【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及汽車尾氣處理，具體涉及一種多氣體反應釜實驗系統及在汽車尾氣催化劑評價中的應用。
技術介紹
1、隨著環保法規趨嚴，汽車尾氣排放標準提升，對尾氣催化劑性能要求更高。在激烈的市場競爭中，尾氣處理催化劑的性價比成為關鍵。研發關鍵催化材料的過程中，需一種能檢測多種氣體、對比催化劑效果、實時記錄氣體濃度的評價裝置。技術人員已進行諸多努力，如中國專利cn114674999a的水合物反應釜實驗系統，但該系統仍存在挑戰。缺乏統一集成平臺導致操作復雜，效率低下；氣體流量、溫度和成分調控精度不足，如氣體流量波動大，溫度控制不精確；同時缺乏完善的氣體泄漏檢測及故障預警、應急響應機制，增加實驗安全隱患。
技術實現思路
1、本專利技術要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供一種多氣體反應釜實驗系統及在汽車尾氣催化劑評價中的應用。
2、本專利技術采用的技術方案如下：
3、一種多氣體反應釜實驗系統，包括反應釜裝置、氣體流量控制裝置、氣體分析檢測裝置、溫度控制裝置和數據采集控制裝置，其中：
4、反應釜裝置，包括反應釜，以及位于反應釜頂部的進氣口、位于反應釜側部的出氣口，進氣口通過主控回路與氣體流量控制裝置相連，出氣口通過檢測回路與氣體流量控制裝置相連；
5、氣體流量控制裝置，包括依次設置于主控回路上的進氣閥、流量計、單向閥、壓力表和截止閥，進氣閥連接至少兩種氣瓶，截止閥的末端將各主控回路匯總為一路并與反應釜的進氣口相連；
6、氣體分析檢測
7、溫度控制裝置，包括水浴槽、溫度傳感器和循環夾套；水浴槽內設置有加熱絲，水浴槽分別通過加熱回路與循環夾套相連，循環夾套分別位于主控回路、檢測回路和反應釜上，溫度傳感器位于加熱回路上；
8、數據采集控制裝置，包括plc控制器和服務器，plc控制器分別與反應釜裝置、氣體流量控制裝置、氣體分析檢測裝置和溫度控制裝置相連，plc控制器集成融合傅里葉變換紅外光譜儀內部氣體分析后的數據，并與modbus?tcp/ip協議與服務器相連。
9、本技術方案通過集成反應釜裝置、氣體流量控制裝置、氣體分析檢測裝置、溫度控制裝置和數據采集控制裝置，構建一個多氣體反應釜實驗系統，能夠精確控制實驗條件，實時監測反應過程，并采集和分析實驗數據。具體地，氣體流量控制通過進氣閥、流量計、單向閥、壓力表和截止閥的精確組合，嚴格控制進入反應釜的氣體的種類、流量和壓力，確保實驗條件的準確性和可重復性；水浴槽和循環夾套能夠精確控制反應釜、主控回路和檢測回路中的溫度，用于維持實驗過程中的熱力學平衡，提高實驗的準確性；傅里葉變換紅外光譜儀作為氣體分析檢測裝置，能夠實時監測反應釜中氣體的成分和濃度；plc控制器負責集成和融合來自各個模塊的數據，并通過modbus?tcp/ip協議與服務器相連；單向閥和截止閥確保氣體在系統中的單向流動和緊急情況下的安全隔離，用于防止氣體泄漏和實驗事故；進氣閥能夠連接至少兩種氣瓶，靈活地適應不同的氣體組合和實驗需求；隨著實驗需求的增長，實驗系統輕松地添加更多的功能模塊或升級現有模塊，以滿足更復雜的實驗要求。
10、另外，根據本專利技術上述提出多氣體反應釜實驗系統及在汽車尾氣催化劑評價中的應用還具有如下附加技術特征：
11、根據本專利技術的一個實施例，所述plc控制器設置于控制柜內，控制柜的中部設置有與plc控制器相連的觸控屏、傅里葉變換紅外光譜儀；控制柜的兩側分別設置有一組氣體流量控制裝置，兩組氣體流量控制裝置互為備份；其中，流量計、壓力表和截止閥分別設置于控制柜的兩側上部。
12、本技術方案中，控制柜的兩側分別設置有一組氣體流量控制裝置，且這兩組裝置互為備份。這意味著當其中一組裝置出現故障時，另一組立即接管工作，確保實驗過程的連續性和穩定性；此外，流量計、壓力表和截止閥等關鍵組件也分別設置于控制柜的兩側上部，這樣的布局不僅便于觀察和操作，還能夠在一定程度上減少因單一組件故障而導致的系統停機風險；控制柜內的組件布局緊湊而有序，既保證足夠的散熱空間，又便于維護人員進行日常的檢查和維修工作。
13、根據本專利技術的一個實施例，所述主控回路至少包括如下回路：co氣體回路、co2氣體回路、o2氣體回路、n2氣體回路、nh3氣體回路、c3h6氣體回路、no氣體回路、ch4氣體回路。
14、本技術方案中，主控回路包括八路回路，另外還設置有兩路冗余；使得研究人員能夠在同一實驗系統中，對不同氣體組合和濃度進行靈活調整，以探索和理解不同氣體對化學反應的影響。
15、根據本專利技術的一個實施例，所述加熱回路包括加熱電磁閥，加熱電磁閥與plc控制器相連；加熱回路中的加熱電磁閥采用冗余設置，即每條加熱回路至少配備兩個并聯的加熱電磁閥，當一個電磁閥出現故障時，另一個立即接管工作，保證加熱回路的連續穩定運行。
16、本技術方案中，在加熱回路中，加熱電磁閥是控制加熱介質流動的關鍵組件；采用冗余設置，即每條加熱回路至少配備兩個并聯的加熱電磁閥，確保當一個電磁閥出現故障時，另一個能夠立即接管工作，從而避免加熱回路的中斷。
17、根據本專利技術的一個實施例，所述循環夾套為雙層結構，內層流通加熱介質，外層為保溫層，確保反應釜、主控回路及檢測回路中的氣體溫度穩定且均勻分布；保溫層選用高效隔熱材料。
18、本技術方案通過雙層結構和高效隔熱材料的運用，循環夾套能夠顯著減少加熱過程中的能量損失，提高能源利用效率，用于降低生產成本，同時減少對環境的影響。例如，通過改變加熱介質的種類、流量和溫度，實現對反應介質溫度的精確控制；此外，雙層結構和保溫層也便于設備的維護和檢修，降低維護成本。
19、根據本專利技術的一個實施例，所述氣體分析檢測裝置還包括校準模塊，校準模塊定期對傅里葉變換紅外光譜儀進行波數校準和基線校正；校準模塊與plc控制器相連。
20、本技術方案中，傅里葉變換紅外光譜儀的測量結果的準確性直接關系到氣體分析的可靠性；長時間運行或環境變化導致儀器性能偏移，如波數漂移和基線偏移，從而影響測量精度；校準模塊定期對傅里葉變換紅外光譜儀進行波數校準和基線校正，消除這些偏移，確保測量數據的準確性和一致性；波數校準用于調整儀器的光譜位置，使其與實際波長對應；基線校正則用于消除儀器背景噪聲，提高信噪比；定期校準用于維持ftir的性能穩定，減少因儀器性能下降而導致的測量誤差。
21、根據本專利技術的一個實施例，所述控制柜還設置有氣體泄漏檢測裝置，氣體泄漏檢測裝置包括氣體檢測傳感器和報警器，氣體檢測傳感器位于主控回路，報警器位于控制柜的中部，氣體檢測傳感器通過plc控制器相連，并通過plc控制器將報警記錄傳遞至服務器，服務器的數據記錄最大記錄周期為采集/s，記錄/s。
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【技術保護點】
1.一種多氣體反應釜實驗系統，其特征在于，包括反應釜裝置、氣體流量控制裝置、氣體分析檢測裝置、溫度控制裝置(5)和數據采集控制裝置，其中：
2.如權利要求1所述的多氣體反應釜實驗系統，其特征在于，所述PLC控制器(9)設置于控制柜(8)內，控制柜(8)的中部設置有與PLC控制器(9)相連的觸控屏(7)、傅里葉變換紅外光譜儀(6)；控制柜(8)的兩側分別設置有一組氣體流量控制裝置，兩組氣體流量控制裝置互為備份；其中，流量計、壓力表(3)和截止閥(4)分別設置于控制柜(8)的兩側上部。
3.如權利要求1或2所述的多氣體反應釜實驗系統，其特征在于，所述主控回路至少包括如下回路：CO氣體回路、CO2氣體回路、O2氣體回路、N2氣體回路、NH3氣體回路、C3H6氣體回路、NO氣體回路、CH4氣體回路。
4.如權利要求1所述的多氣體反應釜實驗系統，其特征在于，所述加熱回路包括加熱電磁閥，加熱電磁閥與PLC控制器(9)相連；加熱回路中的加熱電磁閥采用冗余設置，即每條加熱回路至少配備兩個并聯的加熱電磁閥，當一個電磁閥出現故障時，另一個立即接管工作，保證加熱回路
5.如權利要求1所述的多氣體反應釜實驗系統，其特征在于，所述循環夾套為雙層結構，內層流通加熱介質，外層為保溫層，確保反應釜(1)、主控回路及檢測回路中的氣體溫度穩定且均勻分布；保溫層選用高效隔熱材料。
6.如權利要求1所述的多氣體反應釜實驗系統，其特征在于，所述氣體分析檢測裝置還包括校準模塊，校準模塊定期對傅里葉變換紅外光譜儀(6)進行波數校準和基線校正；校準模塊與PLC控制器(9)相連。
7.如權利要求2所述的多氣體反應釜實驗系統，其特征在于，所述控制柜(8)還設置有氣體泄漏檢測裝置，氣體泄漏檢測裝置包括氣體檢測傳感器和報警器，氣體檢測傳感器位于主控回路，報警器位于控制柜(8)的中部，氣體檢測傳感器通過PLC控制器(9)相連，并通過PLC控制器(9)將報警記錄傳遞至服務器，服務器的數據記錄最大記錄周期為采集/s，記錄/s。
8.一種多氣體反應釜實驗系統在汽車尾氣催化劑評價中的應用，其特征在于，采用如權利要求1-7任意一項所述的多氣體反應釜實驗系統。
9.如權利要求8所述的多氣體反應釜實驗系統在汽車尾氣催化劑評價中的應用，其特征在于，包括如下步驟：
10.如權利要求8所述的多氣體反應釜實驗系統在汽車尾氣催化劑評價中的應用，其特征在于，所述汽車尾氣催化劑為貴金屬催化劑，貴金屬催化劑活性成分包括鉑、銠、鈀。
...【技術特征摘要】
1.一種多氣體反應釜實驗系統，其特征在于，包括反應釜裝置、氣體流量控制裝置、氣體分析檢測裝置、溫度控制裝置(5)和數據采集控制裝置，其中：
2.如權利要求1所述的多氣體反應釜實驗系統，其特征在于，所述plc控制器(9)設置于控制柜(8)內，控制柜(8)的中部設置有與plc控制器(9)相連的觸控屏(7)、傅里葉變換紅外光譜儀(6)；控制柜(8)的兩側分別設置有一組氣體流量控制裝置，兩組氣體流量控制裝置互為備份；其中，流量計、壓力表(3)和截止閥(4)分別設置于控制柜(8)的兩側上部。
3.如權利要求1或2所述的多氣體反應釜實驗系統，其特征在于，所述主控回路至少包括如下回路：co氣體回路、co2氣體回路、o2氣體回路、n2氣體回路、nh3氣體回路、c3h6氣體回路、no氣體回路、ch4氣體回路。
4.如權利要求1所述的多氣體反應釜實驗系統，其特征在于，所述加熱回路包括加熱電磁閥，加熱電磁閥與plc控制器(9)相連；加熱回路中的加熱電磁閥采用冗余設置，即每條加熱回路至少配備兩個并聯的加熱電磁閥，當一個電磁閥出現故障時，另一個立即接管工作，保證加熱回路的連續穩定運行。
5.如權利要求1所述的多氣體反應釜實驗系統，其特征在于，所述循環夾套為雙層結構...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉子超，李新華，賈莉偉，沈美慶，沈谷蓉，
申請(專利權)人：稀土催化創新研究院東營有限公司，
類型：發明
國別省市：
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