中試實(shí)驗目的是研究工藝流程和工藝條件，并解決工業(yè)化中無(wú)法單純通過(guò)計算解決的工程問(wèn)題。換言之，中試設備是為幫助工藝設計放大，而不是用來(lái)幫助設計反應機理。
將實(shí)驗室級別的反應器在中試設備上進(jìn)行驗證，需考慮如下問(wèn)題：
1.反應器材質(zhì)
在實(shí)驗室里，反應器通常在玻璃儀器中進(jìn)行。而在放大過(guò)程中，工藝可能在其他材質(zhì)的系統中進(jìn)行，這可能帶來(lái)催化或抑制反應效果的問(wèn)題。
2.熱量的影響
實(shí)驗室所用的玻璃反應器可通過(guò)冷卻系統，如循環(huán)水、冰浴等方式及時(shí)帶走反應過(guò)程中產(chǎn)生的熱量，對反應影響較小。當反應體系被放大后，反應過(guò)程中產(chǎn)生的熱量會(huì )因反應器自身結構的原因，而無(wú)法及時(shí)散熱，局部高溫會(huì )影響反應進(jìn)行的方向，產(chǎn)生副產(chǎn)物或逆反應。
3.反應效率
反應器的變化會(huì )帶來(lái)傳質(zhì)效率的變化，從而影響反應效率及產(chǎn)量。
4.負載工藝
中試實(shí)驗為反應工藝的經(jīng)濟性、操作參數和安全因素提供關(guān)鍵信息。對于中試設備而言，將催化劑負載在基板上，可減少催化劑與反應液分離帶來(lái)的不便，從而提高反應效率。同時(shí)不同催化劑在不同基板上的負載方式，也需不斷優(yōu)化，以達到操作簡(jiǎn)單、安全、經(jīng)濟效益高的目標。
泊菲萊科技推出的PLR-SPRF中試級平板式光化學(xué)反應裝置用于戶(hù)外中試型光催化分解水反應，幫助工藝設計放大，實(shí)現最終的規?；慨a(chǎn)。
圖1 清華大學(xué)0.5 m2 &北方民族大學(xué)1 m2
PLR-SPRF中試級平板式光化學(xué)反應裝置主要由反應模塊、液體驅動(dòng)模塊、氣-液分離模塊和檢測控制模塊組成，各模塊均可定制化設計加工，通過(guò)多個(gè)模塊的配合滿(mǎn)足平米級反應在中試階段的要求。
功能特點(diǎn)
1.單個(gè)平板反應器最大受光面積約0.5 m2 (80×70 cm2)，規格可選40×40，60×60 cm2，還可通過(guò)標準接口的單體平板反應器，達到1 m2反應面積的需求。
2.可通過(guò)更換支撐塊設計，使用無(wú)紡布、碳紙、碳布、高硼硅玻璃、有機玻璃等多種材質(zhì)基板的固定，滿(mǎn)足不同催化劑的負載要求。
3.反應裝置自帶手動(dòng)進(jìn)樣閥，可直接與氣相色譜聯(lián)用實(shí)現產(chǎn)物的在線(xiàn)檢測，也可通過(guò)氣袋或其它氣體收集裝置收集氣體。
4.反應體系中液體流動(dòng)能使反應溶液與催化劑充分接觸，同時(shí)，反應過(guò)程中產(chǎn)生的氣體產(chǎn)物也可隨流動(dòng)的液體從反應體系中帶出。反應中產(chǎn)生的氣體進(jìn)入氣體分離裝置，實(shí)現氣-液分離，分離出的氣體可單獨收集，并計量出氣體產(chǎn)物的產(chǎn)量。
5.反應裝置采用PLC一體機控制，通過(guò)點(diǎn)擊觸控屏幕即可實(shí)現對反應過(guò)程量的監測和調節，可監測和調節參數包括反應體系溶液狀態(tài)監測，如反應流量、反應壓力、溶液pH、ORP（Oxidation-Reduction Potential）等。同時(shí)，兼具反應條件控制量監測，如反應液體總流量、反應單元流量、壓力等。
性能參數
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PLR-SPRF中試級平板式光化學(xué)反應裝置規格參數 |
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反應器尺寸 |
40×40 cm2，可選60×60、80×80 cm2 |
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有效光照面積 |
0.1 m2，可選0.25、0.5 m2 |
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液層厚度 |
1~5 mm |
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反應液接觸材料 |
PA66、PMMA、PP、氟橡膠等 |
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反應器角度調節 |
0~90° |
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連續流反應 |
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液體流速范圍 |
0~200 mL/min |
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載氣流速范圍 |
4~100 mL/min |
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反應溫度 |
常溫~60℃ |
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反應壓力 |
常壓 |
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密閉反應 |
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氣體循環(huán)泵流量 |
1.5~10 L/min |
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反應溫度 |
常溫~60℃ |
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反應壓力 |
≤50 kPa |
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