一种半连续式气固液三相反应装置及其使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种半连续式气固液三相反应装置及其使用方法，反应装置主要包括：反应物进料系统、气固液三相反应系统、反应实时监测系统及气体净化系统。本发明专利技术反应装置可用于模拟气固液三相反应过程，提供两种气固液三相反应方式：喷淋式反应、鼓泡式反应。以曝气管曝气进行气动搅拌，无需机械搅拌装置。此外，本装置用于烟气脱硫时，可深度模拟吸收塔真实反应状态；并可实现对脱硫系统脱硫效率、浆液氧化程度、浆液起泡定量研究及石膏晶体生长情况的研究。研究。研究。

【技术实现步骤摘要】
一种半连续式气固液三相反应装置及其使用方法


[0001]本专利技术属于化工
，涉及一种半连续式气固液三相反应装置及其使用方法。

技术介绍

[0002]火电厂烟气脱硫目前主要以石灰石
‑
石膏湿法脱硫工艺为主，此工艺过程涉及气固液三相反应，反应复杂，主要反应可归结为：
[0003][0004][0005][0006][0007][0008]烟气中气态的SO2被吸收塔上部喷嘴喷射出的石灰石浆液吸收，得到H
+
、及并随浆液落入底部的浆池中。生成的H
+
进一步溶解CaCO3得到Ca
2+
；生成的及在浆池中会在吸收塔底部通入的氧化空气作用下发生氧化生成与石灰石溶解得到的Ca
2+
结合会得到石膏(CaSO4·
2H2O)。
[0009]气固液三相反应复杂，涉及多种相态(包括反应物、生成物)，影响因素众多。专利技术一种气固液三相反应装置以模拟真实三相反应对于捕捉反应过程中的关键参数及各因素变化对反应系统各指标的影响等具有重要影响。

技术实现思路

[0010]为解决现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种半连续式气固液三相反应装置及其使用方法，本专利技术能够模拟火电厂烟气脱硫中真实的三相反应，有利于研究者捕捉反应过程中的关键参数及各因素变化对反应系统各指标的影响。
[0011]本专利技术采用的技术方案如下：
[0012]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0013]一种半连续式气固液三相反应装置，包括第一筒体、第二筒体、底部连通段、加热控温装置、曝气管、反应实时监测系统、模拟气源、气体净化系统、循环泵和喷嘴，第一筒体采用无下底的筒体结构，第二筒体采用无上底和无下底的筒体结构，第一筒体的下端和第二筒体的下端通过底部连通段连通，第二筒体，喷嘴设置于第一筒体内腔的顶部，第一筒体的顶部在喷嘴的上方设有气体出口，气体净化系统与气体出口连接，第一筒体上在喷嘴的下方设有气体入口，模拟气源与气体入口连接；
[0014]反应实时监测系统的检测部设置于第二筒体内并浸入第二筒体内的液体内；
[0015]曝气管设置于底部连通段内，循环泵的入口与底部连通段的内腔连通，循环泵的出口与喷嘴连接；
[0016]第一筒体的下端、第二筒体的下端以及底部连通段设置于加热控温装置中。
[0017]优选的，第一筒体是透明的，第一筒体上从上至下设有刻度。
[0018]优选的，所述模拟气源包括氮气瓶和二氧化硫气瓶，氮气瓶的出口和二氧化硫气瓶的出口分别设有第一减压阀和第二减压阀，第一减压阀的出口连接有第一管路，第二减压阀的出口连接有第二管路，第一管路和第二管路汇合后与第一筒体上的气体入口连接，第一管路和第二管路上分别设有第一流量计和第二流量计。
[0019]优选的，本专利技术半连续式气固液三相反应装置还包括气泵，气泵的出口通过管路与曝气管连接，气泵与曝气管连接的管路上设有第三流量计。
[0020]优选的，气体净化系统包括缓冲瓶和吸收瓶，缓冲瓶的入口通过管路与第一筒体上的气体出口连接，缓冲瓶的入口与气体出口连接的管路上设有第四流量计，缓冲瓶的出口通过管路与吸收瓶连接。
[0021]优选的，反应实时监测系统包括仪表安装板和检测元件，仪表安装板安装于第二筒体的内腔，仪表安装板上开设有物料流通通孔和用于安装所述检测元件的仪表安装孔，所述检测元件安装于所述仪表安装孔中，所述检测元件的检测端作为反应实时监测系统的检测部。
[0022]优选的，所述检测元件包括温度计、pH计、氧化还原电极和溶氧仪中的至少一种。
[0023]本专利技术如上所述的半连续式气固液三相反应装置的使用方法，包括如下过程：
[0024]从第二筒体的上端向底部连通段内加入已配置好的浆液，至浆液液面位于第一筒体和第二筒体内，并使反应实时监测系统的检测部浸入第二筒体内的浆液中；开启加热控温装置，将浆液加热至预设温度；向曝气管内输送空气，利用空气进行曝气；开启循环泵，将浆液输送给喷嘴并从喷嘴向下雾化喷出；通过反应实时监测系统实时监测浆液的数据；
[0025]通过模拟气源向第一筒体内输送模拟烟气，所述模拟烟气包含二氧化硫和惰性气，使模拟烟气达到预设流速以及使二氧化硫达到设浓度；从气体入口进入的模拟烟气与从喷嘴雾化喷出的浆液相接触并进行反应，反应后的模拟烟气经气体出口排出并进入气体净化系统，通过气体净化系统将模拟烟气中剩余的二氧化硫吸收；当模拟烟气与浆液反应达到预设时间后，调节模拟气源，使模拟气源仅输出惰性气，停止向曝气管内输送空气以及关闭循环泵，直至第一筒体内的已有气体被惰性气全部置换，关闭模拟气源；
[0026]获取实验结果。
[0027]优选的，所述实验结果包括脱硫效率、浆液氧化程度、浆液起泡高度、泡沫稳定性和石膏晶体生长情况；
[0028]脱硫效率η如下：
[0029][0030]其中，V
烟气
为模拟烟气的流量，单位为L/min；为模拟烟气中二氧化硫浓度，单位为mol/L；t为模拟烟气与浆液反应的预设时间，单位为min；c
亚硫酸盐
为模拟烟气与浆液反应达到预设时间后、气体净化系统的吸收液中亚硫酸盐的浓度，单位为mol/L；V
吸收液
为模拟烟气与浆液反应达到预设时间后、气体净化系统中吸收液的体积，单位为L；
[0031]浆液氧化程度α如下：
[0032][0033]其中，c
亚硫酸盐
为模拟烟气与浆液反应达到预设时间后、浆液中亚硫酸盐的浓度，单位为mol/L；V
浆液
为模拟烟气与浆液反应达到预设时间后、浆液的体积，单位为L；
[0034]浆液起泡高度为模拟烟气与浆液反应达到预设时间后泡沫层高度，单位为cm；泡沫稳定性以模拟烟气与浆液反应达到预设时间后消泡的速度进行表征，单位为cm/s；
[0035]石膏晶体生长情况包括石膏晶体的形状、大小和生长速度。
[0036]优选的，在获取石膏晶体生长情况时，待模拟烟气与浆液反应达到预设时间后，继续通过曝气的方式搅拌浆液，并每隔预设时间用显微镜观察石膏晶体的生长情况。
[0037]本专利技术具有以下有益效果：
[0038](1)可用于模拟气固液三相反应过程，且提供两种气固液三相反应方式：其一为喷淋式反应，喷淋式反应在第一筒体内进行；其二为鼓泡式反应，通过曝气管向底部连通段内曝气可实现。同时本专利技术还能够以曝气管曝气进行气动搅拌，不需要机械搅拌装置。(2)本装置用于烟气脱硫时，可深度模拟吸收塔真实反应状态；并可实现对脱硫系统脱硫效率、浆液氧化程度、浆液起泡定量研究及石膏晶体生长情况的研究。可以看出，本专利技术能够模拟火电厂烟气脱硫中真实的三相反应，有利于研究者捕捉反应过程中的关键参数及各因素变化对反应系统各指标的影响。
附图说明
[0039]图1为本专利技术实施例半连续式气固液三相反应装置的系统组成图。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半连续式气固液三相反应装置，其特征在于，包括第一筒体(17)、第二筒体(18)、底部连通段(19)、加热控温装置(13)、曝气管(20)、反应实时监测系统、模拟气源、气体净化系统、循环泵(9)和喷嘴(10)，第一筒体(17)采用无下底的筒体结构，第二筒体(18)采用无上底和无下底的筒体结构，第一筒体(17)的下端和第二筒体(18)的下端通过底部连通段(19)连通，第二筒体(18)，喷嘴(10)设置于第一筒体(17)内腔的顶部，第一筒体(17)的顶部在喷嘴(10)的上方设有气体出口(17
‑
2)，气体净化系统与气体出口(17
‑
2)连接，第一筒体(17)上在喷嘴(10)的下方设有气体入口(17
‑
1)，模拟气源与气体入口(17
‑
1)连接；反应实时监测系统的检测部设置于第二筒体(18)内并浸入第二筒体(18)内的液体内；曝气管(20)设置于底部连通段(19)内，循环泵(9)的入口与底部连通段(19)的内腔连通，循环泵(9)的出口与喷嘴(10)连接；第一筒体(17)的下端、第二筒体(18)的下端以及底部连通段(19)设置于加热控温装置(13)中。2.根据权利要求1所述的一种半连续式气固液三相反应装置，其特征在于，第一筒体(17)是透明的，第一筒体(17)上从上至下设有刻度(12)。3.根据权利要求1所述的一种半连续式气固液三相反应装置，其特征在于，所述模拟气源包括氮气瓶(1)和二氧化硫气瓶(2)，氮气瓶(1)的出口和二氧化硫气瓶(2)的出口分别设有第一减压阀(3)和第二减压阀(4)，第一减压阀(3)的出口连接有第一管路，第二减压阀(4)的出口连接有第二管路，第一管路和第二管路汇合后与第一筒体(17)上的气体入口(17
‑
1)连接，第一管路和第二管路上分别设有第一流量计(5)和第二流量计(6)。4.根据权利要求1所述的一种半连续式气固液三相反应装置，其特征在于，还包括气泵(7)，气泵(7)的出口通过管路与曝气管(20)连接，气泵(7)与曝气管(20)连接的管路上设有第三流量计(8)。5.根据权利要求1所述的一种半连续式气固液三相反应装置，其特征在于，气体净化系统包括缓冲瓶(15)和吸收瓶(16)，缓冲瓶(15)的入口通过管路与第一筒体(17)上的气体出口(17
‑
2)连接，缓冲瓶(15)的入口与气体出口(17
‑
2)连接的管路上设有第四流量计(14)，缓冲瓶(15)的出口通过管路与吸收瓶(16)连接。6.根据权利要求1所述的一种半连续式气固液三相反应装置，其特征在于，反应实时监测系统包括仪表安装板(18
‑
1)和检测元件，仪表安装板(18
‑
1)安装于第二筒体(18)的内腔，仪表安装板(18
‑
1)上开设有物料流通通孔(18
‑1‑
2)和用于安装所述检测元件的仪表安装孔(18
‑1‑

【专利技术属性】
技术研发人员：房孝维，余昭，赵爱民，李念震，刘涛，曹红梅，周宇，何育东，李兴华，陶明，秦星，牛冠涛，孟令海，何仰朋，吴晓龙，李楠，宦宣州，王韶晖，李标，
申请(专利权)人：华能莱芜发电有限公司华能山东发电有限公司，
类型：发明
国别省市：