CN105967150A - 一种铂催化剂制取so3气体的设备及方法 - Google Patents
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Abstract
一种铂催化剂制取SO3气体的设备及方法，该设备以铂金属丝为催化剂，网状编织并分层布置在竖直放置的550℃反应炉内，通过在催化剂存在的条件下氧化SO2制取SO3，气体垂直掠过催化剂层，以反应炉进出口流量阀门调节反应时间和出口气体流量；该方法极大提高了SO3的生成率及稳定性，使其能够满足大流量的SO3气体需求，可以灵活调节SO3气体流量，尤其适用于模拟烟气的制取；该设备采用网状分层布置铂催化剂，使气体与催化剂充分接触，保证反应速率以及生成气体量；该方法及设备可以广泛运用在实验室或中试试验台制取模拟烟气的领域。
Description
技术领域
本发明属于SO3气体制取技术领域，具体涉及一种铂催化剂制取SO3气体的设备及方法。
背景技术
当锅炉燃用含硫的燃料时，燃烧后形成的SO2有一部分会进一步被氧化成SO3，且与烟气中的水蒸汽结合形成硫酸蒸气。这些气态的硫酸蒸气在温度低于酸露点温度时即会凝结，如在锅炉的低温受热面和烟道等表面凝结形成硫酸溶液，硫酸溶液与金属反应导致金属腐蚀，称低温腐蚀。低温腐蚀对锅炉的安全运行危害性极大。为了进一步研究低温腐蚀现象，实验室内配置模拟烟气进行低温腐蚀实验具有重要意义，而实验室内配置模拟烟气中关键的一环就是制取SO3气体。
目前常用的SO3的制备方法主要分为物理方法和化学方法两大类。化学方法包括臭氧氧化法、热解NaHSO4法、催化氧化法、P2O5与浓硫酸反应法、浓硫酸脱水法，物理方法主要有发烟硫酸法和硫酸加热法等。
经过多次实验方法的尝试和探索，物理方法的转化率不稳定，难以保证持续的SO3供给，而大多数化学方法生成率较低。
发明内容
为了解决上述技术难题，本发明的目的在于提供一种铂催化剂制取SO3气体的设备及方法，既满足实验室内大流量SO3的制取要求，并提供稳定的气体供给。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种铂催化剂制取SO3气体的设备，包括O2气瓶1，与O2气瓶1连接的O2干燥器5，与O2干燥器5连接的反应室7，在O2气瓶1与O2干燥器5连接的管路上设置有O2阀门3,在O2干燥器5与反应室7连接的管路上设置有入口O2质量流量计8；还包括SO2气瓶2，与SO2气瓶2连接的SO2干燥器6，与SO2干燥器6连接的反应室7，在SO2气瓶2与SO2干燥器6连接的管路上设置有SO2阀门4，在SO2干燥器6与反应室7连接的管路上设置有入口SO2质量流量计9；所述反应室7与反应室壳体13间设置有隔热层12，反应室7出口的管路上设置阀门14和出口SO3质量流量计15，所述反应室7内布置铂催化剂10和床层热电偶11。
所述反应室7纵向布置。
所述铂催化剂10为铂金属丝网状编制而成，分四层布置在床层热电偶之间，固定在反应室7的中心支架上。
所述床层热电偶11共五个，均匀布置在反应室7内部。
一种铂催化剂制取SO3气体的方法，以铂金属丝为催化剂，网状编织并分层布置在竖直反应室7内，气体垂直掠过催化剂层；通过反应室7进出口流量阀门调节进出口气体流量；具体包括如下步骤：
步骤1：将反应室7温度升至550℃，保证各层温度均匀一致；
步骤2：打开O2阀门3、SO2阀门4将O2及SO2分别通过O2干燥器5和SO2干燥器6以目标流量通入反应室7内，使O2和SO2在铂催化剂10的催化作用下进行氧化反应；
步骤3：打开阀门14，调节出口SO3质量流量计15使出口气体流量为目标流量值。
本发明具备如下优点：
1、本发明制取SO3的设备可以灵活调节SO3气体流量，通过前后流量计同时控制反应时间和气体流量，从而可以精准地调节出口SO3气体生成量，反应炉前置的干燥器，避免生成气体中含有水蒸气而导致SO3损失。
2、本发明制取SO3的设备采用网状分层布置铂催化剂，使气体与催化剂充分接触，保证反应速率生成气体量。
3、本发明制取SO3方法极大提高了SO3的生成率及稳定性，使其能够满足大流量的SO3气体需求，尤其适用于模拟烟气的制取。
附图说明
图1为本发明设备示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的描述。
如图1所示，本实施例一种铂催化剂制取SO3气体的设备，包括O2气瓶1，与O2气瓶1连接的O2干燥器5，与O2干燥器5连接的反应室7，在O2气瓶1与O2干燥器5连接的管路上设置有O2阀门3,在O2干燥器5与反应室7连接的管路上设置有入口O2质量流量计8；还包括SO2气瓶2，与SO2气瓶2连接的SO2干燥器6，与SO2干燥器6连接的反应室7，在SO2气瓶2与SO2干燥器6连接的管路上设置有SO2阀门4，在SO2干燥器6与反应室7连接的管路上设置有入口SO2质量流量计9；所述反应室7与反应室壳体13间设置有隔热层12，反应室7出口的管路上设置阀门14和出口SO3质量流量计15，所述反应室7内布置铂催化剂140和床层热电偶11。
作为本发明的优选实施方式，所述反应室7纵向布置，内径为65mm，长度为840mm，材料为316L不锈钢，采用电加热；反应室7纵向布置可以使气体流场均匀分布，有利于反应的进行，避免SO3气体贴壁；床层热电偶11共5个，均匀布置在反应器内部，铂催化剂10为网状编制，分4层布置在床层热电偶11之间，固定在反应室7的中心支架上；反应室7与壳体反应室13之间填充100mm的隔热层12；进出口通过质量流量计控制气体流量。
本发明设备制取SO3气体的方法，以铂金属丝为催化剂，网状编织并分层布置在竖直反应室7内，气体垂直掠过催化剂层；通过反应室7进出口流量阀门调节进出口气体流量；具体包括如下步骤：
步骤1：将反应室7温度升至550℃，保证各层温度均匀一致；
步骤2：打开O2阀门3、SO2阀门4将O2及SO2分别通过O2干燥器5和SO2干燥器6以目标流量通入反应室7内，使O2和SO2在铂催化剂10的催化作用下进行氧化反应；
步骤3：打开阀门14，调节出口SO3质量流量计15使出口气体流量为目标流量值。
Claims (5)
1.一种铂催化剂制取SO3气体的设备，其特征在于：包括O2气瓶(1)，与O2气瓶(1)连接的O2干燥器(5)，与O2干燥器(5)连接的反应室(7)，在O2气瓶(1)与O2干燥器(5)连接的管路上设置有O2阀门(3),在O2干燥器(5)与反应室(7)连接的管路上设置有入口O2质量流量计(8)；还包括SO2气瓶(2)，与SO2气瓶(2)连接的SO2干燥器(6)，与SO2干燥器(6)连接的反应室(7)，在SO2气瓶(2)与SO2干燥器(6)连接的管路上设置有SO2阀门(4)，在SO2干燥器(6)与反应室(7)连接的管路上设置有入口SO2质量流量计(9)；所述反应室(7)与反应室壳体(13)间设置有隔热层(12)，反应室(7)出口的管路上设置阀门(14)和出口SO3质量流量计(15)，所述反应室(7)内布置铂催化剂(10)和床层热电偶(11)。
2.根据权利要求1所述的一种铂催化剂制取SO3气体的设备，其特征在于：所述反应室(7)纵向布置。
3.根据权利要求1所述的一种铂催化剂制取SO3气体的设备，其特征在于：所述铂催化剂(10)为铂金属丝网状编制而成，分四层布置在床层热电偶之间，固定在反应室(7)的中心支架上。
4.根据权利要求1所述的一种铂催化剂制取SO3气体的设备，其特征在于：所述床层热电偶(11)共五个，均匀布置在反应室(7)内部。
5.一种铂催化剂制取SO3气体的方法，其特征在于：以铂金属丝为催化剂，网状编织并分层布置在竖直反应室(7)内，气体垂直掠过催化剂层；通过反应室(7)进出口流量阀门调节进出口气体流量；具体包括如下步骤：
步骤1：将反应室(7)温度升至550℃，保证各层温度均匀一致；
步骤2：打开O2阀门(3)、SO2阀门(4)将O2及SO2分别通过O2干燥器(5)和SO2干燥器(6)以目标流量通入反应室(7)内，使O2和SO2在铂催化剂(10)的催化作用下进行氧化反应；
步骤3：打开阀门(14)，调节出口SO3质量流量计(15)使出口气体流量为目标流量值。
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