[发明专利]实验室制备异辛烷的实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种实验装置，具体涉及一种实验室制备异辛烷的实验装置，属于化工研究实验设备技术领域。

背景技术

工业异辛烷是以三甲基戊烷为主的一种饱和烃，是重要的有机化学品，具有高辛烷值、低硫、无芳烃烯烃等优点。异辛烷一方面可作为测定汽油辛烷值的标准燃料，也用作车用汽油、航空汽油的添加剂或是丁二烯聚合时用作溶剂；另一方面用于有机合成，用作溶剂及气相色谱的对比样品。随着私家汽车数量的不断增加、石油资源的减少以及环境保护的日益严重，降低燃油消耗和改善排放成为汽油机研究的重中之重。在当前环境形势日益严峻、社会日益关注环境问题的状况下，异辛烷是迄今为止发现的清洁汽油添加剂。

因此，除改进发动机本身外，采用汽油添加剂改善燃油品质也是切实可行的措施。它不需要改造内燃机结构，具有使用灵活、简便及成本低等优点。研究表明，汽油添加剂还具有清洗喷油嘴沉积物、保障发动机动力正常输出、提高燃烧效率和降低尾气排放等特点。基于上述因素，实现异辛烷的规模化生产和使用是一个重要的环节。而现有技术中，对于异辛烷的工业生产方法主要有硫酸法、氢氟酸法和固体酸法等。异辛烷生产的主反应为烷基化反应，主要反应一般采用异丁烷与轻烯烃(如丁烯)为主要原料，在硫酸催化作用下反应生成高辛烷值的三甲基戊烷；除上述提及的主反应外，同时伴有酯化、歧化、裂解、聚合等副反应。传统的工业制备异辛烷的方法存在反应慢、反应产物不够绿色环保、反应设备要求严格等缺陷，因此需要对异丁烷的制备进行优化。但一个能够在工业上施行的方法，都需要在实验室事先进行研究开发。

由于异辛烷的制备原料，采用异丁烷和轻烯烃，而两者在常温常压下均为气体，不利于实验室的进料控制。现有制备异辛烷的装置成本过高，操作复杂，且实验装置在实验过程中一般都会多次取样进行分析研究、实验操作繁琐。现有技术中，未报道有一种适于实验室研发用的用以制备异辛烷的实验装置。

发明内容

针对上述的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单、操作方便的实验室制备异辛烷的实验装置。

为达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

实验室制备异辛烷的实验装置，包括反应装置、收集装置和检测装置，所述反应装置包括气体进料装置和反应罐，所述气体进料装置的出口依次通过液化气泵、质量流量计和输入控制阀后接入反应罐的入口，所述反应罐的出口通过连接管与收集装置连接，所述连接管上安装有输出控制阀，所述收集装置的出气口与所述检测装置连接，在反应罐上连接有一扫吹装置。

上述方案中，所述气体进料装置包括异丁烷气瓶和丁烯气瓶，所述异丁烷气瓶的出气口经第一控制阀后与液化气泵的输入端连接，所述丁烯气瓶的出气口经第二控制阀后与液化气泵的输入端连接。

上述方案中，所述反应罐可包括固定床反应器且在固定床反应器的顶部安装有一压力表，所述固定床反应器的两侧分别安装有一加热器，所述加热器上安装有温度调节装置。

上述方案中，所述收集装置可以包括冷却瓶、安装在冷却瓶内的液体产物瓶和内部盛装有水溶液的集气瓶，所述液体产物瓶的入口与连接管连接、其出口经第三控制阀后接入集气瓶内，所述集气瓶的出口设置在顶端并经第四控制阀后接入检测装置内。

上述方案中，具体地，所述检测装置为气相色谱仪。

上述方案中，为了将未反应完成的气体进行收集，所述实验装置还包括回收管和内部装有溶液的回收瓶，所述回收管的一端插入集气瓶的底部、其另一端接入回收瓶内。

上述方案中，所述扫吹装置包括管道和内部装有纯氮气气体的储气罐，所述管道的一端与反应罐的入口连接、其另一端依次经调节阀和流量计后与储气罐的出口连接。

本发明的有益效果为：

1)由于作为反应原料的异丁烷和丁烯在常温常压下均为气体，不利于实验室进料控制，本发明通过使用液化气泵和质量流量计分别测量丁烯气体和异丁烷的进料量，然后采用气相色谱仪来分离检测出未反应的丁烯和异丁烷气体的质量，最后用质量差法即计算得到原料的消耗，即通过实时检测未反应气体的质量即可控制反应气体的质量，保证了异辛烷制备的准确性，保证了实验的严谨性，适合对异辛烷制备工艺的科研使用。

2)本发明通过设置的扫吹装置保证了反应罐运行的安全性，通过在加热器上安装温度调节装置有利于控制反应温度和反应的时间，本实验装置结构简单、易于操作控制，能有效地控制对异辛烷进行制备过程的各个参数。

附图说明

图1为实验室制备异辛烷的实验装置的结构示意图。