装置，采用在环境温度下的测试主要研究影响流化床反应器产生伪质量的因素；以氮气作为载气，选用石英砂、玻璃珠以及ZSM分子筛作为流化介质，进行流态化实验；根据失重数据及气压变化分析气体流速、颗粒粒径、床层质量以及颗粒种类对伪质量的影响。

本发明中，高温条件下对流化介质进行热解研究，分析气固非均相反应，气相均质反应的影响因素；根据气体生产速率，修正阿列尼乌斯公式动力学方程，建立更加准确描述反应过程的动力学方程，可为后期的热解、气化模拟提供实验对比分析研究；例如Ca(OH)₂的热解反应作为高温条件下的测试对象，设置不同的升温速率及气体流速，可分别研究温度及气体流量对反应的影响，同时可进一步研究热解活化能及动力函数。

本发明所述的流化床反应器，能够应用于热重分析过程中，所述反应器的结构尺寸较小，能够最大程度保证反应区内的各反应均匀进行，并且其结构设计能够忽略内部气体返混的影响，流态化的反应条件可有效消除气体扩散的影响，创建具有均匀气固分布和固体颗粒剧烈运动的等温反应区。

本发明中，通过对加热管段的内壁进行结构调整，采用仿鱿鱼鳍的正弦波形结构，增大了反应物的受热面积，大大增强了传热效率；通过在布风板的上端加装一曲面型的导热板，导热板采用曲面结构增大传热面积；同时，有利于增强传热，促使样品在短时间内达到实验要求，减小试样温差，进而提升实验结果的可参考性；反应器顶部加装了热电偶，可以实时监测反应物的温度，使得实验结果更具科学性。

本发明所述的热重分析装置，通过在流化床反应器的底部设置缓冲气室，利用缓冲气室的缓冲作用，减缓载气气速，减小了气速对质量的影响；反应器或缓冲气室与其他部件的接口之间采用橡胶软管进行连接，方便进行实验时，取下反应器加装不同的反应物，且减少对称重传感器的影响。

由于在实验过程中，载气会影响到反应器质量，对实验结果中质量变化采集具有一定影响；本发明中，采用在反应器底部加装缓冲气室，采用快速接头与反应器底部连接，进而降低气速，减小了气速对质量的影响，提高了实验的精确性；流化床反应器与设备气路的连接方式，由于试验时反应器中需要取下加装不同的反应物，并且考虑到称重设备的灵敏性，采用橡胶软管进行接口连接，可保证质量数据的精确，也方便实验时取下反应器加入药品，可以极大的提高实验效率；采用等离子体合成射流发生器供气时，由于等离子体合成射流发生器的体积小、噪音低、功耗小、易于操作、免维护、可24小时连续运转；同时，不需要润滑油，所以不会污染工作介质，不会干扰对介质的分析等等，而且价格相对便宜得多，相比采用气瓶供气具有较高的性价比。

本发明所述的应用于微型流化床热重分析的反应器及热重分析装置，采用等离子体合成射流发生器与气源相连或采用储气瓶充当气源时加装流量控制器，实现精准流化载气控制；加热设备采用加热炉，加热炉具有良好的加热性能，可实现快速升温并可随时根据检测结果自动调节温度；反应器要求可承受高温，因此整体结构通常为圆柱型的石英管；出气管的出口端可增设尾气预处理设备，或根据实际需求可与色谱仪等其余检测仪器联用；此外，还可设计PLC、各类传感器等必要的辅助元器件。

本发明所述的应用于微型流化床热重分析的反应器及热重分析装置，采用在反应器内部加波纹板，增强了气流扰动，强化气固相间传热及传质，内壁面设计波纹结构增大了壁面与流化介质的接触面积，强化了床层与壁面传热，使得加热炉的热量通过壁面可以更加均匀的传到床层中，进一步促进轴向床层温度均匀性，以使微型流化床反应器在有限的换热面积下，强化气固之间的传热，进一步贴近工业生产中的流化床工况；与此同时，在反应器底部进气口设计了缓冲气室，增加气流截面，降低供气系统的压力脉动，降低了气流对高精度质量传感器的影响，提高质量信号的精确度；在本发明中，提出了传统压缩气瓶供气和等离子体合成射流发生器供气两种供气方式；其中，等离子体合成射流发生器基于等离子体合成射流的基本原理，通过调节该装置的放电时间、放电频率及放电功率实现气流出口压力和流速的调控；其具有突出的体积及重量优势，可以方便地为流化床提供气体动力，还可以进一步的提升流化效果。

上述实施例仅仅是能够实现本发明技术方案的实施方式之一，本发明所要求保护的范围并不仅仅受本实施例的限制，还包括在本发明所公开的技术范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员所容易想到的变化、替换及其他实施方式。

Claims (10)

1.一种应用于微型流化床热重分析的反应器，其特征在于，包括从下到上依次相连的连接管段(101)、加热管段(102)及反应管段(103)；

所述连接管段(101)的下端口用于与气源相连，所述连接管段(101)与所述加热管段(102)的连接处设置有布风板(105)；所述加热管段(102)的内壁为正弦波形结构；所述加热管段(102)中设置有导热板(106)，所述导热板(106)位于所述布风板(105)的上方预设位置处；

所述反应管段(103)的上端口设置有顶盖(104)，所述顶盖(104)中设置有中心通孔；其中，所述中心通孔的下端与所述反应管段(103)的内腔连通，所述中心通孔的上端与所述顶盖(104)的顶面贯通。

2.根据权利要求1所述的一种应用于微型流化床热重分析的反应器，其特征在于，所述导热板(106)为预设导热系数的曲面板结构。

3.根据权利要求1所述的一种应用于微型流化床热重分析的反应器，其特征在于，所述反应管段(103)包括等径反应段(1031)及渐扩缓冲段(1032)；所述等径反应段(1031)的下端口与所述加热管段(102)的上端口相连，所述等径反应段(1031)的上端口与所述渐扩缓冲段(1032)的下端口相连，所述渐扩缓冲段(1032)的上端口与所述顶盖(104)的下端密封相连。

4.根据权利要求1所述的一种应用于微型流化床热重分析的反应器，其特征在于，还包括加热设备(107)及热电偶(108)；所述加热设备(107)设置在所述加热管段(102)的外侧；所述顶盖(104)上设置有热电偶插入口，所述热电偶(108)通过所述热电偶插入口插入至所述加热管段(102)的内腔区域。

5.一种热重分析装置，其特征在于，包括流化床反应器(1)、缓冲气室(2)、称重设备(5)、进气管(8)及出气管(9)；

所述流化床反应器(1)采用如权利要求1-4任意一项所述的一种应用于微型流化床热重分析的反应器；所述缓冲气室(2)固定设置在所述称重设备(5)的上方；所述称重设备(5)，用于实时监测所述流化床反应器(1)及所述缓冲气室(2)的质量；

所述缓冲气室(2)的一侧设置有载气入口(201)，所述载气入口(201)通过所述进气管(8)与气源相连；所述缓冲气室(2)的另一侧设置有取压口(202)，所述取压口(202)处设置有气压监测设备(4)；

所述缓冲气室(2)的顶部设置有载气出口(203)；所述流化床反应器(1)设置在所述缓冲气室(2)的上方，所述流化床反应器(1)中所述连接管段(101)的下端口与所述载气出口(203)相连；

所述出气管(9)的一端与所述流化床反应器(1)中所述中心通孔的上端相连，所述出气管(9)段另一端用于与气相色谱仪或质谱仪相连。

6.根据权利要求5所述的一种热重分析装置，其特征在于，所述气压监测设备(4)采用压差传感器，所述压差传感器与所述取压口(202)之间采用第一软管(10)相连。

7.根据权利要求5所述的一种热重分析装置，其特征在于，所述载气入口(201)与所述进气管(8)之间采用第二软管(11)相连，所述出气管(9)与中心通孔的上端之间采用第三软管(12)相连。

8.根据权利要求5所述的一种热重分析装置，其特征在于，所述气源为空气源或装有载气的储气瓶。

9.根据权利要求8所述的一种热重分析装置，其特征在于，当所述气源为空气源时，在所述进气管(8)与空气源之间设置有等离子体合成射流发生器(3)，且所述等离子体合成射流发生器(3)的进口端处设置有第一单向阀(13)，所述等离子体合成射流发生器(3)的出口端处设置有第二单向阀(14)。

10.根据权利要求8所述的一种热重分析装置，其特征在于，当所述气源为装有载气的储气瓶时，在所述进气管(8)与所述装有载气的储气瓶之间设置流量控制器(6)；其中，所述流量控制器(6)，用于控制所述进气管(8)中的载气流量。