【催化剂评价系列】揭秘反应单元：多通道并行评价的技术内核

OUSHISHENG

1 基本信息

1.1 简介

在催化剂评价装置中，反应单元是整个系统的核心模块，承担着催化反应的关键功能。该单元以微反应技术为核心，主要由微通道气液混合器、反应柱管和反应炉构成。其中，气液混合器可在微升体积下实现气液两相的高效混合；反应柱管采用316L不锈钢材质，充填催化剂；反应炉升温速率可达80℃/min，实现快速精确的温度控制。反应单元标配的双通道结构，可支持两个样品并行或连续反应，耐压＜10MPa，反应器温度室温-800℃。

通过模块化、标准化设计，该单元能够快速适配不同反应体系与催化剂类型，为催化剂研发及筛选、评价提供可靠的硬件支撑。

1.2 应用

反应类型：该单元主要适用于多相催化反应，尤其是气固催化和气液固催化反应。可覆盖的反应类型包括加氢反应、氧化反应、重整反应、异构化反应等。基于微反应技术，该装置尤其适合需要精确控制气液混合与接触时间的反应体系，传质效率显著优于传统釜式反应器。

行业应用：广泛应用于能源化工、石油化工及精细化工等领域。在能源化工领域，主要用于费托合成、制氢及液相有机氢载体循环储放氢性能测试等关键技术研究；在石油化工领域，适用于催化裂化、重整、加氢精制等工艺的催化剂筛选与评价；在精细化工和医药领域，则广泛用于加氢、氧化等危险工艺的催化剂筛选、工艺条件优化及连续化生产开发，尤其适用于硝化、氯化、氟化等高危反应的本质安全化评价。

1.3 客户案例

已交付于大化所的智能高通量催化剂合成平台，可实现配料、调pH、过滤、干燥 - 焙烧、压片、造粒、筛分、自动装柱管、评价全流程自动化，应用场景为共沉淀法、浸渍法全自动合成、评价催化剂。

在评价环节，平台搭载高性能集成式反应单元，以微通道气液混合器与多通道并联反应柱管为核心，实现催化剂样品的高通量、并行化性能评价。

反应单元通过自动对接前端合成的催化剂粉末，经自动装填后进入反应区域，单次可同步运行多个反应通道，在相同或独立设定的温度、压力、气液流量条件下并行采集催化剂活性、选择性与稳定性数据。

该单元作为合成-评价闭环的关键执行模块，将催化剂从制备到性能验证的全流程打通，大幅缩短了材料筛选周期，保障了评价结果的可重复性与数据可比性，为高通量催化材料研发提供了标准化的自动化评价支撑。

2 功能

2.1 痛点/难点

痛点

● 采用市售通用加热套，温度场分布不均，有效恒温区域占比低，温控精度低。

● 分散（混合）单元与反应单元分离，管路死体积大，混合不佳，影响评价数据准确性。

● 整体体积大，集成度低，结构松散，空间利用率低。

2.2 功能实现和效果

功能

● 3段温区设计，恒温区与市售加热炉相比提高20%以上，温度场更均匀稳定，评价重复性好。

● 可实现物料即时混合与快速反应，提升了数据响应速度。

● 集成度高，设备体积显著减小，空间利用率与装置适配性更强。

2.3 技术优势

技术优势

● 多温区协同控温技术，有效扩展高均匀度恒温区间，显著提升温度场稳定性与实验重复性。

● 集成式微分散反应结构，消除管路死体积，强化微观传质效率，显著提升数据精度。

● 高集成度紧凑型设计，在提升性能的同时降低体积，提高装置空间利用率与系统稳定性，更为构建高通量、并行化的平台提供了核心硬件基础。

3 结语

全自动催化剂评价装置，正以超越人工的稳定与通量，重构催化剂的筛选范式，为绿色化学开启高效研发新征程。