技术领域
[0001] 本
发明涉及催化剂
反应性能测试技术领域，更具体的说是涉及一种透明套管式光热反应器。
背景技术
[0002] 光热反应过程是将光和热两者结合起来，在一定的反应
温度，在光的辅助作用下，催化剂的反应性能一般远高于单一的光催化和热催化活性。因此要达到相同的反应活性，在光的参与作用下，可明显地降低反应的温度，同时可提高反应的选择性。反过来说，热源的存在可以减低所需
光源的
能量，即在一定温度下，使得原本需要在很高能量的光源作用的反应可以在常用的白色光(390～780nm)和紫外光源(254nm)完成。
现有技术中公开了在一定温度实现催化剂光反应过程的进行，而显然该反应过程为积分过程。固定床反应器作为一种微分反应装置，充分发挥了光和热的协同作用，在催化剂反应性能测试方面具有广泛的应用。
[0003] 现有的固定床反应器尚存在诸多问题，如光源选择性少，密封效果差，无控温或控温
精度低等，为了充分利用光源，反应器壁一般采用透明材料，如玻璃
石英等，虽然考虑到了光照因素，但是易受外部自然光影响，而造成催化剂反应性能测试存在误差，失去光热反应测试的意义；或采用密封
箱体遮盖，无法实时观察催化剂样品
颜色变化。并且现有光热催化反应器结构单一，未考虑催化剂的分离与回收问题，使得催化剂的更换十分麻烦，不便于实验操作，大大地限制了其应用。
[0004] 因此，如何提供一种便于更换内部催化剂，操作方便的透明套管结构的光热反应器是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
[0005] 有鉴于此，本发明提供了一种透明套管式光热反应器，本发明充分考虑催化剂的更换问题，采用透明套管结构，
密封性好，拆卸方便，并且便于清洗，而且应用范围广。
[0006] 为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0007] 一种透明套管式光热反应器，包括：箱体；设置于所述箱体内部的透明套管；位于所述透明套管两侧，且固定于所述箱体内壁上的
灯管；
[0008] 所述透明套管包括外管和内管；其中所述外管具有顶部开口；并且所述外管顶部开口封堵有封塞；设置于所述外管
侧壁上的进气口；位于所述外管内部，并且与所述封塞底部
螺纹连接的所述内管；所述封塞上设置有与所述内管相通的出气口；所述内管呈阶梯状，且底部具有开口；其中所述内管底部管径小于顶部管径；位于所述内管内部的筛网，以及依次位于所述筛网顶端的石英
棉层一、催化剂样品、石英棉层二；依次穿过所述外管、所述内管，并插入所述催化剂样品中的
热电偶；所述热电偶外部套设有热电偶套管；所述内管底部外侧设置有电热丝；固定于所述箱体内底面，且与所述外管底端密封连接的陶瓷接头；所述陶瓷接头与所述电热丝相连接；
[0009] 所述透明套管式光热反应器通过所述电热丝对所述催化剂样品进行加热；待测试气体通过所述进气口进入所述外管；所述电热丝对待测气体进行预加热；预加热后的待测气体经所述内管底部开口进入所述内管内部；依次流经所述筛网、所述石英棉层一，并与所述催化剂样品反应；反应后的气体经过所述石英棉层二之后从位于所述内管顶部的所述出气口排出；反应完成后，首先将所述热电偶套管从所述外管外部抽出，然后通过向上拔出与所述内管
螺纹连接的所述封塞将所述内管取出，并完成所述催化剂样品的更换。
[0010] 所述电热丝以螺旋盘绕的方式置于所述内管底部外侧，使所述催化剂样品的温度均匀，同时实现了对待测气体的预加热；所述热电偶套管位于所述催化剂样品中，位于所述热电偶套管内部的所述热电偶可有效的测定催化剂的温度并且可防止所述热电偶与气体和所述催化剂样品的直接
接触。
[0011] 所述石英棉层一与所述石英棉层二有效防止在反应过程中吹散所述催化剂样品，造成损失；所述筛网对所述石英棉层一、所述催化剂样品、所述石英棉层二起到
支撑作用，并且所述筛网上具有均匀分布的若干通孔，以保证待测气体可以正常通过。
[0012] 优选的，在上述透明套管式光热反应器中，还包括：由所述箱体顶部插入所述箱体内，并位于所述灯管与所述透明套管之间的滤光板；所述滤光板设置有2个，并且所述滤光板宽度与所述箱体内部宽度一致。
[0013] 所述滤光板可实现对所述灯管发出光线的不同
波长进行滤除，从而实现特定波长光线照射的可选择性；同时所述滤光板可从所述箱体上部拔出，对滤光板可进行个性化选择；所述滤光板边缘与所述箱体内壁紧密接触，防止漏光。
[0014] 优选的，在上述透明套管式光热反应器中，所述箱体内壁贴有一层
锡箔纸，以增加光线照射强度，扩大照射范围，使所述催化剂样品均匀接受光照，避免出现照射死
角。
[0015] 优选的，在上述透明套管式光热反应器中，所述热电偶套管由所述外管外部插入所述内管内部，并且在所述热电偶套管与所述外管、所述内管的贯通连接处均设置有
密封圈，以保证所述透明套管的密封性；所述热电偶从所述热电偶套管开口端置入所述热电偶套管内；并且所述热电偶套管另一端为盲管，以便于所述透明套管的密封。
[0016] 优选的，在上述透明套管式光热反应器中，所述进气口靠近所述封塞并设置于所述外管侧壁四分之三
位置处；待测气体由靠近顶部位置进入所述外管内，并由靠近底部位置进入所述内管，便于待测气体在反应前充分进行预加热，提高了反应效率。
[0017] 优选的，在上述透明套管式光热反应器中，还包括：设置于所述箱体上的观察口；以及活动安装于所述观察口表面的盖板；所述观察口便于实时观测所述催化剂样品反应状态，所述盖板可以活动翻开，在满足实时观测的同时保证所述箱体的不透光性，每间隔一段时间翻开盖板即可观察所述催化剂样品反应状态，观测完后盖上盖板即可隔绝外部环境光线。
[0018] 优选的，在上述透明套管式光热反应器中，所述陶瓷接头上设置有接线
端子。
[0019] 优选的，在上述透明套管式光热反应器中，还包括：位于所述箱体内部的控
制模块；分别与所述
控制模块电连接的所述热电偶、所述接线端子、控制面板；其中所述控制面板设置于所述箱体外壁，并且由
液晶屏和按钮组成。实现了所述透明套管式光热反应器内加热温度的
可视化调节。
[0020] 优选的，在上述透明套管式光热反应器中，所述箱体为光密闭箱体，制成材料包括但不限于不锈
钢，还可选用
铝或其他不透光金属材质，有效防止光线外露，减小能量损失以及对人体的伤害。
[0021] 优选的，在上述透明套管式光热反应器中，所述透明套管包括但不限于石英管，也可采用普通硬质玻璃或其他透明耐高温材质。
[0022] 优选的，在上述透明套管式光热反应器中，所述灯管包括但不限于
白炽灯管，还可以为高压氙灯、高压汞灯和卤钨灯等各种管状光源，可以根据用户的具体要求进行选择。
[0023] 经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种透明套管式光热反应器，首先采用透明套管结构，拆卸方便，密封性好，催化剂样品置于内管中，通过拔出内管更换催化剂样品，并且便于清洗；其次采用螺旋电热丝对所述催化剂样品进行外部加热，受热均匀，同时对待测气体起到预加热作用；灯管与滤光板的结合使得光源的选择性更广，且滤光板更换方便；最后通过控制模块实现对温度的可控调节功能，结构设计合理，操作方便，而且应用范围广。
附图说明
[0024] 为了更清楚地说明本发明
实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0025] 图1附图为本发明的内部结构
正面示意图；
[0026] 图2附图为本发明的内部结构侧面示意图；
[0027] 图3附图为本发明的外部结构示意图；
[0028] 图4附图为本发明的透明套管结构示意图；
[0029] 在图1中：
[0030] 1为箱体、2为外管、3为内管、4为电热丝、5为陶瓷接头、11为滤光板、12为灯管、21为封塞、22为进气口、23为出气口、31为筛网、32为石英棉层一、33为催化剂样品、34为石英棉层二、50为接线端子。
[0031] 在图2中：
[0032] 6为控制模块、7为控制面板、13为观察口、24为热电偶、30为密封圈、130为盖板、240为热电偶套管。
[0033] 在图3中：
[0034] 21为封塞、22为进气口、71为按钮、72为液晶屏、130为盖板。
[0035] 在图4中：
[0036] 20为透明套管、22为进气口、23为出气口。
具体实施方式
[0037] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0038] 本发明实施例公开了一种透明套管式光热反应器，本发明充分考虑催化剂的更换问题，采用透明套管结构，密封性好，拆卸方便，并且便于清洗；本发明同时具有光源与温度可调的功能，结构设计合理，而且应用范围广。
[0039] 请参阅附图1，本发明提供了一种透明套管式光热反应器，包括：箱体1；设置于箱体1内部的透明套管20；位于透明套管20两侧，且固定于箱体1内壁上的灯管12；
[0040] 透明套管20包括外管2和内管3；其中外管2具有顶部开口；并且外管2顶部开口封堵有封塞21；设置于外管2侧壁上的进气口22；位于外管2内部，并且与封塞21底部螺纹连接的内管3；封塞21上设置有与内管3相通的出气口23；内管3呈阶梯状，且底部具有开口；其中内管3底部管径小于顶部管径；位于内管3内部的筛网31，以及依次位于筛网31顶端的石英棉层一32、催化剂样品33、石英棉层二34；依次穿过外管2、内管3，并插入催化剂样品33中的热电偶24；热电偶24外部套设有热电偶套管240；内管3底部外侧设置有电热丝4；固定于箱体1内底面，且与外管2底端密封连接的陶瓷接头5；陶瓷接头5与电热丝4相连接；
[0041] 需要说明的是，内管3顶部开口设置有
内螺纹；封塞21靠近底部的侧壁设置有与内管3顶部开口内螺纹相匹配的
外螺纹，并与内管3螺纹连接；封塞21靠近顶部的侧壁与外管2顶部开口的内壁紧密贴合，有效防止气体外泄，同时隔离已完成反应气体与待测气体，避免已完成反应气体与待测气体在透明套管20内混合污染；
[0042] 透明套管式光热反应器通过电热丝4对催化剂样品33进行加热；待测试气体通过进气口22进入外管2；电热丝4对待测气体进行预加热；预加热后的待测气体经内管3底部开口进入内管3内部；依次流经筛网31、石英棉层一32，并与催化剂样品33反应；反应后的气体经过石英棉层二34之后从位于内管3顶部的出气口23排出；
[0043] 反应完成后，首先将热电偶套管240从外管2外部抽出，然后通过向上拔出与内管3螺纹连接的封塞21将内管3取出，最后将封塞21旋下，依次取出石英棉层二34、催化剂样品33即可完成催化剂样品33的更换。
[0044] 请参阅附图2，为了进一步优化上述技术方案，由箱体1顶部插入箱体1内，并位于灯管12与透明套管20之间的滤光板11；滤光板11设置有2个，并且滤光板11宽度与箱体1内部宽度一致。
[0045] 箱体1顶部设有与滤光板11相匹配的
槽口，滤光板11通过槽口插入箱体1中，待滤光板11完全插入后，滤光板11边缘与箱体1内壁紧密接触。
[0046] 为了进一步优化上述技术方案，箱体1内壁贴有一层锡箔纸，以增加光线照射强度，扩大照射范围，使催化剂样品33均匀接受光照，避免出现照射死角。
[0047] 为了进一步优化上述技术方案，由外管2外部插入内管3内部的热电偶套管240；并且在热电偶套管240与外管2、内管3的贯通连接处均设置有密封圈30；热电偶24从热电偶套管240开口端置入热电偶套管240内；并且热电偶套管240的另一端为盲管。
[0048] 为了进一步优化上述技术方案，进气口22靠近封塞21并设置于外管2侧壁四分之三位置处。
[0049] 为了进一步优化上述技术方案，还包括：设置于箱体1上的观察口13；以及活动安装于观察口13表面的盖板。
[0050] 为了进一步优化上述技术方案，陶瓷接头5上设置有接线端子50。
[0051] 为了进一步优化上述技术方案，还包括：位于箱体1内部的控制模块6；分别与控制模块6电连接的热电偶24、接线端子50、控制面板7；其中控制面板7设置于箱体1外壁，并且由液晶屏72和按钮71组成。
[0052] 请参阅附图2及附图3，通过按钮71调节所需的加热温度，按钮71设置有2个，分别为温度“+”键和温度“-”键，并经由所述陶瓷接头5上的接线端子50控制电热丝加热温度的高低；其中接线端子50设置有2个，通过陶瓷接头5分别对应连接电热丝4的两个接线端；热电偶24将催化剂样品33内部温度通过电线回传至控制模块6，并显示在液晶屏72上。
[0053] 为了进一步优化上述技术方案，箱体1为光密闭箱体，制成材料包括但不限于
不锈钢，还可选用铝或其他不透光金属材质。
[0054] 为了进一步优化上述技术方案，透明套管20包括但不限于石英管，也可采用普通硬质玻璃或其他透明耐高温材质。
[0055] 为了进一步优化上述技术方案，灯管12包括但不限于白炽灯管，还可以为高压氙灯、高压汞灯和卤钨灯等各种管状光源，可以根据用户的具体要求进行选择。
[0056] 本
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
[0057] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种
修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
