[发明专利]一种沥青烟挥发物含量收集测定装置及其测定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种沥青烟发生、收集装置及含量测定方法，尤其是一种利用氮气将挥发的沥青烟带入玻璃纤维滤筒并被吸收，后进入气体吸收瓶并测定沥青烟挥发量的方法。

背景技术

沥青烟是沥青热解或燃烧产生的低分子量组分的蒸气形成的气溶胶。沥青特别是煤沥青受热时所释放的沥青烟中含有大量稠环化合物，文献报导这些稠环化合物的主要成分中含有蒽、菲、苯并[a]芘等致癌物，美国环境保护署(EPA)重点监测的16种致癌性多环芳烃都是煤沥青烟中的可检测到的成分，这些物质对操作人员和环境会带来严重危害。对沥青在受热条件下，挥发的沥青烟含量测定，以及将该沥青烟完全收集，以进行后续有毒组分分析，是沥青应用中必不可少的内容。

公开号为CN102426146A的一种“沥青烟尘含量测定方法及其沥青烟尘的采样装置”，采用的是在密闭容器中、加热条件下，以干燥空气为载气将沥青烟导入聚丙烯棉吸附材料中，用低温真空干燥箱去除聚丙烯棉所吸收水分，通过实验前后聚丙烯棉的增重来测定沥青烟的挥发量。

公开号为CN103134915A的“一种密闭沥青烟研究装置”发明专利，采用密闭试验箱，内有沥青锅、搅拌器等设备，沥青锅通过电加热套加热，沥青锅中的沥青通过搅拌器搅拌，搅拌器上部装有搅拌罩以避免沥青飞溅，载气从密闭箱上部通入，气体出口设在密闭箱中部，气体出口与大气采样仪相连，大气采样仪内U型管吸附质及吸收瓶中吸收液吸收挥发的沥青烟，发明者用该装置研究加热温度、加热时间、搅拌速率等因素对沥青烟挥发量的影响。

对于沥青烟含量测定，上述专利均采用直接重量法，即在加热或包含搅拌的条件下，采用一定的收集装置收集挥发的沥青烟，通过测定收集装置的增重来得到沥青烟的挥发量。装置对沥青烟收集的完全程度以及如何处理收集的水分将影响直接重量法的准确性。

在受热条件下，沥青中低分子量组分因其气相含量低于其饱和蒸气压而挥发，沥青烟具有强粘结性，气相条件下会因分子碰撞而粘结于容器器壁或其他接触物上；更为严重的是在容器的出口处及后面连接的导管处，常因温度的急剧降低和管径变小，挥发的沥青烟会大量粘结于器壁和导管壁上，难于收集和处理，带来较大误差。如上述专利未对沥青烟的发生装置做具体说明如何将沥青烟较完全导入后续吸收装置。装置中的搅拌器罩、密闭器壁、密闭器气体出口处及导气管理论上都会对沥青烟产生粘结作用，致使部分沥青烟不能被收集，因此影响了沥青烟挥发量的测定，进而影响到后续的组分分析。

另一方面，沥青中水分含量在0.5～3％左右。沥青受热时，沥青烟与沥青中的水分一同挥发，水分会被后续的收集装置所吸收，如何高效地除去收集装置中的水分而不影响沥青烟的收集是个棘手、繁琐的工作。如上述发明采用真空冷冻干燥的办法脱除聚丙烯棉中所吸收的水分，未阐述将吸附装置中水分脱除的方法。若不能将收集装置中的水分高效除去，则水分会影响沥青烟的测定结果，极值条件下，理论误差可能高达30％。

发明内容

针对上述沥青烟测定和收集过程中所存在的问题，本发明提供一种沥青烟挥发物含量收集测定装置及其测定方法。

一种沥青烟挥发物含量收集测定装置，由沥青烟发生部分、沥青烟收集部分和尾气处理部分连通并密封构成，其特征在于：

所述沥青烟发生部分是在管式反应器的外周设置有管式加热炉及其热电偶温控仪TIC，在管式反应器的一端连通有高压氮气源及其气体流量计，另一端连通有沥青烟收集容器；所述管式反应器由不锈钢管及与之连接的不锈钢管变径接头构成；

所述沥青烟收集部分是一个沥青烟收集容器(5)，该沥青烟收集容器(5)是由玻璃纤维滤筒套及其两端头设置的玻璃纤维滤筒套接头构成，并在两个玻璃纤维滤筒套接头的两端头连通有两个不锈钢管变径接头；其中一个不锈钢管变径接头的一端与管式反应器出口连通，另一端与尾气吸收瓶连通；所述沥青烟挥发物含量收集测定装置中，所述不锈钢管及与之相连的沥青烟收集容器中的两个不锈钢管变径接头、两个玻璃纤维滤筒套接头及玻璃纤维滤筒均为管式、可拆卸部件；

所述尾气处理部分是由尾气吸收瓶构成。

基于上述技术方案，进一步的技术特征如下。

所述高压氮气源的氮气是沥青烟导入管式反应器的载气。

所述管式加热炉的加热温度是150-250℃之间。

所述管式反应器由不锈钢管及与之连接的不锈钢管变径接头构成，所述不锈钢管的内径是10～60毫米，长度是5～20厘米。

所述两个玻璃纤维滤筒套接头内设置有耐高温衬垫。

所述沥青烟收集容器的长度是10～60毫米。