本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)了一種半連續(xù)式氣固液三相反應(yīng)裝置及其使用方法，反應(yīng)裝置主要包括：反應(yīng)物進(jìn)料系統(tǒng)、氣固液三相反應(yīng)系統(tǒng)、反應(yīng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及氣體凈化系統(tǒng)。本發(fā)明專利技術(shù)反應(yīng)裝置可用于模擬氣固液三相反應(yīng)過(guò)程，提供兩種氣固液三相反應(yīng)方式：噴淋式反應(yīng)、鼓泡式反應(yīng)。以曝氣管曝氣進(jìn)行氣動(dòng)攪拌，無(wú)需機(jī)械攪拌裝置。此外，本裝置用于煙氣脫硫時(shí)，可深度模擬吸收塔真實(shí)反應(yīng)狀態(tài)；并可實(shí)現(xiàn)對(duì)脫硫系統(tǒng)脫硫效率、漿液氧化程度、漿液起泡定量研究及石膏晶體生長(zhǎng)情況的研究。研究。研究。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種半連續(xù)式氣固液三相反應(yīng)裝置及其使用方法
[0001]本專利技術(shù)屬于化工
，涉及一種半連續(xù)式氣固液三相反應(yīng)裝置及其使用方法。
技術(shù)介紹
[0002]火電廠煙氣脫硫目前主要以石灰石
?
石膏濕法脫硫工藝為主，此工藝過(guò)程涉及氣固液三相反應(yīng)，反應(yīng)復(fù)雜，主要反應(yīng)可歸結(jié)為：
[0003][0004][0005][0006][0007][0008]煙氣中氣態(tài)的SO2被吸收塔上部噴嘴噴射出的石灰石漿液吸收，得到H
+
、及并隨漿液落入底部的漿池中。生成的H
+
進(jìn)一步溶解CaCO3得到Ca
2+
；生成的及在漿池中會(huì)在吸收塔底部通入的氧化空氣作用下發(fā)生氧化生成與石灰石溶解得到的Ca
2+
結(jié)合會(huì)得到石膏(CaSO4·
2H2O)。
[0009]氣固液三相反應(yīng)復(fù)雜，涉及多種相態(tài)(包括反應(yīng)物、生成物)，影響因素眾多。專利技術(shù)一種氣固液三相反應(yīng)裝置以模擬真實(shí)三相反應(yīng)對(duì)于捕捉反應(yīng)過(guò)程中的關(guān)鍵參數(shù)及各因素變化對(duì)反應(yīng)系統(tǒng)各指標(biāo)的影響等具有重要影響。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
[0010]為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本專利技術(shù)的目的在于提供一種半連續(xù)式氣固液三相反應(yīng)裝置及其使用方法，本專利技術(shù)能夠模擬火電廠煙氣脫硫中真實(shí)的三相反應(yīng)，有利于研究者捕捉反應(yīng)過(guò)程中的關(guān)鍵參數(shù)及各因素變化對(duì)反應(yīng)系統(tǒng)各指標(biāo)的影響。
[0011]本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案如下：
[0012]為達(dá)此目的，本專利技術(shù)采用以下技術(shù)方案：
[0013]一種半連續(xù)式氣固液三相反應(yīng)裝置，包括第一筒體、第二筒體、底部連通段、加熱控溫裝置、曝氣管、反應(yīng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、模擬氣源、氣體凈化系統(tǒng)、循環(huán)泵和噴嘴，第一筒體采用無(wú)下底的筒體結(jié)構(gòu)，第二筒體采用無(wú)上底和無(wú)下底的筒體結(jié)構(gòu)，第一筒體的下端和第二筒體的下端通過(guò)底部連通段連通，第二筒體，噴嘴設(shè)置于第一筒體內(nèi)腔的頂部，第一筒體的頂部在噴嘴的上方設(shè)有氣體出口，氣體凈化系統(tǒng)與氣體出口連接，第一筒體上在噴嘴的下方設(shè)有氣體入口，模擬氣源與氣體入口連接；
[0014]反應(yīng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)部設(shè)置于第二筒體內(nèi)并浸入第二筒體內(nèi)的液體內(nèi)；
[0015]曝氣管設(shè)置于底部連通段內(nèi)，循環(huán)泵的入口與底部連通段的內(nèi)腔連通，循環(huán)泵的出口與噴嘴連接；
[0016]第一筒體的下端、第二筒體的下端以及底部連通段設(shè)置于加熱控溫裝置中。
[0017]優(yōu)選的，第一筒體是透明的，第一筒體上從上至下設(shè)有刻度。
[0018]優(yōu)選的，所述模擬氣源包括氮?dú)馄亢投趸驓馄浚獨(dú)馄康某隹诤投趸驓馄康某隹诜謩e設(shè)有第一減壓閥和第二減壓閥，第一減壓閥的出口連接有第一管路，第二減壓閥的出口連接有第二管路，第一管路和第二管路匯合后與第一筒體上的氣體入口連接，第一管路和第二管路上分別設(shè)有第一流量計(jì)和第二流量計(jì)。
[0019]優(yōu)選的，本專利技術(shù)半連續(xù)式氣固液三相反應(yīng)裝置還包括氣泵，氣泵的出口通過(guò)管路與曝氣管連接，氣泵與曝氣管連接的管路上設(shè)有第三流量計(jì)。
[0020]優(yōu)選的，氣體凈化系統(tǒng)包括緩沖瓶和吸收瓶，緩沖瓶的入口通過(guò)管路與第一筒體上的氣體出口連接，緩沖瓶的入口與氣體出口連接的管路上設(shè)有第四流量計(jì)，緩沖瓶的出口通過(guò)管路與吸收瓶連接。
[0021]優(yōu)選的，反應(yīng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括儀表安裝板和檢測(cè)元件，儀表安裝板安裝于第二筒體的內(nèi)腔，儀表安裝板上開(kāi)設(shè)有物料流通通孔和用于安裝所述檢測(cè)元件的儀表安裝孔，所述檢測(cè)元件安裝于所述儀表安裝孔中，所述檢測(cè)元件的檢測(cè)端作為反應(yīng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)部。
[0022]優(yōu)選的，所述檢測(cè)元件包括溫度計(jì)、pH計(jì)、氧化還原電極和溶氧儀中的至少一種。
[0023]本專利技術(shù)如上所述的半連續(xù)式氣固液三相反應(yīng)裝置的使用方法，包括如下過(guò)程：
[0024]從第二筒體的上端向底部連通段內(nèi)加入已配置好的漿液，至漿液液面位于第一筒體和第二筒體內(nèi)，并使反應(yīng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)部浸入第二筒體內(nèi)的漿液中；開(kāi)啟加熱控溫裝置，將漿液加熱至預(yù)設(shè)溫度；向曝氣管內(nèi)輸送空氣，利用空氣進(jìn)行曝氣；開(kāi)啟循環(huán)泵，將漿液輸送給噴嘴并從噴嘴向下霧化噴出；通過(guò)反應(yīng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)漿液的數(shù)據(jù)；
[0025]通過(guò)模擬氣源向第一筒體內(nèi)輸送模擬煙氣，所述模擬煙氣包含二氧化硫和惰性氣，使模擬煙氣達(dá)到預(yù)設(shè)流速以及使二氧化硫達(dá)到設(shè)濃度；從氣體入口進(jìn)入的模擬煙氣與從噴嘴霧化噴出的漿液相接觸并進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)后的模擬煙氣經(jīng)氣體出口排出并進(jìn)入氣體凈化系統(tǒng)，通過(guò)氣體凈化系統(tǒng)將模擬煙氣中剩余的二氧化硫吸收；當(dāng)模擬煙氣與漿液反應(yīng)達(dá)到預(yù)設(shè)時(shí)間后，調(diào)節(jié)模擬氣源，使模擬氣源僅輸出惰性氣，停止向曝氣管內(nèi)輸送空氣以及關(guān)閉循環(huán)泵，直至第一筒體內(nèi)的已有氣體被惰性氣全部置換，關(guān)閉模擬氣源；
[0026]獲取實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
[0027]優(yōu)選的，所述實(shí)驗(yàn)結(jié)果包括脫硫效率、漿液氧化程度、漿液起泡高度、泡沫穩(wěn)定性和石膏晶體生長(zhǎng)情況；
[0028]脫硫效率η如下：
[0029][0030]其中，V
煙氣
為模擬煙氣的流量，單位為L(zhǎng)/min；為模擬煙氣中二氧化硫濃度，單位為mol/L；t為模擬煙氣與漿液反應(yīng)的預(yù)設(shè)時(shí)間，單位為min；c
亞硫酸鹽
為模擬煙氣與漿液反應(yīng)達(dá)到預(yù)設(shè)時(shí)間后、氣體凈化系統(tǒng)的吸收液中亞硫酸鹽的濃度，單位為mol/L；V
吸收液
為模擬煙氣與漿液反應(yīng)達(dá)到預(yù)設(shè)時(shí)間后、氣體凈化系統(tǒng)中吸收液的體積，單位為L(zhǎng)；
[0031]漿液氧化程度α如下：
[0032][0033]其中，c
亞硫酸鹽
為模擬煙氣與漿液反應(yīng)達(dá)到預(yù)設(shè)時(shí)間后、漿液中亞硫酸鹽的濃度，單位為mol/L；V
漿液
為模擬煙氣與漿液反應(yīng)達(dá)到預(yù)設(shè)時(shí)間后、漿液的體積，單位為L(zhǎng)；
[0034]漿液起泡高度為模擬煙氣與漿液反應(yīng)達(dá)到預(yù)設(shè)時(shí)間后泡沫層高度，單位為cm；泡沫穩(wěn)定性以模擬煙氣與漿液反應(yīng)達(dá)到預(yù)設(shè)時(shí)間后消泡的速度進(jìn)行表征，單位為cm/s；
[0035]石膏晶體生長(zhǎng)情況包括石膏晶體的形狀、大小和生長(zhǎng)速度。
[0036]優(yōu)選的，在獲取石膏晶體生長(zhǎng)情況時(shí)，待模擬煙氣與漿液反應(yīng)達(dá)到預(yù)設(shè)時(shí)間后，繼續(xù)通過(guò)曝氣的方式攪拌漿液，并每隔預(yù)設(shè)時(shí)間用顯微鏡觀察石膏晶體的生長(zhǎng)情況。
[0037]本專利技術(shù)具有以下有益效果：
[0038](1)可用于模擬氣固液三相反應(yīng)過(guò)程，且提供兩種氣固液三相反應(yīng)方式：其一為噴淋式反應(yīng)，噴淋式反應(yīng)在第一筒體內(nèi)進(jìn)行；其二為鼓泡式反應(yīng)，通過(guò)曝氣管向底部連通段內(nèi)曝氣可實(shí)現(xiàn)。同時(shí)本專利技術(shù)還能夠以曝氣管曝氣進(jìn)行氣動(dòng)攪拌，不需要機(jī)械攪拌裝置。(2)本裝置用于煙氣脫硫時(shí)，可深度模擬吸收塔真實(shí)反應(yīng)狀態(tài)；并可實(shí)現(xiàn)對(duì)脫硫系統(tǒng)脫硫效率、漿液氧化程度、漿液起泡定量研究及石膏晶體生長(zhǎng)情況的研究。可以看出，本專利技術(shù)能夠模擬火電廠煙氣脫硫中真實(shí)的三相反應(yīng)，有利于研究者捕捉反應(yīng)過(guò)程中的關(guān)鍵參數(shù)及各因素變化對(duì)反應(yīng)系統(tǒng)各指標(biāo)的影響。
附圖說(shuō)明
[0039]圖1為本專利技術(shù)實(shí)施例半連續(xù)式氣固液三相反應(yīng)裝置的系統(tǒng)組成圖。
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【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
【技術(shù)特征摘要】
1.一種半連續(xù)式氣固液三相反應(yīng)裝置，其特征在于，包括第一筒體(17)、第二筒體(18)、底部連通段(19)、加熱控溫裝置(13)、曝氣管(20)、反應(yīng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、模擬氣源、氣體凈化系統(tǒng)、循環(huán)泵(9)和噴嘴(10)，第一筒體(17)采用無(wú)下底的筒體結(jié)構(gòu)，第二筒體(18)采用無(wú)上底和無(wú)下底的筒體結(jié)構(gòu)，第一筒體(17)的下端和第二筒體(18)的下端通過(guò)底部連通段(19)連通，第二筒體(18)，噴嘴(10)設(shè)置于第一筒體(17)內(nèi)腔的頂部，第一筒體(17)的頂部在噴嘴(10)的上方設(shè)有氣體出口(17
?
2)，氣體凈化系統(tǒng)與氣體出口(17
?
2)連接，第一筒體(17)上在噴嘴(10)的下方設(shè)有氣體入口(17
?
1)，模擬氣源與氣體入口(17
?
1)連接；反應(yīng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)部設(shè)置于第二筒體(18)內(nèi)并浸入第二筒體(18)內(nèi)的液體內(nèi)；曝氣管(20)設(shè)置于底部連通段(19)內(nèi)，循環(huán)泵(9)的入口與底部連通段(19)的內(nèi)腔連通，循環(huán)泵(9)的出口與噴嘴(10)連接；第一筒體(17)的下端、第二筒體(18)的下端以及底部連通段(19)設(shè)置于加熱控溫裝置(13)中。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半連續(xù)式氣固液三相反應(yīng)裝置，其特征在于，第一筒體(17)是透明的，第一筒體(17)上從上至下設(shè)有刻度(12)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半連續(xù)式氣固液三相反應(yīng)裝置，其特征在于，所述模擬氣源包括氮?dú)馄?1)和二氧化硫氣瓶(2)，氮?dú)馄?1)的出口和二氧化硫氣瓶(2)的出口分別設(shè)有第一減壓閥(3)和第二減壓閥(4)，第一減壓閥(3)的出口連接有第一管路，第二減壓閥(4)的出口連接有第二管路，第一管路和第二管路匯合后與第一筒體(17)上的氣體入口(17
?
1)連接，第一管路和第二管路上分別設(shè)有第一流量計(jì)(5)和第二流量計(jì)(6)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半連續(xù)式氣固液三相反應(yīng)裝置，其特征在于，還包括氣泵(7)，氣泵(7)的出口通過(guò)管路與曝氣管(20)連接，氣泵(7)與曝氣管(20)連接的管路上設(shè)有第三流量計(jì)(8)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半連續(xù)式氣固液三相反應(yīng)裝置，其特征在于，氣體凈化系統(tǒng)包括緩沖瓶(15)和吸收瓶(16)，緩沖瓶(15)的入口通過(guò)管路與第一筒體(17)上的氣體出口(17
?
2)連接，緩沖瓶(15)的入口與氣體出口(17
?
2)連接的管路上設(shè)有第四流量計(jì)(14)，緩沖瓶(15)的出口通過(guò)管路與吸收瓶(16)連接。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種半連續(xù)式氣固液三相反應(yīng)裝置，其特征在于，反應(yīng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括儀表安裝板(18
?
1)和檢測(cè)元件，儀表安裝板(18
?
1)安裝于第二筒體(18)的內(nèi)腔，儀表安裝板(18
?
1)上開(kāi)設(shè)有物料流通通孔(18
?1?
2)和用于安裝所述檢測(cè)元件的儀表安裝孔(18
?1?
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：房孝維，余昭，趙愛(ài)民，李念震，劉濤，曹紅梅，周宇，何育東，李興華，陶明，秦星，牛冠濤，孟令海，何仰朋，吳曉龍，李楠，宦宣州，王韶暉，李標(biāo)，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：華能萊蕪發(fā)電有限公司華能山東發(fā)電有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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