[实用新型]一种利用容量法测量气固化学反应速率的测试装置

说明书

技术领域

本实用新型属于化学反应工程领域，涉及利用容量法测量气固化学反应速率的测试装置，可以适于沼气净化提纯中测量气体与固体发生化学反应时的速率常数，且可获得相应的速率方程。

背景技术

在面临能源日益枯竭的时代，沼气作为一种可再生的生物质能，可以用于工业生产和人们的生活中。由于发酵产生沼气的原料不同，沼气各成分含量也不同，沼气中主要的成分是甲烷，约占50%～70%，其余为二氧化碳、氮气、氢气、氧气、硫化氢等，其特性与天然气相似，提纯净化后可直接作为燃气使用。沼气无论是用于燃烧或沼气发电，都必须对沼气进行必要的脱硫、脱碳、脱水、除尘等处理。国家和行业中对硫化氢在不同场合的浓度也做了具体的标准来实行，由于硫化氢是一种剧毒的有害腐蚀性气体，对管道、燃烧器和仪器仪表等有强烈的腐蚀作用，燃烧后产生二氧化硫，污染环境并影响人的身体健康。基于此原因，硫化氢的脱除成为沼气提纯过程中一个必不可少的环节。

目前脱硫方法主要分为干法脱硫、湿法脱硫、生物法脱硫等。湿法脱硫通常适用于处理气量大、硫含量高的沼气进行粗脱硫，其缺点是净化精度不高，一般脱除不了沼气中的有机硫；而干法脱硫相对操作简单，设备投资较小，其最大的特点是属于精脱硫，可以很好地达到国家的净化标准，而且有的干法脱硫可以脱除多种有机硫。其中干法脱硫中的氧化铁法，已经是相对传统和古老的方法，由于其相对于活性炭、分子筛等脱硫剂价格便宜，资源丰富，且可多次再生，从而在工业上得到了广泛应用。氧化铁脱硫再生方法操作简单，放在阴凉通风处即可实现较好的再生。

脱硫反应速率的快慢决定了原料的投放周期、产品的输出产量以及反应罐的大小，直接影响企业一次性的投资和运行维护的成本，高效的反应速率对于降低能耗、提高效率和增加利润具有重要的意义，所以，测量化学反应速率和获得其相应的速率方程是解决上述问题的重要措施。

发明内容

本实用新型的目的在于开发利用容量法测量氧化铁脱硫剂与硫化氢气反应速率的测试装置，通过等容变压方式在保证气体体积不变的条件下通过高精度压力传感器能够对气体压强进行实时动态测量，避免了传统等压法测量体积无法实现自动化的弊端，减少了劳动成本，提高了效率，具有实时性与可靠性。

一种利用容量法测量气固化学反应速率的测试装置，是利用等容法采用缓冲容器分步测量进气或分步测量出气的方式对反应物或生成物进行控制进出，通过监测化学反应中气体的压强变化适时计算出反应物的消耗速率或生成物的产出速率，进而计算出化学反应过程的速率常数和反应速率方程。该测试装置共由待测气系统、真空系统、气体测量系统、气固反应系统、加热系统和数据采集系统六部分组成。

其中测试装置待测气系统由待测气气瓶、气体减压阀、待测气电磁阀和待测气连接法兰组成。待测气气瓶用于盛放参加化学反应的气体，由于气瓶压力较高，需要经过气体减压阀将压力减至化学反应操作所需压力，气体减压阀通过高压密封螺纹与待测气气瓶相连。待测气电磁阀由程序控制打开或关闭，用于控制经过减压的待测气进入中间储气罐，待测气电磁阀通过管路与气体减压阀和待测气连接法兰相连，待测气连接法兰用于连接待测气系统和中间储气罐。

测试装置真空系统由真空连接法兰、真空电磁阀和真空泵组成。真空系统通过真空连接法兰与中间储气罐相接，用于将中间储气罐抽真空，排除残留气体的影响。真空泵、真空电磁阀和真空连接法兰通过管路相连，真空电磁阀由程序来控制打开或关闭。

测试装置气体测量系统由中间储气罐、中间储气罐热电偶套管、中间储气罐热电偶、均压连接法兰、中间储气罐测压连接法兰和中间储气罐压力传感器组成。中间储气罐热电偶放在中间储气罐热电偶套管内，中间储气罐热电偶套管伸入中间储气罐内，通过焊接工艺与中间储气罐连接在一起，中间储气罐热电偶用于测量中间储气罐内气体的温度。中间储气罐压力传感器通过中间储气罐测压连接法兰与中间储气罐相连，用于测量中间储气罐内气体的压力。中间储气罐通过均压连接法兰与均压电磁阀相连。

测试装置气固反应系统由均压电磁阀、反应罐压力传感器、气固反应罐、气体测温电偶套管、气体测温热电偶组成；气体测温热电偶放在气体测温电偶套管内，气体测温电偶套管放入气固反应罐上部内，通过焊接工艺与气固反应罐连接在一起，气体测温热电偶用于测量气固反应罐上部空间气体的温度；反应罐压力传感器安装在导气管上方，用于测量气固反应罐内气体的压力。