[发明专利]一种气液吸收反应动力学研究装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种气液吸收反应动力学研究装置。

背景技术

一直以来气液吸收反应都受到广泛的研究。例如CO₂和醇胺的吸收反应，H₂S和硫酸铁的吸收反应，O₂和亚硫酸钠的吸收反应，硫酸选择性吸收异丁烯反应等。反应动力学研究对于反应过程中反应器的设计、反应现象预测等有至关重要的作用，动力学的实验研究是可以获得计算工业过程的参数，以及对某一种吸收模型进行校核或揭示出各种反应因素影响。Danckwerts(McGraw-Hill，1970)andDoraiswamyandSharma(JohnWiley，1984)较早的提出了气液反应体系的传质理论和模型。

目前，用于气液吸收反应动力学研究的实验装置很多，主要有层流射流吸收装置、搅拌釜装置和停留装置等。对于搅拌釜装置而言，由于液体在装置中的量是恒定的，因此吸收实验中液体对气体的吸收能力不断下降，吸收过程不稳定，且搅拌会使气液接触面产生波动，从而导致计算过程出现误差，因而这种装置得到的实验数据误差较大。使用停留装置进行研究时，由于反应速率太快，且反应过程不可逆，因而该装置得到的实验数据误差也偏大。层流射流吸收装置中气液吸收稳定，测量数据误差小，但该吸收器结构复杂，操作繁琐，不利于实际应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于气液吸收反应的动力学研究装置，该装置吸收过程稳定，测量数据可靠性高，且装置结构简单，便于操作。

本发明所述气液吸收反应动力学研究装置，包括气体流量计、液体流量计、原液储槽、吸收后溶液储槽、缓冲器、蠕动泵、恒温控制器、饱和器、湿壁柱吸收器、冷凝器、干燥器和气相色谱分析仪。气体先经由流量计至恒温控制器加热，再经过饱和器后从湿壁柱吸收器的底部进入，与液体反应后由吸收器上部流出，经冷凝器和干燥器冷凝干燥后，一部分气体进气相色谱分析，一部分气体直接排空。液体从原液储槽先由蠕动泵送至缓冲罐，后经恒温控制器加热，再进入吸收器与气体逆流接触反应，最后溶剂由湿壁柱吸收室底部流出进入溶液储槽。

本发明所述湿壁柱吸收器有内外两个玻璃罩，大、小玻璃罩之间通入恒温水以维持反应温度，小玻璃罩中间有一根空心不锈钢圆柱，圆柱上部开有一圈溢流口，液体从吸收器底部进入不锈钢圆柱内部后，从溢流口流出，沿着不锈钢圆柱外壁从上向下流动，形成薄膜吸收液，与从吸收器底部通入的气体逆流接触，气体被溶液吸收。

本发明所述吸收器中间的空心不锈钢圆柱顶端设置一个圆柱形的罩冒。

本发明所述饱和器和吸收器之间连接有液封装置。

本发明所述湿壁柱吸收器上部插有热电偶，用来测量气液吸收反应的温度；吸收器上部一边的气体出口连接压力表，测量吸收器内的气体压力。

本发明所述恒温控制器是热管式恒温水浴，内置上下两排热管，上排热管走气体，下排热管走液体，温控仪控制水浴温度，通过的气体和液体可以被预热到恒定温度。被预热的气体和液体从恒温控制器的底部出来，分别进入饱和器和吸收器。恒温控制器下部出水口经由蠕动泵与湿壁柱吸收器外玻璃罩下部进水口连接，恒温控制器上部进水口与湿壁柱吸收器外玻璃罩上部出水口连接，利用泵将恒温控制器内的恒温水通入湿壁柱吸收器玻璃罩夹层内做循环，保持湿壁柱吸收室温度。

本发明所述气体进口与气体流量计连接，气体流量计再与恒温控制器气体热管进口连接，干燥器出口连接气体流量计，流量计出口接放空管和分析仪。

本发明所述缓冲罐出口与液体流量计连接，液体流量计出口与恒温控制器液体热管进口连接。

本发明所述原液储槽和吸收后溶液储槽通过阀门连接，可以实现吸收液的循环吸收。

本发明的研究装置结构简单，便于操作，可随时对数据进行采集，数据结果具有可重复性。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

图1是实施例气液吸收反应动力学研究装置示意图。

图中1-气体进口，2-进口气体流量计，3-缓冲器，4-蠕动泵，5-原液储槽，6-液体流量计，7-恒温控制器，8-温控仪，9-湿壁柱吸收器，10-蠕动泵，11-饱和器，12-液封装置，13-冷凝器，14-溶液储槽，15-冷凝水储槽，16-出口气体流量计，17-干燥器，18-气体出口，19-气相色谱分析仪。

图2是实施例中湿壁柱吸收器示意图。