[发明专利]利用容量法测量气固化学反应速率的测试装置及测试方法

摘要

一种利用容量法测量气固化学反应速率的测试装置及测试方法，属于化学反应工程领域。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大部分组成。使用真空泵对中间储气罐和气固反应罐抽真空，除去残留其中的气体，关闭真空电磁阀，向中间储气罐通入指定压力的待测气体，计算气体的摩尔数，关闭待测气饿电磁阀，然后对罐内进行控温，当达到反应条件时，打开其均压电磁阀，向气固反应罐内通入反应气体，当压力平衡时，关闭均压电磁阀，通过监测气固反应罐内气体的压力随时间的变化获得化学反应的速率。本发明装置测试过程手动或者自动皆可，控温与测温的精度相对较高，操作容易，实施方便。

主权项

一种利用容量法测量气固化学反应速率的测试装置，其特征是该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大部分组成；其中测试装置的待测气系统由待测气气瓶（1）、气体减压阀（2）、待测气电磁阀（3）和待测气连接法兰（4）组成；气体减压阀（2）通过高压密封螺纹与待测气气瓶（1）相连，待测气电磁阀（3）通过管路与气体减压阀（2）和待测气连接法兰（4）相连，待测气连接法兰（4）用于待测气系统与中间储气罐（5）的连接；测试装置的真空系统由真空连接法兰（11）、真空电磁阀（12）和真空泵（13）组成；真空系统通过真空连接法兰（11）与中间储气罐（5）相接，真空泵（13）、真空电磁阀（12）和真空连接法兰（11）通过管路相连；测试装置的气体测量系统由中间储气罐（5）、中间储气罐热电偶套管（6）、中间储气罐热电偶（7）、均压连接法兰（8）、中间储气罐测压连接法兰（9）和中间储气罐压力传感器（10）组成；中间储气罐热电偶（7）放在中间储气罐热电偶套管（6）内，中间储气罐热电偶套管（6）伸入中间储气罐（5）内，通过焊接工艺与中间储气罐（5）连接在一起，中间储气罐压力传感器（10）通过中间储气罐测压连接法兰（9）与中间储气罐（5）相连，中间储气罐（5）通过均压连接法兰（8）与均压电磁阀（14）相连；测试装置的气固反应系统由均压电磁阀（14）、反应罐压力传感器（15）、气固反应罐下端（21）、气固反应罐上端（22）、气体测温电偶套管（23）、气体测温热电偶（24）组成；气体测温热电偶（24）放在气体测温电偶套管（23）内，气体测温电偶套管（24）放入气固反应罐下端（21）内，气固反应罐上端（22）与气固反应罐下端（21）用连接法兰（20）密封；反应罐压力传感器（15）通过螺纹安装在气管上；测试装置的气体加热系统由加热丝（27）、均热金属片（26）、控温热电偶（25）、加热线（19）和控温仪表（18）组成；加热丝（27）通过绝缘材料均匀缠绕在均热金属片（26）内部，通过加热线（19）与控温仪表（18）相连，控温热电偶（25）放在均热金属片（26）内部，与气固反应罐下端（21）紧密接触，均热金属片（26）环绕在气固反应罐下端（21）外围，其底端通过金属压边工艺切合在一起，均热金属片（26）将加热丝（27）产生的热量均匀分布在气固反应罐下端（21）的外壁；测试装置数据采集系统由采集与控制电路板（17）和主控制电脑（16）组成；采集与控制电路板（17）将中间储气罐热电偶（7）、气体测温热电偶（24）、中间储气罐压力传感器（10）和反应罐压力传感器（15）传入的电压或电流模拟信号转化为数字信号后传入主控制电脑（16）作为计算数据；当压力条件满足设定要求时，主控制电脑（16）向采集与控制电路板（17）发送数字开关指令，采集与控制电路板（17）将数字信号转化为电压信号，驱动待测气电磁阀（3）、真空电磁阀（12）或均压电磁阀（14）打开或闭合，实现程序的自动控制。