專利名稱：多孔球狀反應裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種有關氣液動量、熱量、質量傳遞和氣液反應研究的實驗裝置，特別涉及一種研究高效反應物，測定反應動力學的實驗裝置，屬于環保領域。
背景技術：
在鍋爐煙氣脫硫脫硝工藝的實驗研究中，所涉及的高效脫除劑與煙氣中二氧化硫以及氮氧化物的反應主要是氣液反應，而氣泡是氣液體系中的基本元素，氣泡的大小和分布情況決定著流體流動、傳遞和反應，同時也決定著工程應用中的一個重要參數一氣液比表面積。傳統反應裝置的氣泡大小和分布情況在空間上都不均勻，而且隨著氣體流量的變化而變化，給操作穩定和實驗結果都帶來很大影響。如果采用大型設備，必然造成脫除劑的浪費，但由于煙氣中的有毒氣體含量低，采用小的反應瓶時，氣體流量則難于測量和控制。目前，國內外還沒有一套完整的實驗裝置。本實用新型就是要克服現有實驗裝置技術的不足，提供一種帶有氣體分布器的反應實驗裝置。氣體經過進口進入通氣管，然后被氣體分布器分布成均勻的小氣泡，最后經出口進入下一階段操作。本實用新型的可操作性強，氣體流量變化大時對氣泡的尺寸和分布影響不大。
實用新型內容本實用新型的目的在于，為鍋爐煙氣脫硫脫硝工藝的實驗研究提供一種氣體分布均勻、運行費用低、反應速率高、操作簡單的實驗裝置。本實用新型的目的通過下列途徑實現一種多孔球狀反應裝置，至少包括反應瓶封頭、筒體、通氣管、多孔球狀氣體分布器和取樣器，其特征在于所述的反應瓶封頭和筒體采用燒口法蘭結構連接；所述的多孔球狀氣體分布器連接在通氣管上，且通氣管連接在封頭上，并插入筒體內；所述的取樣器與反應瓶封頭采用標準口連接。所述的多孔球狀氣體分布器是由3 9個空心球體通過3 9根支管與通氣管連接；空心球體上每個開有20 40個孔，孔形狀是圓形、橢圓形、三角形和菱形，當量直徑是2mm 5mm ;所述的支管直徑是4mm IOmm,支管與通氣管的夾角度數為0° 170° ;所述的多孔球狀氣體分布器、通氣管與反應瓶封頭采用焊接的連接方式。所述的反應瓶封頭的結構形式，封頭頂端采用標準橢圓形式，底端采用燒口的結構，中間采用圓桶形式。反應瓶封頭和筒體采用燒口法蘭結構連接，在燒口與法蘭間根據密封面形式設有不同形狀截面的密封墊，密封墊截面為圓形、梯形、矩形、菱形、C型。所述的取樣器由旋塞、標準塞和儲液室組成，標準塞和反應瓶取樣口的規格一致，采用19#和24#的標準磨砂口，儲液室的容積為Iml 10ml。本實用新型與現有實驗裝置相比，存在明顯的優點在于(I)氣體分布均勻，氣泡的大小適中。(2)操作方法簡單，運行費用低，可節省脫硫脫硝劑的用量。(3)反應速率高，大大縮短了實驗操作的時間。(4)裝置具有加工容易、制造成本低，降低了實驗裝置費用。
圖1是多孔球狀反應裝置示意圖；圖2是反應瓶示意圖；圖3是多孔球狀氣體分布器俯視圖；圖4是取樣器的結構示意圖；圖5是多孔球狀反應裝置脫硫脫硝工藝流程示意圖；圖6是多孔球狀反應裝置脫硫效果圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步詳細說明多孔球狀反應裝置由反應瓶封頭3與筒體2通過燒口法蘭形式連接成反應瓶，取樣器4的標準塞與標準口 5連接，用彎管將進口 6與出口 7連接到管路中(圖1)。多孔球狀氣體分布器I連接在通氣管13上，氣體進口 6、出口 7和取樣口 5采用標準磨砂口，便于使用和互換。反應瓶封頭3與筒體2的連接形式采用燒口法蘭結構，在燒口11與法蘭9間設有圓形橡膠圈10和密封墊12，由螺栓8擰緊，保證密封，可以有效防止氣體的泄漏(圖2)。多孔球狀氣體分布器I采用9個直徑為20_的空心球體14通過連接管16連接在通氣管13上，每個球體上開有9個2mm的孔且反應瓶的容積為5L，球體上孔的形狀，采用圓形(圖3)。取樣器4由滴管17、旋塞18、20、21和儲液室19、標準塞22、滴管23組成，標準塞22和反應瓶的取樣口 5的規格一致，采用24#磨砂口，確保密封性(圖4)。將氣瓶24 27、筒體2、反應瓶封頭3、取樣器4連接在一起(圖5)，氣瓶24、25、26、27提供的N2、S02、N0、N02混合后得到模擬煙氣，模擬煙氣由進口 6進入通氣管13，通過分布器I后被分成大量的氣泡，與吸收液充分反應，由出口 7排出后用煙氣分析儀進行檢測得到吸收后的濃度參數，最后進行尾氣處理。本實用新型提供的多孔球狀反應裝置可以分析脫除劑的脫除效果；通過提取瓶內樣品，測定脫除劑的反應進程，還可以得到有關反應動力學方面的數據，為工程放大提供了基礎數據。如圖5所示，由氣瓶24 25提供的N2和SO2混合后得到模擬煙氣，模擬煙氣由進口進入通氣管13，通過多孔球狀氣體分布器I后被分成大量的氣泡。與配制好的次氯酸鈣吸收液充分反應，隨時用取樣器進行取樣，來測吸收液的濃度和反應產物。由出口 7排出后用煙氣分析儀進行檢測得到吸收后的二氧化硫濃度參數，最后進行尾氣處理。在實驗過程中，次氯酸鈣初始濃度為0. 035mol/L,由于吸收反應的進行，檢測到出口處的二氧化硫濃度隨時間越來越大，每分鐘記錄一下，出口煙氣中二氧化硫濃度隨時間的變化關系，如圖6所
/Jn o從圖6明顯看出前93分鐘，次氯酸鈣溶液脫除S02的效率為100%，模擬煙氣中的SO2被完全吸收；在94-200分鐘內脫除效率是下降的而在94-110分鐘之間，脫除效率是明顯下降，111-200分鐘內脫除效率下降的趨勢慢慢變緩，直到沒有變化為止；200分鐘以后脫除效率為0，表示吸收液已經不再有吸收SO2的能力了。從整個穿透曲線來看，將整個吸收過程分為三部分快速反應區、動力反應區和反應停滯區，快速反應區可以直接應用于工程實踐，動力反應區可以研究化工動力學的有關問題，而反應停滯區代表反應結束，而劃分這三個部分的兩個分界點分別為a點和b點，在圖6中是93分鐘和200分鐘所對應的點，對兩個時間點的吸收液進行取樣并測定，a點處吸收液的ph = 3. 07，次氯酸根濃度為0. 0007mol/L, b點處吸收液的ph =1. 42,經計算得到a點與b點之間的反應是一級反應，這些數值可以作為參考數據，有廣泛的工程應用價值。 最后應說明的是以上實施例僅用以說明本實用新型而并非限制本實用新型所描述的技術方案；因此，盡管本說明書參照上述的實施例對本實用新型已進行了詳細的說明，但是，本領域的普通技術人員應當理解，仍然可以對本實用新型進行修改或者等同替換；而一切不脫離本實用新型的精神和范圍的技術方案及其改進，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍當中。
權利要求1.多孔球狀反應裝置，至少包括反應瓶封頭、筒體、通氣管、多孔球狀氣體分布器和取樣器，其特征在于所述的反應瓶封頭和筒體采用燒口法蘭結構連接；所述的多孔球狀氣體分布器連接在通氣管上，且通氣管連接在封頭上，并插入筒體內；所述的取樣器與反應瓶封頭采用標準口連接。
2.如權利要求1所述的多孔球狀反應裝置，其特征在于所述的多孔球狀氣體分布器是由3 9個空心球體通過3 9根支管與通氣管連接；所述的空心球體上每個開有20 40個孔，所述的孔形狀是圓形、橢圓形、三角形和菱形，當量直徑是2mm 5mm ;所述的支管直徑是4mm IOmm,支管與通氣管的夾角度數為0° 170°。
3.如權利要求1所述的多孔球狀反應裝置，其特征在于所述的多孔球狀氣體分布器、通氣管與反應瓶封頭采用焊接的連接方式。
4.如權利要求1所述的多孔球狀反應裝置，其特征在于所述的反應瓶封頭的結構形式，封頭頂端采用標準橢圓形式，底端采用燒口的結構，中間采用圓桶形式。
5.如權利要求1所述的多孔球狀反應裝置，其特征在于所述的反應瓶封頭和筒體采用燒口法蘭結構連接，在燒口與法蘭間根據密封面形式設有不同形狀截面的密封墊，密封墊截面為圓形、梯形、矩形、菱形、C型。
6.如權利要求1所述的多孔球狀反應裝置，其特征在于所述的取樣器由旋塞、標準塞和儲液室組成，標準塞和反應瓶取樣口的規格一致，采用19#和24#的標準磨砂口，儲液室的容積為Iml 10ml。
專利摘要本實用新型提供了一種用于實驗測試的多孔球狀反應裝置。多孔球狀反應裝置至少包括多孔反應瓶、多孔球狀氣體分布器和取樣器。多孔球狀氣體分布器連接在通氣管上，由于氣體經過多孔球狀氣體分布器后形成大量均勻的小氣泡，大大增加了氣液的接觸面積，氣泡在瓶內分布均勻，延長了氣液接觸時間。反應瓶主體采用燒口法蘭結構連接，氣密性好，可以有效防止氣體的泄漏。氣體進口、出口和取樣口采用標準磨砂口，便于使用和互換。取樣器可以隨時在線取樣，以供分析之用。多孔球狀反應裝置具有氣液混合均勻、操作簡單、操作穩定性強、加工容易、加工成本低、強度大和易清洗等優點。本實用新型可廣泛應用于化工、污染治理、輕工、醫藥等行業中的實驗測試。
文檔編號B01D53/78GK202860507SQ201220167080
公開日2013年4月10日 申請日期2012年4月19日 優先權日2012年4月19日
發明者張少峰, 劉海龍, 王德武, 王晉剛, 劉燕 申請人:河北工業大學