CN113226534A - 用于检查反应的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于检查反应的设备，其包括至少一个反应器(1)和至少两个样品容器(13)，其中，在设备中具有一个反应器(1)的情况下，反应器(1)连接到至少两个样品容器(13)，并且在设备具有多于一个反应器(1)的情况下，每个反应器(1)连接到至少一个样品容器(13)。本发明还涉及一种在这样的设备中检查反应的方法。

Description

用于检查反应的设备和方法

技术领域

本发明涉及一种用于分析反应的设备，该设备包括至少一个反应器和用于容纳待分析的反应产物的样品容器。本发明还涉及一种分析在这种设备中的反应的方法。

背景技术

为了测试各种参数(如压力、温度、反应物流的不同组成或不同催化剂的功效)对反应的影响，通常需要大量的实验。这里出现的问题是，对于可比的结果，有必要在特定的时间段内以有针对性的方式取样，特别是在例如由于分析(例如关于反应混合物组成的色谱分析)需要较长的时间而使得无法在实验过程中连续进行分析的情况下。

例如，从WO2008/012073A1已知一种分析多组分混合物的设备和方法。WO2008/012073A1中描述的设备具有至少两个平行的反应室和用于每个反应室的至少一个高压分离器和至少一个低压分离器，其中高压分离器连接到反应室，低压分离器连接到高压分离器。高压分离器还具有连接到分析单元的输出导管。

为了能够对反应混合物进行分析，通常在反应过程中取样。为此，例如，DE10157664A1公开了一种取样设备，该取样设备包括缸体，在该缸体中具有可在其中移动的活塞。为了防止对反应有害的气体渗透到反应器中，或者防止气体从反应器中逸出，设备通过阀连接到反应器，通过该阀可关闭反应器的出口，或者可打开反应器到取样设备的连接或者取样设备到出口的连接。

为了输送精确的流体体积并因此确保接续测量的可比性，WO 2004/104576公开了输送设备的用于/针对乙醇测量装置的用途，该输送设备包括电动机驱动的活塞-缸体单元，该活塞-缸体单元连接到流体储存器，并且其中活塞具有磁、电和/或电磁特性，并且可通过布置在缸体周围的线圈来致动。在活塞沿一个方向移动的情况下，输送设备将特定的流体体积从流体储存器吸入测量室，并且在活塞沿另一个方向移动的情况下，再次将其从测量室排出。

从US 3,485,105中已知一种用于从气体储器中获取规定量的气体并将其供应至储器容器的设备。该设备特别用于提取储器容器中收集的等量样品，以检测代表性样品。这里特别可能的是，气体储器和储器容器具有不同的压头。

从现有技术中已知的设备的缺点是，在可比较的时间对反应进行取样或在整个反应过程中对反应参数(特别是那些不能连续测量但需要在特定时间段内对样品进行评估的反应参数)进行分析是很难做到的。用已知的设备进行系列分析也是困难的，并且在可比较的时间取样也是困难的。

发明内容

本发明的一个目的因此是提供一种用于分析反应的设备，利用该设备，可在反应期间的可对比时间取样，或者在反应过程中取样，以便还能够进行在线不可能进行的分析。

该目的通过一种用于分析反应的设备来实现，该设备包括至少一个反应器和至少两个样品容器，其中，在设备具有一个反应器的情况下，反应器连接到至少两个样品容器，并且在设备具有多于一个反应器的情况下，每个反应器连接到至少一个样品容器。

反应器与至少两个样品容器的连接使得不管取样时间如何均能进行分析。更具体地，可在规定的时间取样，也可在比两次取样时间间隔更长的时间内对样品进行分析。在具有多于一个反应器的设备的情况下，其中每个反应器连接到至少一个样品容器，可使用适当的可切换阀来同时从每个反应器中提取样品。这里可在所有反应器中进行相同的反应，从而也检测反应进程的波动，或者在每个反应器中用改变的参数进行反应，以便以这种方式检查反应参数的变化对反应的影响。也是为了这种目的，在每种情况下，取样必须同时进行。如果还需要检查时间相关性，则在每种情况下至少有两个样品容器与每个反应器相连，即使在具有多个反应器的设备中也是如此。每个反应器连接到至少两个样品容器，优选连接到至少四个样品容器，更优选连接到至少八个样品容器，特别是连接到至少十六个样品容器，使得能够在反应过程中的每个给定的时刻提取一个样品，并独立于反应进程分析这些样品。样品容器的最大数量取决于可用的构建空间和样品容器的大小。优选地，用于每个反应器的样品容器的最大数量是100，尤其是50。如果要提取的样品数量大于连接到反应器的样品容器的数量，也可将这些样品容器如此地连接到反应器，以使得其能在已于反应过程中提取完样品之后被移除，并用新的空样品容器替换。在固定安装样品容器的情况下，也可使用合适的阀将这些样品容器连接到反应器，该阀允许样品容器中的样品在取样后转移到另一个容器中。在这种情况下，对于每种分析都旨在在反应中的特定时间给出结果的分析，可将样品单独转移到小型分析容器中。如果要检测整个反应时间的平均值，则单独捕获的样品也可收集在较大的容器中并在其中混合，在这种情况下，对如此收集的混合物进行分析。

如果可控阀用于样品容器与反应器的连接，则也可采用自动化方式提取样品。如果可控阀具有合适的接口，也可通过合适的输入设备在线控制采样，合适的输入设备例如是连接到接口的过程控制***、计算机、智能手机或平板电脑。

为了防止样品容器还包含杂质以及从反应器中提取的待分析的反应产物，并且为了便于取样，每个样品容器优选具有可调节的容积。更优选地，采样开始前的容积为零，并且该容积在采样期间根据所提取的样品而增加。这里也可通过增加样品容器的容积来产生减小的压力，使得反应气体由于产生的减小的压力而流入样品容器。为了能够调节样品容器的容积，特别有利的是样品容器包括具有可在其中移动的活塞的缸体。如果要为取样产生减小的压力，可通过移动活塞以简单的方式实现。活塞的移动在缸体中产生样品可流入其中的空间。如果要作为样品提取的反应混合物处于高于环境压力的压力下，活塞优选在所进入的反应混合物的推动下朝缸体外被推动，这增加了样品容器的容积。或者，也可向活塞施加减小的压力，从而由于所施加的减小的压力而使活塞移动，并产生样品可流入其中的空间。在这种情况下，活塞的液压或气动控制都是可能的。在气动控制的情况下，可使用任何期望的气体，优选空气。例如，可用任何期望的液体，尤其是液压油或水来实现液压控制。

形成样品容器的缸体可具有任何期望的横截面形状。例如，可使用具有圆形横截面的缸体或具有角形横截面的缸体，例如三角形、四边形、五边形或六边形足迹。所有其他形状也是可能的，但是特别优选具有圆形横截面的缸体。可在缸体内移动的活塞具有对应于缸体横截面的形状，使得活塞在其移动时邻接缸体的内壁。优选地，活塞还被密封元件例如被活塞压靠在缸体内壁上的O形环或密封绳包围，以防止作为样品的反应混合物能够通过活塞和缸体内壁之间的任何可能的间隙逃出。

为了从样品容器中除去可能的杂质，有利的是在使用样品容器之前用对要被容纳的反应混合物呈惰性的吹扫剂吹扫样品容器。为此，例如，可使用诸如氮气或惰性气体/稀有气体的气体。惰性吹扫剂优选通过吹扫导管供应到样品容器，其中吹扫导管或者直接连接到样品容器，或者通向与样品容器连通的进料装置。当吹扫导管通向与样品容器连通的进料装置时，优选使用阀，进料装置和吹扫导管通向该阀，于是与样品容器连通的进料装置从该阀分支。这里优选使用可控阀，使得样品容器的吹扫也可自动化。如果用惰性介质稀释作为样品提取的反应混合物，则当使用相同的惰性介质进行吹扫时是有利的。

为了能够将提取的样品与惰性介质混合，样品容器优选连接到惰性介质源。为此，例如，惰性导管可通向样品容器，或者通向与样品容器连通的进料装置。惰性介质的源例如是包含惰性介质的储存容器。在液体作为惰性介质的情况下，例如，可使用液体罐或任何其他液体容器作为惰性介质的源。当惰性介质是气体时，惰性介质的源例如是合适的气体储器，例如包含气体的压力容器。当惰性介质不仅用于稀释反应混合物，而且用于吹扫时，有利的是通过一导管供应用于吹扫的惰性介质，该惰性介质也通过同一导管被供应用于稀释反应混合物。在这种情况下，没有必要提供单独的惰性导管和吹扫导管。

为了用每个样品容器提取明确限定量的样品，优选的是，在使用活塞可在其中移动的缸体作为样品容器的情况下，在缸体上安装至少一个位置传感器，利用该位置传感器可检测活塞的位置。用于此目的的合适的例子是传感器，利用该传感器可检测活塞的相应的最终位置，即具有空的样品容器的位置和具有在取样后的满的样品容器的位置。这可通过例如光学、电感、机械或超声波传感器来实现。可选地，也可例如通过使用步进电机来移动活塞，以在取样的任何时刻检测精确的位置并因此检测精确的样品体积。使用带有可移动活塞的样品容器的另一个优点是不需要额外的置换气体来获取样品。在用气体将样品从样品容器中置换出来以便将其输送到分析单元的方法中，存在用于置换的气体与反应混合物混合从而导致结果失真的风险。另一个优点是，在通过合适的驱动器(例如步进电机)驱动活塞的情况下，自动抽取样品以供应给分析单元也是可能的。当活塞由液压或气动控制时，这也可通过在活塞的远离样品的一侧产生升高的压力来实现，使得活塞沿朝样品的方向移动并迫使其离开样品容器。例如，这允许以完全自动化的方式将样品接收到样品容器中、将样品输送到分析单元，然后在接收另外的样品之前吹扫样品容器。

为了能够在规定的时刻从反应器中依次取样，反应器优选具有连接到多路阀的出口，多路阀的每个出口连接到样品容器。多路阀的使用允许立即依次取样，并将每个样品引入新的样品容器。为此，在每种情况下，在取样结束后，例如在限定的取样周期或限定的样品体积后，多路阀可进一步切换，并且可打开另一个仍然空的样品容器的进料装置。或者，也可在提取样品后，首先关闭所有样品容器，然后在稍后定义的时刻，打开另一个仍然空着的样品容器的进料装置，再提取一份样品。也是在这种情况下，采样优选地在规定的采样周期之后或者在已提取了规定的样品体积之后通过关闭相应的样品容器而结束。在所有变型中，优选在已经提取了规定量的样品后结束取样。

样品体积在这里优选通过样品容器的活塞位置来检测。一旦活塞到达对应于要提取的样品体积的限定位置，采样就结束。在通过将活塞从缸体向外拉以施加减小的压力而进行取样的情况下，可通过测量样品容器中的压力或者通过规定的取样周期来调整取样。根据反应的持续时间和所用反应器的尺寸，可使用不同尺寸的样品容器。对于短时间间隔的频繁取样，例如为了检查反应的进展，优选使用体积在20毫升至1000毫升范围内，优选在100毫升至500毫升范围内的较小样品容器，而在更长时间反应研究的情况下，其中将在较长时间内连续提取样品，并且这些样品在一个样品容器中混合，或者在较大反应器的情况下，可使用体积为100ml至20L，优选1L至15L的样品容器。

特别是当多个反应器并行操作并且在同一反应时间从每个反应器中提取样品用于分析时，有利的是，在每个反应器和相关联的样品容器之间设置可切换的阀，通过该阀可控制至样品容器中的进料。例如，使用可切换阀例如允许同时打开和关闭所有的阀，使得同时从所有的反应器中取样。这特别是在以下情况下是期望的/建议的：当各反应器中进行相同的反应并且所有反应器都连接到公共的反应物进料装置，使得反应也在所有反应器中同时开始。或者，可控阀也允许在反应器中反应开始后的规定时间取样。在这种情况下，确定了取样的时间间隔，第一时间间隔的测量起点例如是达到确定的工艺参数时或开始向相应的反应器供应反应物时。

当要提取的样品体积大于样品容器时，也可将多个样品容器连接到一个反应器。在这种情况下，可切换阀位于每个样品容器的上游。为了取样，可切换阀在第一样品容器的上游打开，使得样品可流入该样品容器。一旦该样品容器被填充完，便关闭该可切换阀，并且打开另一样品容器的可切换阀。这可重复进行，直到所有样品容器都填充完。此外，在这种情况下，也可在早期阶段从已经填充的样品容器中提取样品并进行分析，而其他样品容器仍在填充中。在这种情况下，在从样品容器中提取样品并且样品容器可能已经被吹扫之后，可从该样品容器再次提取新的样品。

当在不同时刻从多个反应器提取样品时，也可例如通过在反应器和样品容器之间使用多路阀来将相同的样品容器连接到多个反应器，其中每个反应器连接到多路阀的入口，多路阀具有连接到导管的出口，连通至每个样品容器的连接装置从该导管分支出。然后，可切换阀位于连通至样品容器的每个连接装置中。

作为上述具有可移位活塞的样品容器的替代方案，也可使用具有一限定容积并在取样前排空的样品容器。这里，可切换阀也位于每个样品容器的上游。由于样品容器中的减小/更小的压力，当可切换阀打开时，样品被吸入样品容器。为了获取样品，可通过惰性气体来置换样品，或者使用一次性筒作为样品容器，从该一次性筒中获取样品用于分析，或者可替换地，可将该一次性筒***合适的分析设备中。

用于分析反应的设备中使用的反应器可以是间歇式反应器或连续操作的反应器。例如，在间歇式反应器中，可通过使用依次填充的多个样品容器来分析反应进程。相比之下，在连续操作的反应器中，可通过使用依次填充的多个样品容器来检查反应过程中是否出现波动，或者检查建立稳定状态需要多长时间。

如果用于分析反应的设备包括多个反应器，则有可能在所有反应器中进行相同的反应，以便以这种方式检查反应进程中的波动和差异。或者，使用多个反应器也允许改变单个反应参数，从而检查单个反应参数对反应的影响。可改变的可能的反应参数是，例如，温度、压力、以及在连续反应的情况下所用反应物的流速和单个反应物的比例、以及在间歇反应中相应使用的单个反应物的量。此外，还可使用不同的催化剂，从而检查不同催化剂对反应的功效。

为了获得反应参数不同或使用不同催化剂的那些分析的可比分析结果，每个反应的样品必须在规定的时刻提取，样品体积也必须相同。在单个样品容器中存在的样品可在取样后进行分析，例如以便确定转化率或检测反应过程中形成的副产物。为此，可使用从化学分析中已知的分析方法，例如色谱法如气相色谱或高效液相色谱，光谱法如质谱，分光镜法如红外光谱和紫外/可见光谱，或者不同方法的组合。

该装置也适用于分析装置的校准，因为通过样品容器中的收集和热平衡，可从来自反应器的可变产物混合物中产生均匀的样品。可通过不同分析方法的组合来引导样品，这意味着可使用采用已知校准的一种方法来校准采用未知校准的其他方法。例如，相同的样品可流过采用容易校准的色谱法(例如气相色谱法)的分析装置和采用光谱法(例如红外法)的分析装置，以便获得采用光谱法的分析装置的校准，该采用光谱法的分析装置随后能够以比色谱法更高的时间分辨率监测来自反应器的反应产物。这尤其可用于化学计量学领域，在该领域中，可通过数学和统计方法从实验测量数据中提取化学信息，并且必须从已知成分的样品中预先生成相应的模型。

该设备适用于分析在气相中进行的反应、在液相中进行的反应以及气/液反应。该设备特别适用于分析在气相中的反应或气/液反应，这里特别适用于分析反应产物为气态且至少一种反应物为液体的那些反应。当反应形成多种产物或只有一部分反应物在平衡反应中转化时，在取样之前，可首先分离从反应器中提取的反应混合物。为此目的，例如，如在WO2008/012073A1中所述，可使用高压分离器和低压分离器。样品容器然后可连接到高压分离器的出口和低压分离器的出口，以便以这种方式检查离开反应器的反应混合物在高压分离器中和低压分离器中所分离出的不同组分。

特别是当反应混合物以气态形式从反应器中提取并且具有高于环境温度的冷凝点使得至少一些反应混合物在冷却时冷凝时，优选样品容器是可加热的。结果，可将样品容器加热到高于反应混合物冷凝温度的温度，使得反应混合物在样品容器中保持气态。这特别是在以下情况下是有利的：即当随后的反应或分析要在气相中进行时，或者当反应混合物冷却时分离成气相和液相时，而反应混合物冷却时分离成气相和液相可能导致不正确或不准确的测量结果，特别是当要检测反应混合物的确切组成时。样品容器可优选加热到高达100℃的温度，特别是高达150℃的温度，并且在分析具有相应高沸点组分的反应的情况下，也可以想到加热到更高的温度。样品容器优选是电加热的，并且在固定结合样品容器的情况下，用加热介质，例如热油或蒸汽加热也是可能的。在非固定结合的情况下，例如，当取样后要移除样品容器以便将它们输送到分析单元时，提供电加热是有利的，在运输过程中可用合适的蓄电池来维持电加热。或者，对于运输而言样品容器也可能要充分绝缘，在这种情况下，为了更简单的装卸，这里优选通过连接和断开供电装置而进行电加热。

样品容器中的压力优选对应于反应压力。这通常在0至10巴(绝对压力)的范围内，优选在1巴至5巴(绝对压力)的范围内。然而，也可在样品容器和反应器中建立不同的压力，在这种情况下，优选地，在高压下反应的情况下，在样品容器中建立较低的压力，例如环境压力，而在低于环境压力的反应的情况下，在样品容器中建立较高的压力，例如环境压力。

在这种设备中分析反应的方法通常包括以下步骤:

(a)在每个反应器中进行反应，其中所有反应在相同的反应条件下进行，或者每个反应器中的反应条件不同；

(b)在给定的时刻从每个反应器中提取样品到样品容器中，其中在给定的时刻从每个反应器中提取样品，或者脉冲地提取样品，其中随着每个取样脉冲将从所述反应器提取的反应介质引入新的样品容器中；

(c)分析样品容器中的样品。

如上所述，步骤(a)中反应器的操作根据要检查的特性而不同。如果目的是检查在反应中的波动，则所有的反应都在相同的条件下进行。如果要检查不同反应条件的影响，例如不同的反应物量、不同的温度或不同的压力或不同的催化剂，优选改变每个反应器中的反应条件。在这种情况下，如果也要检查反应的波动，还可在每种情况下以相同的反应条件操作特定数量的反应器。

在步骤(b)中，通过以脉冲方式取样来检查反应的进展，在此以规定的时间间隔取样。在每种情况下，在样品容器取样结束后，也可立即开始在随后的样品容器中取样。或者取样时长是固定的，或者在每种情况下取样直至样品容器中存在规定量的样品。为此，例如，可检测样品容器中活塞的位置。

在取样直至容器中存在特定量的样品的情况下，还有利的是：当从多个反应器中并行取样时，只有当一个样品容器已从所有反应器中提取完取样时，才开始对随后的样品容器取样。这确保了同时对每个样品均进行提取，从而对提取的样品进行分析可得出可比较的结果。

步骤(c)中的样品分析可用已知的分析装置进行，例如，如上所述，通过色谱法、光谱法或分光镜法。

为了检查反应，优选还检测进一步的反应参数以及对于提取的样品，可检查所提取的样品的组成。这些进一步的反应参数例如包括反应器中的压力和温度。

根据所检查的反应和要进行的分析，可将提取的样品与惰性介质混合。与惰性介质的混合可在样品容器中进行。或者，也可将样品从该样品容器转移到另一容器中，并在该另一容器中将该样品混合到惰性介质中。

特别是在对连续进行的反应进行检查的情况下，检测反应过程中的平均值也是可取的。为此，例如，可将从反应器中依次提取的样品引入另一容器中，并在该另一容器中混合。使用这些依次提取的混合样品，例如，可确定反应混合物的平均组成。于是，优选在步骤(c)的分析之前将作为样品提取的反应混合物转移到该另一容器中。当在多个反应器中进行相同的反应并且要检测在规定时刻建立的平均值时，也可选择在分析之前将同时从各个反应器中提取的样品转移到一公共容器中并在其中混合它们。

因此，本发明的设备使得能够进行系列研究并检测所进行的每个反应的可比数据，或者精确分析反应进程。

附图说明

本发明的说明性实施例在附图中示出，并在以下说明中详细阐述。在这些附图中:

图1示出了用于分析反应的设备的截面图，该设备具有反应器和样品容器；

图2示出了具有分离器的用于分析反应的设备；

图3示出了用于分析反应的设备，该设备具有一个反应器和多个样品容器；

图4示出了具有多个反应器的用于分析反应的设备；

图5示出了在另一实施例中的、具有多个反应器的、用于分析反应的设备。

具体实施方式

图1显示了用于反应分析的装置的一部分，其具有反应器和样品容器。

为了分析反应，反应物通过进料装置3供应到反应器1。这些反应物在反应器中转化为反应产物，根据反应的不同，反应物有可能完全或部分转化。此外，也可向反应器提供惰性介质。反应物可通过各自独立的进料装置3单独提供给反应器，或者如这里所示，在混合器5中混合，然后通过进料装置3引入反应器。

可使用适用于反应器1中待分析反应的任何所需催化剂。当使用均相催化剂时，优选将其混合到反应物中。即使需要不参与反应的其它物质，例如引发剂，它们也可直接引入反应器，或者在引入反应器之前已经与反应物混合，例如在混合器5中混合。

在非均相催化反应的情况下，催化剂优选以固定方式容纳在反应器中，例如作为填料或床。然而，可选地，也可使用流化床或移动床形式的催化剂。移动床是优选的，特别是当催化剂必须定期更换或再生时。

流出导管7用于从反应器中提取反应器1中产生的反应混合物。为了能够分析反应混合物，必须提取反应混合物的样品。为此，样品导管9从流出导管7分支出来。该样品导管通过第一阀11连接到样品容器13。如果目的是分析反应器中产生的整个反应混合物，则没有必要提供从流出导管7分支出来的样品导管9。在这种情况下，流出导管7可直接连接到样品容器13，在这种情况下，为了能够停止反应混合物至样品容器13的流入，还需要在样品容器13的进料装置/进料口的上游设置第一阀11。

为了提取样品，打开第一阀11。当第一阀11打开时，反应混合物能通过样品导管9流出反应器3，进入样品容器13中的样品室15。如这里所示，样品室15优选在一侧由可在样品容器13内移动的活塞17界定。活塞17可用于调节样品容器13中的样品室15的容积。在取样开始时，活塞17优选处于第一位置，在该第一位置，样品室15的容积最小。随着取样的开始，活塞17随后向第二位置的方向移动，在该第二位置，样品室15的容积最大。一旦活塞17到达第二位置，或者如果在活塞到达第二位置17之前结束取样，则阀11关闭，使得没有更多的反应混合物能够流入样品容器13中的样品室15。

活塞17的移动可有助于取样，因为比反应混合物的压力低的压力被施加到活塞17的远离样品室15的一侧。这同时导致将反应混合物吸入样品室15。为了将较低的压力施加到活塞17的远离样品室15的一侧，例如，在活塞17的远离样品室15的一侧上的气体导管19可通向样品容器13。为了施加较低的压力，气体导管19将气体从样品容器中吸出，使得活塞17在朝其第二位置的方向上移动。一旦取样结束，便结束气体的抽吸。

然后，在下一步骤中，存在于样品室15中的反应混合物被送到分析单元21。这里可使用任何期望的分析单元，利用该分析单元可对气体混合物进行期望的分析。常用的分析单元尤其是能确定反应混合物的组成的那些。为了能够将反应混合物供应到分析单元21，分析单元21经由测量导管23连接到样品容器13中的样品室15。为了能够关闭测量导管23，第二阀25包括在测量导管23上。在取样过程中，第二阀25关闭。

为了向分析单元21供应样品，打开第二阀25。然后，活塞17沿朝其第一位置的方向移动，使得存在于样品室15中的反应混合物通过活塞17的移动被迫压出样品室15而进入测量导管23，并通过测量导管23被供应到分析单元21。活塞17可通过合适的驱动器移动，或者如这里所示，借助于加压气体移动，加压气体通过气体导管19流入样品容器，并因此作用在活塞17的远离样品室15的一侧上。加压气体施加在活塞17上的压力朝向样品室的方向推动活塞，使得样品室中存在的反应混合物被迫进入测量导管23。一旦活塞17到达它的其中样品室的容积最小的第一位置，便结束对加压气体的供应。为此，第三阀27优选设置在气体导管19上。通过关闭第三阀27来结束加压气体的供应。

在样品室15被完全排空后，可提取另一份样品。

特别是在热的反应混合物的情况下，有利的是，样品容器是可加热的。为此，优选使用电加热器29。电加热可例如借助样品室13周围的加热线圈来实现。或者，也可使用加热套。

为了控制活塞17的移动，优选设置位置传感器。第一位置传感器31检测活塞17是否处于第一位置，第二位置传感器33检测活塞17是否处于第二位置。位置传感器31、33特别用于通过施加减小的压力或升压/升高的压力来控制活塞的移动。如果取样，当第二位置传感器33检测到活塞17已经到达其第二位置时，停止用于产生低于反应混合物的压力的压力的气体去除。因此，当第一位置传感器31检测到活塞17已经到达其第一位置时，结束用于从样品室15移除样品的加压气体供应。

作为具有活塞17的气动移动的上述实施例的替代，活塞也可液压移动。在这种情况下，使用的不是气体，而是液体，当活塞17要向第二位置移动时，液体从样品容器13中被吸出，并且该液体被压入到样品容器13中，以便将活塞17移动到其第一位置。

除了活塞的气动或液压辅助移动之外，活塞的移动可选地也可借助于驱动器，例如借助于步进电机。当使用步进电机时，也可直接检测活塞的位置，从而在这种情况下可省去位置传感器31、33。然而，当不允许确定活塞位置的驱动器被用于活塞时，位置传感器31、33的使用是有利的，以便一旦相应的位置传感器31、33检测到活塞，便通过停止驱动器来结束活塞在相应方向上的移动。

图2示出了用于反应分析的设备的截面的替代实施例，该设备包括反应器和连接到反应器的样品容器。与图1所示的实施例相比，反应器1在这里设有分离器35。在分离器35中，可分离出反应中形成的液体。分离出反应中形成的液体是必要的，特别是当分析单元21不能被供应任何气体时。为此，来自反应器的流出导管7通向分离器35，使得来自反应器1的反应混合物通过流出导管7供应到分离器35。液体然后在分离器中从反应混合物中分离出来，并通过提取导管37提取。提取导管37可由第四阀39关闭，使得分离器35在任何情况下都可在期望的或限定的时间被排空。这是可能的，例如，在规定的时间间隔或达到预定的液位时。此外，还可将在分离器35中分离出的液体提供给分析单元，以便定量和/或定性地分析分离出的液体，特别是以便确定液体中存在的组分，以及任选地确定液体中存在的各个组分的量。

此外，可将惰性气体导管41导入分离器。通过惰性气体导管，可稀释反应混合物。例如，当各组分的浓度对于分析而言过高时，引入惰性气体可能是必要的。可选地，也可使用经由惰性气体导管41供应的气体来驱除仍然存在于收集在分离器中的液体中的气体。例如，这对于反应混合物的定量分析是必要的。为了仍然能够将气体从液体中逐出，惰性气体导管41优选作为浸渍管通入收集在分离器35中的液体中。为了确保这一点，在这种情况下，液体优选地仅被去除到获得最小液位的程度，该最小液位仍然足够高以使惰性气体导管41浸渍在液体中。经由惰性气体导管41供应的合适的惰性气体是例如氮气或稀有气体，优选氮气。

在高于最大液位的位置，样品导管9从分离器35分支出来，气态反应混合物可通过该样品导管引入样品容器13。采样以与图1中所述相同的方式进行。

为了便于从分离器35取样，提供了真空泵43。真空泵43可用于向活塞17的不同于样品室15的一侧施加低于分离器中的压力的压力。结果，随着第一阀11打开，气态反应混合物从分离器35吸出，进入样品室15。当反应在环境压力或低于环境压力的压力下进行时，真空泵43尤其有利。当反应在高于环境压力的压力下进行时，通常一个通向环境的出口就足够了，因为在这种情况下，反应混合物的正压迫使反应混合物进入样品室15并向上移动活塞17。为了防止活塞被过快地向上推动，在这种情况下，可给活塞提供重量，或者优选地在通向环境的出口中***阀，该阀只能打开到活塞以期望的速度上升的程度。图1所示的结构足以满足这一目的。

或者，也可省去泵43，并且通过经由惰性气体导管41供应惰性气体而在分离器35中产生所需的正压。

如上所述，为了能够从样品室15中提取反应混合物，于是将正压施加到活塞17的与样品室15相反的一侧，使得朝向样品室15的方向推动活塞17，因此样品室15中存在的混合物通过测量导管23被引导出样品室15而到达分析单元21。

为了控制活塞17，在图2所示的实施例中，可控阀45安装在气体导管19上。为此，在样品容器13和可控阀45之间测量气体导管19中的压力，并且该阀由压力调节器47控制。当在气体导管19中测量的压力不同于期望的压力时，相应地设定可控阀45。如果测量到过低的压力，则可控阀45进一步打开，如果测量到过高的压力，则可控阀45进一步关闭。如果测量到过低的压力，则在取样期间，活塞17过快地向其第二位置移动，并且样品室15的容积增加；当活塞17向其第一位置移动时，活塞17移动的过慢，并且存在于样品室15中的反应混合物从样品室15被过慢地导入分析单元21。如果测量到过高的压力，则在取样过程中，活塞17移动得过慢，以致取样不够快，或者作用在活塞17上的压力甚至高到使活塞不能移动并且因此无法取样。当活塞17向其第一位置移动时，过高压力的影响是：朝第一位置的移动过快，使得反应混合物从样品室15中排出过快。

为了在更长时间内分析反应进程，将多个样品容器连接到反应器，每个样品容器可连续地容纳样品。这通过图3中的反应器的例子示出。

为了能够从反应器中连续提取多份样品，反应器通过多路阀49连接到多个样品容器13。在反应器和多路阀49之间还设有三通阀51。三通阀51或者用于建立从反应器1到样品容器13的连接，或者用于建立从样品容器13到分析单元21的连接。为了能够提取样品，三通阀51被调节成使得从反应器1到多路阀49的连接被打开，并且从多路阀49到分析单元21的连接被关闭。于是，在采样期间，多路阀49被用于打开至要被填充的相应样品容器13的连接。因此，为了分析样品容器13中存在的样品，三通阀51被连接，使得从三通阀51到分析单元21的连接被打开，并且通过多路阀49打开至样品容器13的连接，期望的样品从该样品容器被提取并被引导到分析单元21。

利用多路阀49，可通过在至一个样品容器13的采样结束后切换该多路阀49并打开至下一个样品容器13的连接而以简单的方式连续地/依次地提取多份样品。这可重复进行，直到所有样品容器13中都有样品。因此，也可通过也在取样过程中，一旦一个样品容器13被清空，就将多路阀49切换到另一个样品容器13，从而将来自各个样品容器13的样品相继供应到分析单元21。为了有助于活塞17在样品容器中的移动，每个样品容器13在此也连接到气体导管19，使得如上文针对图1和2所述，活塞17的移动可通过在远离样品室15的一侧施加压力或者通过在远离样品室15的一侧施加减小的压力来辅助。在这种情况下，可同时对所有活塞施加压力，或者同时对所有活塞17施加减小的压力，因为只有在通过多路阀49被打开连接的样品容器13中，才可移动活塞17以容纳样品或清空样品。在其他样品容器中，由于连接关闭，建立了压力平衡，从而防止了活塞移动。

这里，第三阀27也设置在气体导管19上，气体通过气体导管19被引导以辅助活塞移动。该阀可配备有压力计52，从而控制样品容器13当前是被填充还是被清空。在压力低于反应器压力的情况下，样品容器13被填充，并且在压力高于反应器压力的情况下，来自样品容器13的样品被供应到分析单元21。

图4示出了用于反应分析的设备的另一个实施例。

图4所示的实施方案与图3所示的不同之处在于多个反应器1与样品容器13的连接。为了将反应器1连接到样品容器，包括第二多路阀53，反应器1通过第二多路阀53连接到三通阀51。在这里所示的实施例中，在每种情况下，可从一个反应器1中提取样品。为此，连接第二多路阀53，使得从待被取样的反应器1到三通阀51的连接被打开。从其它反应器1到三通阀51的连接被关闭。借助多路阀49，可连续提取多份样品。或者，也可从每个反应器中只提取一个样品。在这种情况下，在取样之后，多路阀49、53都被切换，以便打开从另一个反应器1到另一个样品容器13的连接。这可重复进行，直到从所有反应器中都提取了样品，并且所有样品室15都包含了样品。

在采样之后，样品可被提供给分析单元21。这是如上图3所述的那样实现的。通过这里所示的结构，仅可提取一份样品或仅将一份样品从样品容器13引导至分析单元21。从反应器中提取样品和将已提取的样品从另一个样品容器13提供给分析单元21两者不可能同时进行。

为了在多个反应器中进行相同的反应，有利的是将所有将供应相同反应物成分的反应器连接到公共混合器55。将被供应不同反应物成分的反应器连接到不同的混合器5。如果要在每个反应器中检测不同的成分，则有必要将每个反应器1连接到单独的混合器5。

或者，在所有实施例中，当然也可将反应物直接引入反应器1中，并去掉上游混合器5、55。还可在进料装置3中进行混合，其中各个反应物通过合适的连接位置引入进料装置3。

此外，可配置该设备，使得提供多个反应器，每个反应器连接到多个样品容器。在这种情况下，不需要第二多路阀53，因为每个反应器具有其自己的样品容器组。

图5示出了在另一个实施例中的用于反应分析的设备。与图4相比，在图5所示的实施例中，反应器1各自连接到分离器35。反应器和分离器的结构对应于图2所示。采样按照图4中的描述进行。

与上面针对图1至图4描述的实施例不同，分析区域包括多个分析单元21。为此，多个三通阀59、63设置在测量导管23上。每个三通阀59、63可用于打开到分析单元61、65的连接，或者打开到下游三通阀或出口57的连接。例如，可首先切换第一三通阀59，使得反应混合物被供应到第一分析单元61。随后，切换第一三通阀59，使得绕过第一分析单元61而将反应混合物引导到第二三通阀63。然后切换第二三通阀63，使得反应混合物被导入第二分析单元65。如果不取样，三通阀59、63都被切换，使得反应混合物流向排出装置57。这里也可在每种情况下仅将样品引导至一个分析单元61、65，所使用的分析单元61、65取决于要进行的分析。此外，特别是在持续时间更长的分析的情况下，还可将样品供应到第一分析单元61，并且当样品仍在分析时，将来自另一样品容器的另一样品供应到第二分析单元65。如果分析需要很长时间，则为了加速分析，也可使用更多的分析单元，每个单元可并行操作。

附图标记列表

1 反应器

3 进料装置

5 混合器

7 流出导管

9 样品导管

11 第一阀

13 样品容器

15 样品室

17 活塞

19 气体导管

21 分析单元

23 测量导管

25 第二阀

27 第三阀

29 加热器

31 第一位置传感器

33 第二位置传感器

35 分离器

37 提取导管

39 第四阀

41 惰性气体导管

43 泵

45 可控阀

47 压力调节器

49 多路阀

51 三通阀

52 压力计

53 第二多路阀

55 公共混合器

57 排出装置

Claims (14)

1.一种用于分析反应的设备，其包括至少一个反应器(1)和至少两个样品容器(13)，其中，在设备具有一个反应器(1)的情况下，所述反应器(1)连接到至少两个样品容器(13)，在设备具有多于一个反应器(1)的情况下，每个反应器(1)连接到至少一个样品容器(13)，其中，每个样品容器(13)具有可调节的容积。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，每个样品容器(13)包括缸体，所述缸体具有能在其内移动的活塞(17)。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，在所述样品容器(13)上安装有传感器(31，33)，通过所述传感器检测能移动的所述活塞(17)的位置。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于，每个反应器(1)包括连接到多路阀(51)的出口，所述多路阀(49)的每个出口连接到样品容器。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，其特征在于，在所述反应器(1)和所述样品容器(13)之间设有可切换阀，能通过所述可切换阀控制至所述样品容器(13)的给料。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的设备，其特征在于，所述反应器(1)能连续地被反应介质流过。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的设备，其特征在于，所述样品容器(13)是可加热的。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的设备，其特征在于，所述样品容器(13)连接到惰性介质源。

9.一种在根据权利要求1至8中任一项所述的设备中分析反应的方法，包括:

(a)在每个反应器(1)中进行反应，其中，所有反应在相同的反应条件下进行，或者每个反应器(1)中的反应条件不同；

(b)在给定的时刻从每个反应器(1)向所述样品容器(13)中提取样品，其中在所述给定的时刻从每个反应器(1)提取样品，或者脉冲地提取样品，其中随着每个取样脉冲将从所述反应器(1)提取的反应介质引入新的样品容器(13)中；

(c)分析所述样品容器(13)中含有的样品。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在每个反应器(1)中的反应过程中检测压力和/或温度。

11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，从所述反应器(1)提取的样品在所述样品容器(13)中与惰性介质混合。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，其特征在于，在于步骤(c)中被分析之前，将自所述反应器依次提取的样品从所述样品容器(13)转移到另一容器中，并且对在所述容器中产生的、于不同时刻提取的样品的混合物进行分析。

13.根据权利要求9至12中任一项所述的方法，其特征在于，所述样品的分析通过选自以下组的分析方法执行：色谱法、光谱法和分光镜法、或其组合。

14.根据权利要求12和13所述的方法，其特征在于，于不同时刻提取的样品的混合物用于生成化学计量学方法的模型。

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