热裂解实验装置用于在实验室规模下，研究物质（如生物质、塑料、油页岩、废橡胶等）在惰性气氛（通常为氮气）或无氧环境中，通过加热发生热化学分解（裂解）过程的专用设备。其目的是产生裂解气、裂解油（生物油）和固体残渣（生物炭），并研究裂解产物分布、性质以及工艺参数（温度、升温速率、停留时间等）的影响。
热裂解实验装置的关键设备材质采用 316L的不锈钢。主要元器件采用知名品牌，控制系统采用数字控制模块，便于数据的处理和记录。并配有超温报警，超压报警和超高温断电保护的多级关联的保护系统，确保装置系统的设备和操作人员的安全。
核心部件
气源与气体净化/控制系统：
气源： 高纯惰性气体（99.999% N₂ 或 Ar）钢瓶。
气体净化： 去除气体中微量氧气和水分的净化管（如分子筛、脱氧剂）。
流量控制： 精密质量流量控制器或转子流量计，**控制进入反应器的惰性气体流速（如 50-500 mL/min），用于创造和维持无氧环境，并作为载气将裂解产物带出反应器。
进样系统：
手动进样： 对于批式反应器，可直接将称量好的样品放入反应器坩埚中再密封。
自动进样/连续进样（较少见，更接近中试）： 用于研究连续或半连续过程，可能涉及螺旋进料器、振动进料器等，将颗粒状或粉末状样品定量送入反应区。实验室更多是批式进样。
反应器：
核心部件： 样品在其中发生热裂解反应。
常见类型：
固定床反应器： 样品置于静态的坩埚或管式容器中。结构简单，易操作，是实验室最常用的类型之一。适合研究不同温度、停留时间对特定样品裂解的影响。
流化床反应器： 惰性气体（常用沙子作为床料）使样品颗粒流态化，传热传质效率极高，升温速率快，温度均匀性好。能更好地模拟快速热裂解条件。结构相对复杂。
下落床/涡旋反应器： 样品颗粒在高温载气中快速下落或涡旋，实现极短的停留时间和极高的升温速率（>1000°C/s），主要用于最大化液体产物收率（快速热裂解）。
微波反应器： 利用微波能量直接加热样品（需含极性分子或添加吸波介质）。加热速率快、选择性加热、能耗相对较低。
材质： 通常为耐高温合金（如Inconel）、石英玻璃（适用于较低温度或腐蚀性不强的情况）或陶瓷。
设计： 需确保反应器内温度分布均匀（或可**测量不同位置温度），密封良好，无氧环境稳定。
加热系统：
加热元件： 管式炉（电阻丝、硅碳棒、硅钼棒）、流化床加热器、微波发生器。
温度控制： 精密温控仪（如PID控制器）连接热电偶（K型、S型等），热电偶通常置于反应器壁或插入反应器内部（需考虑密封和耐腐蚀）监测温度。需要**控制升温速率（如慢速、中速、快速热裂解）、目标温度和恒温时间。
冷凝与产物收集系统：
冷凝器： 裂解气从高温反应器出来后立即进入冷凝系统，将可凝性蒸汽（裂解油/生物油）冷凝下来。
冷凝方式：
多级冷凝： 串联多个冷凝瓶（如玻璃旋蒸瓶、蛇形冷凝管），浸在不同温度的冷浴中（如冰水浴、干冰/丙酮浴、液氮冷阱），以分级冷凝不同沸点范围的组分，提高油品收集效率并减少气溶胶损失。
静电除尘器： 捕集冷凝系统中难以被低温冷凝的微米级油雾/气溶胶。
收集瓶： 用于收集冷凝下来的液体产物（生物油）和洗涤冷凝器内壁的溶剂（常用二氯甲烷、丙酮）。
气袋/气袋： 收集经过冷凝后的不可凝性裂解气体，用于后续GC分析。
固体收集： 反应结束后，待反应器冷却至安全温度，取出反应器内的固体残渣（生物炭/焦炭）。
测量与监控系统：
温度： 热电偶连接数显表或数据采集系统。
压力： 压力表或传感器监测反应器或管路压力，确保安全。
气体流量： 流量计读数。
在线气体分析（可选但重要）： 在裂解气进入冷凝系统前或收集后，连接在线气相色谱仪实时或准实时分析裂解气组分（H₂, CO, CO₂, CH₄, C₂H₄, C₂H₆等）。
安全防护系统：
压力释放装置： 安全阀或爆破片，防止超压。
气体泄漏检测： 可燃气体探测器（如H₂, CH₄）、氧气浓度报警器。
冷却水系统（可选）： 为某些炉体或大功率冷凝器提供冷却。
通风： 整个装置置于通风良好的通风橱内，及时排出任何可能的微量泄漏气体，保护操作人员安全。
紧急切断： 超温、超压、气体泄漏时的自动或手动紧急切断电源和气源。
