阅读说明：本技术 一种连续生产亚硝酸甲酯气体的装置及其应用 (Device for continuously producing methyl nitrite gas and application thereof ) 是由 王志光 朱燕 杨菊群 季维鹏 于 2018-08-07 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种连续生产亚硝酸甲酯气体的装置及其应用,包括：亚硝酸甲酯气体制备系统,用于连续产生亚硝酸甲酯气体；气体分析系统,用于获得亚硝酸甲酯气体浓度,所述亚硝酸甲酯气体来自亚硝酸甲酯气体制备系统；第一流体输送控制单元,与亚硝酸甲酯气体制备系统以及气体分析系统连接,一方面用于连通亚硝酸甲酯气体制备系统与气体分析系统,以向气体分析系统提供待分析气样,另一方面用于控制所述亚硝酸甲酯气体制备系统的产物输出。本发明实现亚硝酸甲酯气体的稳定供给,进一步将亚硝酸甲酯气体制备系统与以亚硝酸甲酯为原料的催化反应评价系统串联,实现亚硝酸甲酯气体制备的硝酸还原反应的稳定性与寿命评价和催化反应稳定气源的供应。(The invention provides a device for continuously producing methyl nitrite gas and application thereof, comprising: a methyl nitrite gas production system for continuously producing methyl nitrite gas; a gas analysis system for obtaining a methyl nitrite gas concentration, the methyl nitrite gas being from a methyl nitrite gas production system; and the first fluid transmission control unit is connected with the methyl nitrite gas preparation system and the gas analysis system, and is used for communicating the methyl nitrite gas preparation system with the gas analysis system to provide a gas sample to be analyzed for the gas analysis system and controlling the product output of the methyl nitrite gas preparation system. The invention realizes the stable supply of methyl nitrite gas, and further connects a methyl nitrite gas preparation system with a catalytic reaction evaluation system which takes methyl nitrite as raw material in series, thereby realizing the stability and service life evaluation of the nitric acid reduction reaction for preparing the methyl nitrite gas and the supply of a stable gas source for the catalytic reaction.)

一种连续生产亚硝酸甲酯气体的装置及其应用

技术领域

本发明涉及连续生产亚硝酸甲酯技术领域，特别是涉及一种连续生产亚硝酸甲酯气体的装置及其应用。

背景技术

亚硝酸甲酯气体是CO气相偶联合成草酸二甲酯等催化反应的原料气，在工业上亚硝酸甲酯是通过反应循环再生的，不存在亚硝酸甲酯气体连续供给问题，但是在实验室试验中，亚硝酸甲酯是消耗性的，在研究该工艺或评价催化剂时，由于亚硝酸甲酯气体的不稳定性，在市场上无法购买到，需实验室自制。因此，设计一套亚硝酸甲酯气体连续供给装置对于实验室考查CO与亚硝酸甲酯反应催化剂的寿命具有重要意义。

现有连续生产亚硝酸甲酯气体的方法存在一些不足之处，反应生成的亚硝酸甲酯气体受原有浓度、环境温度和压力等因素影响，即生成亚硝酸甲酯气体浓度并不稳定，从而使后续工艺或催化剂评价受到影响。由于在催化剂评价和工艺研究中，对数据的准确性要求较高，因此需要一种有连续供给且浓度稳定可知的亚硝酸甲酯气体的装置，以实现催化反应的工艺研究或催化剂的寿命考查得以长周期稳定运行。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种连续生产亚硝酸甲酯气体的装置及其应用，包括：亚硝酸甲酯气体制备系统，用于连续产生亚硝酸甲酯气体；气体分析系统，用于获得亚硝酸甲酯气体浓度，所述亚硝酸甲酯气体来自亚硝酸甲酯气体制备系统；第一流体输送控制单元，与亚硝酸甲酯气体制备系统以及气体分析系统连接，一方面用于连通亚硝酸甲酯气体制备系统与气体分析系统，以向气体分析系统提供待分析气样，另一方面用于控制所述亚硝酸甲酯气体制备系统的产物输出。本发明实现亚硝酸甲酯气体的稳定供给，进一步将亚硝酸甲酯气体制备系统与以亚硝酸甲酯为原料的催化反应评价系统串联，实现亚硝酸甲酯气体制备的硝酸还原反应的稳定性与寿命评价、催化反应稳定气源的供应、以亚硝酸甲酯为原料的催化反应如CO与亚硝酸甲酯等的工艺研究或催化剂的寿命评价。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种连续生产亚硝酸甲酯气体的装置，包括：

亚硝酸甲酯气体制备系统，用于连续产生亚硝酸甲酯气体；

气体分析系统，用于获得亚硝酸甲酯气体浓度，所述亚硝酸甲酯气体来自亚硝酸甲酯气体制备系统；

第一流体输送控制单元，与亚硝酸甲酯气体制备系统以及气体分析系统连接，一方面用于连通亚硝酸甲酯气体制备系统与气体分析系统，以向气体分析系统提供待分析气样，另一方面用于控制所述亚硝酸甲酯气体制备系统的产物输出。

所述第一流体输送控制单元用于控制亚硝酸甲酯气体混和物的流向。

优选地，还包括如下技术特征中的至少一项：

1)所述亚硝酸甲酯气体制备系统包括连接的亚硝酸甲酯发生反应器和第一气液分离器，所述第一气液分离器经所述第一流体输送控制单元与气体分析系统连接；

所述第一气液分离器设有气相出口和液相出口，第一气液分离器的气相出口与第一流体输送控制单元连接，第一气液分离器的液相出口上设有排液阀；

2)所述气体分析系统包括第一气体分析仪、第一排空管道和连接第一气体分析仪管道，所述第一流体输送控制单元通过管道并联连接有所述第一排空管道和连接第一气体分析仪管道，所述连接第一气体分析仪管道与第一气体分析仪连接；第一气体分析仪可以为气相色谱仪；

3)在第一流体输送控制单元与气体分析系统连接的管道上设有第一压力表；

4)在第一流体输送控制单元与气体分析系统连接的管道上设有第一背压阀；

5)所述第一流体输送控制单元包括第一三通阀，第一三通阀的第一端与亚硝酸甲酯气体制备系统连接，第一三通阀的第二端与所述气体分析系统连接，第一三通阀的第三端用于对外输出亚硝酸甲酯气体。

更优选地，特征5)中，所述第一流体输送控制单元还包括第一三通阀控制块，所述第一三通阀控制块与气体分析系统以及第一三通阀通讯连接，用于控制第一三通阀接通气体分析系统，当气体分析系统测得的亚硝酸甲酯气体浓度未达目标时，控制第一三通阀停止对外输出亚硝酸甲酯气体，当气体分析系统测得的亚硝酸甲酯气体浓度达标时，控制第一三通阀对外输出亚硝酸甲酯气体。

更优选地，特征1)中，所述亚硝酸甲酯气体制备系统还包括制备亚硝酸甲酯气体的第一供原料部件，所述第一供原料部件与亚硝酸甲酯发生反应器连接。

进一步更优选地，在第一供原料部件与亚硝酸甲酯发生反应器连接的管道上设有第二压力表。

进一步更优选地，所述第一供原料部件包括供含有甲醇和硝酸的水溶液单元、供NO单元和供N₂单元。

再进一步更优选地，还包括如下技术特征中的至少一项：

a1)供含有甲醇和硝酸的水溶液单元包括储液罐、设于储液罐下方的称重器和计量泵，所述储液罐经计量泵与所述亚硝酸甲酯发生反应器连接；

a2)供NO单元包括供NO管道和设于供NO管道上的第一流量计，供NO管道与所述亚硝酸甲酯发生反应器连接；

a3)供N₂单元包括供N₂管道和设于供N₂管道上的第二流量计，供N₂管道与所述亚硝酸甲酯发生反应器连接；

a4)所述第一供原料部件还包括第一混合罐，所述供NO单元和供N₂单元通过第一混合罐与亚硝酸甲酯发生反应器连接。

所述亚硝酸甲酯气体制备系统包括但不限于使用含一氧化氮的气相原料和含甲醇的硝酸废水溶液在亚硝酸甲酯发生反应器中反应获得亚硝酸甲酯的制备系统。使用含一氧化氮的气相原料和含甲醇的硝酸废水溶液反应获得亚硝酸甲酯：反应温度为40-120℃，压力为0.1-1.0MPaG，液时空速1-4m³/m_cat ³·h，液体停留时间20-60min，气时空速200-500m³/m_cat ³·h，气体停留时间0.1-0.4s，NO与硝酸的摩尔比为2-8。以体积百分比计，所述气相原料中，NO的含量为5-20％，N₂的含量为80-95％；以质量百分比计，所述液相原料中，硝酸的含量为1-10％，水的含量为0-40％，甲醇的含量为55-99％。

按要求配制好液体原料储存在储液罐中，置于称重器上，经计量泵送入亚硝酸甲酯发生反应器，原料气NO和N₂分别经第一流量计和第二流量计送入第一混合罐后再送入亚硝酸甲酯发生反应器，反应生成的亚硝酸甲酯等气液混合物经第一气液分离器分离后，液相定期排放，可以取样测定其pH值与液相色谱分析；而分离出来的气相经第一流体输送控制单元通入第一气体分析仪，分析亚硝酸甲酯气体浓度，当分析测试气相中的亚硝酸甲酯气体浓度达标后，将气体通向后续以亚硝酸甲酯为原料的催化反应评价装置。

本发明第二方面提供上述连续生产亚硝酸甲酯气体的装置的用途，用于给以亚硝酸甲酯为原料的催化反应提供亚硝酸甲酯。

本发明第三方面提供一种以亚硝酸甲酯为原料的催化反应评价设备，包括：

上述连续生产亚硝酸甲酯气体的装置；

以亚硝酸甲酯为原料的催化反应评价系统，与连续生产亚硝酸甲酯气体的装置中第一流体输送控制单元的产物输出端连接。

优选地，还包括如下技术特征中的至少一项：

1)所述催化反应评价设备还包括干燥器，所述催化反应评价系统经所述干燥器与所述第一流体输送控制单元的产物输出端连接；所述干燥器可为一组干燥器，各干燥器间采用并联或串联方式连接；

2)所述催化反应评价设备还包括第三流量计，所述第三流量计设于所述催化反应评价系统与所述第一流体输送控制单元的产物输出端的连通管路上；

3)所述催化反应评价系统包括以亚硝酸甲酯为原料的催化反应部件、第二气液分离器和气体分析仪，所述催化反应部件连通所述第一流体输送控制单元的产物输出端，所述催化反应部件通过所述第二气液分离器与所述气体分析仪连接。

所述第二气液分离器设有气相出口和液相出口，第二气液分离器的气相出口与气体分析仪连接，第二气液分离器的液相出口上设有排液阀。

更优选地，特征3)中，所述催化反应部件包括催化反应器。

进一步更优选地，还包括如下技术特征中的至少一项：

a1)所述催化反应部件还包括第三压力表，设于第一流体输送控制单元的产物输出端与催化反应器连接的管道上；

a2)所述催化反应部件还包括催化反应的第二供原料部件，所述第二供原料部件与所述催化反应器连接。

再进一步更优选地，特征a2)中，还包括如下技术特征中的至少一项：

b1)所述催化反应评价设备还包括第二混合罐，所述第二供原料部件、所述第一流体输送控制单元的输出端通过管道并联后再通过所述第二混合罐与所述催化反应器连接；

b2)所述第二供原料部件包括供CO单元和供N₂单元。

再再进一步更优选地，特征b2)中，还包括如下技术特征中的至少一项：

c1)所述供CO单元包括供CO管道和设于供CO管道上的第四流量计，所述CO管道与所述催化反应器连接；

c2)供N₂单元包括供N₂管道和设于供N₂管道上的第五流量计，所述供N₂管道与所述催化反应器连接。

所述催化反应评价系统，包括但不限于CO与亚硝酸甲酯的所有以亚硝酸甲酯为原料的化学反应。评价CO与亚硝酸甲酯反应的催化剂：以氧化铝或分子筛中的一种为载体，负载副族金属元素包含但不限于Pd、Pt、Ti、Fe、Co、Ni等的一种或两种,金属负载量在0.01wt％-0.5wt％之间。

更优选地，特征3)中，还包括如下技术特征中的至少一项：

d1)在第二气液分离器与气体分析仪连接的管道上设有第三压力表；

d2)在第二气液分离器与气体分析仪连接的管道上设有第二背压阀；

d3)所述第二气液分离器通过管道并联连接有第二排空管道和连接气体分析仪管道，所述第二气液分离器通过所述连接气体分析仪管道与气体分析仪连接；

d4)所述催化反应评价系统还包括第二流体输送控制单元，所述气体分析系统包括第一气体分析仪，且以所述第一气体分析仪作为催化反应评价系统的气体分析仪，所述第二气液分离器、所述第一流体输送控制单元通过第二流体输送控制单元与第一气体分析仪连接。第二流体输送控制单元用于控制亚硝酸酯气体制备系统与催化剂评价系统的尾气分析来源。

进一步更优选地，特征d4)中，所述第二流体输送控制单元包括第二三通阀，第二三通阀的第一端与所述第一流体输送控制单元连接，第二三通阀的第二端与所述第一气体分析仪连接，第二三通阀的第三端与所述第二气液分离器连接。

再进一步更优选地，所述第二流体输送控制单元还包括第二三通阀控制块，所述第二三通阀控制块与第一气体分析仪及第二三通阀通讯连接，用于当第一气体分析仪测得的亚硝酸甲酯气体浓度未达目标时，控制第二三通阀连通第一流体输送控制单元与第一气体分析仪，当第一气体分析仪测得的亚硝酸甲酯气体浓度达目标时，控制第二三通阀连通第二气液分离器与第一气体分析仪。

当分析测试气相中的亚硝酸甲酯气体浓度达标后，将气体通向后续以亚硝酸甲酯为原料的催化反应评价装置，首先经过干燥器，去除混合气体中夹带的水及其它杂质后，经质量流量计计量后进入催化反应评价系统的催化反应器，催化反应需要补充的CO或其它气体经第三流量计计量后进入催化反应器反应，反应出口气体进入第二气液分离器，液相产物可在有产品罐功能的第二气液分离器中储存，定期排放，气相经第二背压阀之后，大部分尾气排空，少量一部分去气体分析仪如气相色谱分析尾气组成。

本发明至少具有如下有益效果之任一：

1、本发明的连续生产亚硝酸甲酯气体的装置实现亚硝酸甲酯气体的连续供给，从而保障以亚硝酸甲酯为原料的催化反应工艺研究或催化剂性能评价得以顺利进行；

2、依据第一气体分析仪(气相色谱仪)分析连续供给的亚硝酸甲酯气体浓度及其它气体浓度，为后续以亚硝酸甲酯为原料的催化剂评价系统的转化率、选择性及时空收率等提供计算依据；

3、根据以亚硝酸甲酯为原料的催化反应工艺研究或催化剂性能评价的实际需要，调整亚硝酸甲酯气体制备系统的液时空速与气体空速，实现亚硝酸甲酯气体的稳定供给；

4、连续生产亚硝酸甲酯气体的装置可以单独作为硝酸还原反应催化剂评价系统；

5、当进行催化剂评价时，亚硝酸甲酯气体制备系统与催化剂评价系统也可以看作一个整体，通过调节以亚硝酸甲酯为原料的催化反应评价装置中第二背压阀作为亚硝酸甲酯气体制备系统与催化剂评价系统整体的系统压力；

6、含有亚硝酸甲酯气体的亚硝酸甲酯气体制备系统尾气作为以亚硝酸甲酯为原料的催化反应评价系统的原料气，其流量通过催化剂评价系统流量计读出，催化剂评价系统所需的其它气体可通过催化剂评价系统其它流量计补给；

7、催化剂评价系统的尾气与亚硝酸甲酯气体制备系统尾气共用第一气体分析仪(气相色谱仪)，通过调节第二三通阀实现所需尾气的分析；

8、催化剂评价系统可以作为CO与亚硝酸甲酯反应生成草酸二甲酯的催化剂评价系统，也可作为CO与亚硝酸甲酯反应生成碳酸二甲酯的催化剂评价系统，及其它以亚硝酸甲酯作为原料的其它催化剂评价系统，通过调节催化剂配方、反应温度和反应压力等实现。

附图说明

图1为本发明连续生产亚硝酸甲酯气体的装置及串联以亚硝酸甲酯为原料的催化反应评价装置的示意图。

1-第一流量计；

2-第二流量计；

3-第一混合罐；

4-储液罐；

5-称重器；

6-计量泵；

7-第二压力表；

8-亚硝酸甲酯发生反应器；

9-第一气液分离器；

10-排液阀；

11-第一流体输送控制单元；

12-第一压力表；

13-第一背压阀；

14-第一气体分析仪；

15-干燥器；

16-第四流量计；

17-第五流量计；

18-第三流量计；

19-第二混合罐；

20-第三压力表；

21-催化反应器；

22-第二气液分离器；

23-第二流体输送控制单元；

24-第三压力表；

25-第二背压阀。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步阐述本发明，应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

图1为本发明连续生产亚硝酸甲酯气体的装置及串联以亚硝酸甲酯为原料的催化反应评价系统的示意图。

如图1所示，所述连续生产亚硝酸甲酯气体的装置包括：亚硝酸甲酯气体制备系统，用于连续产生亚硝酸甲酯气体；气体分析系统，用于获得亚硝酸甲酯气体浓度，所述亚硝酸甲酯气体来自亚硝酸甲酯气体制备系统；第一流体输送控制单元11，与亚硝酸甲酯气体制备系统以及气体分析系统连接，一方面用于连通亚硝酸甲酯气体制备系统与气体分析系统，以向气体分析系统提供待分析气样，另一方面用于控制所述亚硝酸甲酯气体制备系统的产物输出。

所述亚硝酸甲酯气体制备系统包括连接的亚硝酸甲酯发生反应器8和第一气液分离器9，所述第一气液分离器9经所述第一流体输送控制单元11与气体分析系统连接；所述亚硝酸甲酯气体制备系统还包括制备亚硝酸甲酯气体的第一供原料部件，所述第一供原料部件与亚硝酸甲酯发生反应器8连接。在第一供原料部件与亚硝酸甲酯发生反应器8连接的管道上设有第二压力表7。

所述第一供原料部件包括供含有甲醇和硝酸的水溶液单元、供NO单元和供N₂单元；供含有甲醇和硝酸的水溶液单元包括储液罐4、设于储液罐下方的称重器5和计量泵6，所述储液罐4经计量泵6与所述亚硝酸甲酯发生反应器8连接；供NO单元包括供NO管道和设于供NO管道上的第一流量计1，供NO管道与所述亚硝酸甲酯发生反应器8连接；供N₂单元包括供N₂管道和设于供N₂管道上的第二流量计2，供N₂管道与所述亚硝酸甲酯发生反应器8连接；所述第一供原料部件还包括第一混合罐3，所述供NO单元和供N₂单元通过第一混合罐3与亚硝酸甲酯发生反应器8连接。

所述气体分析系统包括第一气体分析仪14、第一排空管道和连接第一气体分析仪管道，所述第一流体输送控制单元11通过管道并联连接有所述第一排空管道和连接第一气体分析仪管道，所述连接第一气体分析仪管道与第一气体分析仪14连接；在第一流体输送控制单元11与气体分析系统连接的管道上设有第一压力表12；在第一流体输送控制单元11与气体分析系统连接的管道上设有第一背压阀13；所述第一流体输送控制单元11包括第一三通阀，第一三通阀的第一端与亚硝酸甲酯气体制备系统连接，第一三通阀的第二端与所述气体分析系统连接，第一三通阀的第三端用于对外输出亚硝酸甲酯气体。所述第一流体输送控制单元11还包括第一三通阀控制块，所述第一三通阀控制块与气体分析系统以及第一三通阀通讯连接，用于控制第一三通阀接通气体分析系统，当气体分析系统测得的亚硝酸甲酯气体浓度未达目标时，控制第一三通阀停止对外输出亚硝酸甲酯气体，当气体分析系统测得的亚硝酸甲酯气体浓度达标时，控制第一三通阀对外输出亚硝酸甲酯气体。

如图1所示，所述以亚硝酸甲酯为原料的催化反应评价设备，包括：上述连续生产亚硝酸甲酯气体的装置；以亚硝酸甲酯为原料的催化反应评价系统，与连续生产亚硝酸甲酯气体的装置中第一流体输送控制单元11的产物输出端连接。所述催化反应评价设备还包括干燥器15，所述催化反应评价系统经所述干燥器15与所述第一流体输送控制单元11的产物输出端连接；所述催化反应评价设备还包括第三流量计18，所述第三流量计18设于所述催化反应评价系统与所述第一流体输送控制单元11的产物输出端的连通管路上；所述催化反应评价系统包括以亚硝酸甲酯为原料的催化反应部件、第二气液分离器22和气体分析仪，所述催化反应部件连通所述第一流体输送控制单元11的产物输出端，所述催化反应部件通过所述第二气液分离器22与所述气体分析仪连接；所述催化反应部件包括催化反应器21，所述催化反应部件还包括第三压力表20，设于第一流体输送控制单元11的产物输出端与催化反应器21连接的管道上；所述催化反应部件还包括催化反应的第二供原料部件，所述第二供原料部件与所述催化反应器21连接；所述催化反应评价设备还包括第二混合罐19，所述第二供原料部件、所述第一流体输送控制单元(11)的输出端通过管道并联后再通过所述第二混合罐19与所述催化反应器21连接；所述第二供原料部件包括供CO单元和供N₂单元；所述供CO单元包括供CO管道和设于供CO管道上的第四流量计16，所述CO管道与所述催化反应器21连接；供N₂单元包括供N₂管道和设于供N₂管道上的第五流量计17，所述供N₂管道与所述催化反应器21连接；在第二气液分离器22与气体分析仪连接的管道上设有第三压力表24；在第二气液分离器22与气体分析仪连接的管道上设有第二背压阀25；所述第二气液分离器22通过管道并联连接有第二排空管道和连接气体分析仪管道，所述第二气液分离器22通过所述连接气体分析仪管道与气体分析仪连接；所述催化反应评价系统还包括第二流体输送控制单元23，所述气体分析系统包括第一气体分析仪14，且以所述第一气体分析仪14作为催化反应评价系统的气体分析仪，所述第二气液分离器22、所述第一流体输送控制单元11通过第二流体输送控制单元23与第一气体分析仪14连接；所述第二流体输送控制单元23包括第二三通阀，第二三通阀的第一端与所述第一流体输送控制单元11连接，第二三通阀的第二端与所述第一气体分析仪14连接，第二三通阀的第三端与所述第二气液分离器22连接；所述第二流体输送控制单元23还包括第二三通阀控制块，所述第二三通阀控制块与第一气体分析仪14及第二三通阀通讯连接，用于当第一气体分析仪14测得的亚硝酸甲酯气体浓度未达目标时，控制第二三通阀连通第一流体输送控制单元11与第一气体分析仪14，当第一气体分析仪14测得的亚硝酸甲酯气体浓度达目标时，控制第二三通阀连通第二气液分离器22与第一气体分析仪14。

按要求配制好液体原料储存在储液罐4中，置于称重器5上，经计量泵如液体计量泵6送入亚硝酸甲酯发生反应器8，原料气NO和N₂分别经第一流量计1如质量流量计和第二流量计2如质量流量计送入第一混合罐3后再送入亚硝酸甲酯发生反应器8，液体原料与气体并流或逆流进入亚硝酸甲酯发生反应器8中进行硝酸还原反应。反应生成的亚硝酸甲酯等气液混合物进入第一气液分离器9进行气液分离，并通过第一气液分离器9底部的排液阀10对液相产物进行定期排放，留样分析。亚硝酸甲酯发生反应器8之前设有第二压力表7及第一气液分离器9之后设有第一压力表12用于监控之间的压力降；第一背压阀13用于调节亚硝酸甲酯气体制备系统的压力；第一流体输送控制单元11为第一三通阀，第一三通阀的第一端与亚硝酸甲酯气体制备系统连接，第一三通阀的第二端与所述气体分析系统连接，第一三通阀的第三端用于对外输出亚硝酸甲酯气体，当第一三通阀的第二端与与所述气体分析系统连接时即将第一三通阀11置于“分析”位置，气体通过第一背压阀13去排空与分析。第一背压阀13之后气体大部分排空，少量气体去第一气体分析仪14分析尾气的气相组成，当亚硝酸甲酯气体经所述气体分析系统分析达到目标浓度后，所述亚硝酸甲酯气体制备系统通过第一三通阀提供目标浓度的亚硝酸甲酯气体，为后续以亚硝酸甲酯为原料的催化反应评价系统提供原料气，也可单独进行硝酸还原催化剂的研究与评价。

所述第一气液分离器9设有气相出口和液相出口，第一气液分离器9的气相出口与第一流体输送控制单元11连接，第一气液分离器9的液相出口上设有排液阀10，突发情况下可通过排液阀10快速排空亚硝酸甲酯发生反应器8中的反应物。

当亚硝酸甲酯气体经所述气体分析系统分析达到目标浓度后，所述亚硝酸甲酯气体制备系统通过调节第一流体输送控制单元11向以亚硝酸甲酯为原料的催化反应评价系统提供目标浓度的亚硝酸甲酯气体，可先进入干燥器15，去除气相中夹带的水分或其它杂质后，进入第三流量计18如质量流量计计量由亚硝酸甲酯气体制备系统来的气体流量。来自第三流量计18与供CO管道上的第四流量计16和供N₂管道上的第五流量计17的气体进入第二混合罐19，混合后的气体进入催化反应器21，反应后的气液混合物进入第二气液分离器22进行气液分离。催化反应器21之前设有第三压力表20及第二气液分离器22之后设有第三压力表24用于监控之间的压力降；第二背压阀25用于调节催化剂评价系统的压力。尾气流经第二背压阀25之后大部分排空，少量气体去气体分析仪分析尾气的气相组成。亚硝酸甲酯制备系统与催化剂评价系统的尾气分析可以共用一台气体分析仪，通过第二流体输送控制单元23如第二三通阀来调节，第二三通阀的状态有“检测1”和“检测2”两种位置，分别对应亚硝酸甲酯制备系统尾气分析与催化剂评价系统的尾气分析。

在催化剂作用下，HNO₃、CH₃OH与工艺气中的NO等在亚硝酸甲酯发生反应器8中反应，转化为CH₃ONO(MN)，离开液相，与工艺气进入催化剂评价系统。

2NO+HNO₃+3CH₃OH＝3CH₃ONO+2H₂O (1)

主要工艺条件：亚硝酸甲酯发生器为固定床反应器；反应温度40-120℃；压力0.1-1.0MpaG。

反应中NO与HNO₃的物质的量比2-8，甲醇过量，确保HNO₃尽可能转化完全，以利于硝酸还原催化剂的性能评价以及后续催化剂评价系统原料气中亚硝酸甲酯(MN)具有稳定且较高的浓度。

上述中，以质量百分比计，所述液相原料中，硝酸的含量为1-10％，水的含量为0-40％，甲醇的含量为55-99％。计量泵6设定流量为5-100ml/h，以体积百分比计，所述气相原料中，NO的含量为5-20％，N₂的含量为80-95％，质量流量计1和2流量分别为5-20ml、和80-95ml。

实施例1

使用上述连续生产亚硝酸甲酯气体的装置及串联以亚硝酸甲酯为原料的催化反应评价洗系统，如图1所示。实验前预先配制好原料液5kg，以质量百分比计，所述液相原料中硝酸的含量为8％，甲醇的含量为60％，水的含量为32％。反应前先开启N₂吹扫，对第一混合罐3、亚硝酸甲酯发生反应器8、第一气液分离器9、干燥器15、第二混合罐19、催化反应器21、第二气液分离器22及整个管道进行氮气吹扫，并进行保压检漏，确保体系的安全。NO和N₂分别用第一流量计1如质量流量计、第二流量计2如质量流量计设定流量为8ml/min和60ml/min，在第一混合罐3中混和后进入亚硝酸甲酯发生反应器8；同时，来自用计量泵6设定原料液流速为15ml/h的原料液进入亚硝酸甲酯发生反应器8，在催化剂作用下接触反应。设定亚硝酸甲酯发生反应器8的壁温为60℃，反应压力为0.40Mpa。反应生成的亚硝酸甲酯、水及过量的气液混和物经第一气液分离器9进行气液分离，并通过第一气液分离器9底部的排液阀10对液相产物进行定期排放，留样分析。第一流体输送控制单元11即三通阀切换至“分析”位置，第一气液分离器9分离出来的气相经第一背压阀13之后大部分排空，少量去第一气体分析仪14即气相色谱仪分析尾气组成，尾气组成如表1中1-1。

待亚硝酸甲酯制备系统尾气达到指定浓度且保持稳定后，第一流体输送控制单元11即三通阀切换至“评价”位置，亚硝酸甲酯制备系统尾气作为催化剂评价系统原料气进入干燥器15，去除气相中夹带的水分及其它气相杂质后，进入第三流量计18计量，由亚硝酸甲酯制备系统来的气体流量约为75ml/min，与经过第四流量计16约为15ml/min的CO及经过第五流量计17约为10ml/min N₂进入第二混合罐19混合后再进入催化反应器21，在催化剂作用下接触反应，设定催化反应器21的壁温为140℃，反应压力为0.40Mpa；反应生成气液混合物进入第二气液分离器22进行气液分离，尾气流经第二背压阀25之后大部分排空，少量气体去气体分析仪分析尾气的气相组成，此气体分析仪为第一气体分析仪14，气相组成分析结果如表1中1-2。

本发明所提供了一种连续亚硝酸甲酯气体的装置，并将生成的亚硝酸甲酯作为后续以亚硝酸甲酯为原料的催化反应评价系统的原料气，实现了亚硝酸甲酯气体一边产生一边消耗，避免了亚硝酸甲酯气体储存带来的安全隐患，并且产生稳定浓度的亚硝酸甲酯气体，为后续以亚硝酸甲酯为原料的催化反应的评价提供了稳定来源的原料气，且可根据催化剂评价条件的需求变化所需的原料气浓度，便于催化剂评价的数据比较分析。

表1实施例1的尾气组成分析

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。