[发明专利]一种同步制取和定量测量SO3

说明书

本发明提供了一种同步制取和定量测量SO₃的系统包括：配气系统、反应测量系统、冷却吸收系统、尾气测量系统和真空系统，通过催化测量一体腔的设计实现了SO₃制备和测量的同步进行，避免了SO₃吸附、反应和形态变化；且一体腔中空室和催化室的设计实现了相同实验环境(温度/压力)下对未催化(初始状态)和发生催化氧化两种情况下的SO₂/SO₃光谱测量。

技术领域

本发明涉及SO₃制取和定量测量装置制造技术领域，具体而言，涉及一种同步制取和定量测量SO₃的系统。

背景技术

如何精准的对SO₃定量测量对环境检测等具有重要意义。现有研究采用激光吸收光谱技术同步测量SO₂和SO₃，包括激光测量光路，高温管式炉和多次反射测量气腔。待测气体(SO₂/SO₃)通入多次反射腔后由下游真空泵抽离进而形成稳定流动，QCL激光测量气体吸收光谱，数据传输至电脑处理信号得到气体的吸收光谱和物性参数(Hieta T,MerimaaM.Simultaneous detection of SO₂,SO₃ and H₂O using QCL spectrometer forcombustion applications[J].Applied Physics B,2014,117(3):847-854)。但是其中SO₃气体制备和测量系统分离，导致SO₃从制备系统进入测量系统过程中导致浓度变化，主要由于SO₃温度降低时易液化且极易与H₂O反应形成H₂SO₄，因此难以定量控制。并且该论文中采用SO₂催化氧化制备SO₃，由于不同类型催化剂性质不同，反应转化率未知，因此导致制备的SO₃浓度未知。其中明确提到无法通过调节SO₂/O₂进气流量和催化剂量与分布来定量得到SO₃。其他检测系统包括激光测量光路，高温管式炉，单光程测量气腔和气路控制系统。待测气体(SO₂/SO₃)通过气路控制系统调控形成稳定流动，该系统采用两支波长分别为7.50和7.16微米的QCL激光器分别测量SO₂和SO₃，激光穿过测量腔后被探测器接收从而测量得到待测气体吸收光谱。该系统中SO₃是将高纯氮气通入SO₃液体中加压至122atm，制取SO₃饱和的SO₃/N₂混合气体，但本方法由于需要在极高压条件下进行，因此危险系数较高(Rawlins WT,Hensley J M,Sonnenfroh D M,et al.Quantum cascade laser sensor for SO₂ andSO₃ for application to combustor exhaust streams[J].Applied Optics,2005,44(31):6635-43)。更有其他相关的研究，如测量系统由激光测量光路，单光程测量气腔和多光程参考气腔组成。该系统通过测量4.1微米波长处的SO₂和SO₃吸收光谱，从而测量得到两种气体浓度，其中SO₃是通过SO₂和O₂催化氧化制取，使用的是商用的催化氧化容器，未给出型号和结构(Tokura A,Tadanaga O,Nishimiya T,et al.Investigation of SO₃absorption line for in situ gas detection inside combustion plants using a ₄-μm-band laser source[J].Appl Opt,2016,55(25):6887-6892)。其中采用激光吸收光谱测量SO₃非常困难，主要原因是SO₃光谱数据库不完整，且SO₃测量环境中一般含有SO₂，两者吸收光谱重叠严重，难以在两者浓度均未知时解耦分离。