便攜式甲烷轉化爐是一種在實驗室中常用的設備,主要用于將一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2)轉化為甲烷(CH4),以便通過氫火焰離子化檢測器(FID)進行氣相色譜分析。工作原理基于甲烷化反應,即使用鎳觸媒作為催化劑,在氫氣(H2)的保護下,將CO和CO2還原為CH4。具體過程為:在轉化爐內填充鎳催化劑,采用溫度控制器使填有催化劑的不銹鋼管在360~380℃的條件下,通入一定比例的氫氣,使CO、CO2轉化為CH4。這樣,各種氣體中的微量CO、CO2就可以像CH4一樣采用FID檢測器的氣相色譜法進行分析。
1、反應部分
鎳觸媒轉化柱:這是轉化爐的核心組件,內含鎳催化劑,用于在高溫條件下催化CO和CO2與H2反應生成CH。
不銹鋼管或U型管:作為載體,內部填充有鎳催化劑,通常具有一定的尺寸規格,如U型Φ5×0.5×160mm。
2、加熱部分
加熱棒:提供必要的熱量以維持轉化所需的溫度范圍,一般為350℃~380℃。
保溫材料:包裹在加熱區域外部,減少熱量損失,保證溫度均勻性。
3、控制系統
溫控儀:用于精確控制加熱元件的工作狀態,確保反應溫度穩定在設定值附近,精度可達±0.1℃。
電源及控制系統:包括電池或外部電源接口、開關等,負責整個裝置的能量供應與管理。
4、氣路系統
進樣裝置:負責導入待測氣體樣本至轉化爐中。
色譜柱系統:雖然不是直接屬于轉化爐的一部分,但常與之配合使用,用于分離混合物中的各組分。
連接管道:用于連接各個部件,確保氣體流動順暢無泄漏。
5、安全保護措施
冷卻系統:對于長時間運行或者高負荷工作的設備,可能配備有風冷或液冷系統來防止過熱。
多重溫度傳感器:實時監控關鍵部位的溫度,一旦超出安全范圍即采取相應措施,比如切斷電源或啟動冷卻機制。
6、外殼及結構件
外殼:采用輕質高強度材料制造,既減輕了重量又保證了強度,便于攜帶。
框架:支撐整個設備結構,確保各組件固定牢靠,避免運輸過程中損壞。