CN111122553A - 转化装置 - Google Patents

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CN111122553A CN202010003463.9A CN202010003463A CN111122553A CN 111122553 A CN111122553 A CN 111122553A CN 202010003463 A CN202010003463 A CN 202010003463A CN 111122553 A CN111122553 A CN 111122553A
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花友文
盛伟明
黄伟
刘中化
王天阳
谭燕
曾文勤
陈小平
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Abstract

本发明提供了转化装置，所述转化装置包括主体和加热器；所述主体内被上下设置的分别具有通孔的第一阻挡体和第二阻挡体分为自上而下地第一部分、第二部分和第三部分；钼颗粒设置在所述壳体内的第二部分内，并在上下方向分别被所述第一阻挡体和第二阻挡体阻挡，第一部分与第三部可以促使气体形成等压面，保障气体均匀穿过第二部分；第二部分采用大容量、长流程、低压阻设计。本发明具有转化效率高、防阻塞、使用寿命长、可靠性好等优点。

Description

转化装置
技术领域
本发明涉及气体分析，特别涉及催化转化装置。
背景技术
催化转化+化学发光法是活性氮氧化物检测的常规方法，其测量流程分为两步：1)将活性氮氧化物催化转化为NO，常规采用Mo催化颗粒；2)NO与过量O3进行化学发光反应，通过监测光子强度来标定样气中的活性氮氧化物浓度。在催化转化反应过程中催化剂Mo会被氧化形成粉末状Mo的氧化物，或富集在Mo颗粒物表面，或掉落在钼反应室内，导致转化炉内催化剂的钝化以及转化炉的阻塞，所以催化转化炉的转化效率、稳定性是化学发光法氮氧化物分析的核心指标。
同时，氮氧化物分析仪根据监测的氮氧化物种类不同又可分为NOx分析仪与NOy分析仪，NOx分析仪用于监测环境空气中的NO/NO2浓度，NOy分析仪则是用于监测环境中的活性氮氧化物总和，而环境中的活性氮氧化物存在形式有气态和颗粒物态，所以用于NOy分析仪的转化炉对抗堵塞，催化转化效率提出更高的需求。现有技术中，NOy分析仪的催化转化炉常规借用NOx分析仪的钼转化炉，通过改变钼转化炉的采样位置实现NOy的监测。现有的钼转化炉研究也较多，如：
CN208847704U，钼转化炉采用钼丝填充，并进行压缩处理；钼转化区域分成三个阶段，阶段之间采用气体阻挡片，来保证催化反应的接触面积。，
CN201740739U，钼转化炉采用钼片填充，并在出气管控增设过滤网，实现过滤功能，防止气路阻塞。
CN201188067Y，钼转化炉的催化器以片状不锈钢网为载体通过环氧树脂负载钼酸盐颗粒物。
CN102608105A，活性氮化合物转化装置加热模块为圆柱形，转化炉为一根盘管，内部填充钼颗粒物，紧密盘绕在加热模块上，加热模块的温度为300℃～400℃。
聚光科技的NOx分析仪的钼转化炉采用如下结构，将钼颗粒填充到焊接罐中，同时配有一个进气管一个出气管，在进/出气管端部设有滤网防止气管堵塞。在炉体的外部一般依次包裹加热套以及保温层，提供催化反应需要的温度。
可见，现有的钼转化炉应用于NOy分析仪，核心技术有问题：
1.直接采样，系统气阻增加快，容易阻塞；
2.转化组分复杂，转化效率下降快，导致其使用寿命降低；
3.催化剂的使用效率低。
发明内容
为解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种转换率高、连续工作时间长的转化装置。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
转化装置，所述转化装置包括主体和加热器；所述主体包括：
第一阻挡体、第二阻挡体及壳体，所述壳体内被上下设置的分别具有通孔的第一阻挡体和第二阻挡体分为自上而下的第一部分、第二部分和第三部分；
钼颗粒，所述钼颗粒设置在所述壳体内的第二部分内，并在上下方向分别被所述第一阻挡体和第二阻挡体阻挡，形成催化转化区；
第一管和第二管，所述第一管连通所述第三部分，所述第二管连通所述第一部分。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
1.转化效率高；
在壳体内隔离出第一部分、第二部分和第三部分，钼颗粒填在第二部分内，使得气体依次通过第三部分、第二部分和第一部分，进而形成等压面，使气体穿过第二部分的过程更加均匀，减小循环死角，有效提高催化剂的利用率，进而有效的提高转化率；
2.防阻塞设计，采用上出下进的流路设计，同时设置的第三部分可以为使用过程中的积灰提供容纳场所，防止第二部分的阻塞，提高了连续工作时间以及稳定性；
3.高容量，大比表面积以及长路径设计，增加气流反应时间，提高气体转化效率以及转化炉使用寿命。
附图说明
参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：
图1是根据本发明实施例的转化装置的剖视简图；
图2是根据本发明实施例的转化装置的另一剖视简图；
图3是根据本发明实施例的阻挡体和盖的剖视简图。
具体实施方式
图1-3和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。
实施例1：
图1-3示意性地给出了本发明实施例的转化装置的结构简图，如图1-3所示，所述转化装置包括：
转化主体51和加热器31，所述加热器设置在所述转化主体的外围；转化主体包括：
第一阻挡体91-92、第二阻挡体91-92和壳体，所述转化主体51内被上下设置的分别具有通孔的第一阻挡体和第二阻挡体分为自上而下地第一部分81、第二部分和第三部分82；
钼颗粒41，所述钼颗粒41设置在所述转化主体51内的第二部分内，并在上下方向分别被所述第一阻挡体和第二阻挡体阻挡；
第一管62和第二管61，所述第一管62连通所述第三部分82，所述第二管61连通所述第一部分81。
为了增加气体和钼颗粒的接触面积以提高转换效率，以及提高钼颗粒的利用率，进一步地，所述第二部分高度h2满足：80mm≤h2≤200mm，以保证气体流经的路径。
为了增加气体和钼颗粒的接触面积以提高转换效率，以及提高钼颗粒的利用率，进一步地，所述第二部分的钼颗粒物平均粒径D1满足0.3mm≤D1≤2mm，堆积密度ρ满足0.87g/cm3≤ρ≤9.69g/cm3；
为了增加气体和钼颗粒的接触面积以提高转换效率，以及提高钼颗粒的利用率，进一步地，所述第三部分82的高度h3满足3mm≤h3≤10mm；第一部分81的高度h1满足3mm≤h1≤10mm；
为了提高转化装置的使用寿命，进一步地，所述第二部分的界面积S满足4cm2≤S≤16cm2；经过第二部分的压差△P满足0.1kpa≤△P≤2kpa。
为了提高转化装置的使用寿命，进一步地，所述第一阻挡体与第二阻挡体的筛网92孔径D2满足0.2mm≤D2≤0.5mm，且小于钼颗粒物粒径D1的0.7倍。
为了封闭所述壳体以形成相对封闭的第一部分，以及固定阻挡体，进一步地，所述转化装置还包括：
第一盖71，所述第一盖71固定在所述转化主体51上，并顶着所述第一阻挡体，所述第一盖和第一阻挡体围出所述第一部分81。
为了封闭所述壳体以形成相对封闭的第二部分，以及固定阻挡体，进一步地，所述转化装置还包括：
第二盖72，所述第二盖72固定在所述转化主体51上，并顶着所述第二阻挡体，所述第二盖72和第二阻挡体围出所述第二部分82；
所述第一管62穿过所述第二盖72。
为了将第一管和第二管均设置在所述壳体的下端，进一步地，所述第二管61依次穿过所述第一阻挡体、钼颗粒41、第二阻挡体、第三部分82和第二盖72。
为了防止热量散失，进一步地，保温材料21设置在所述转化主体51和加热器31的外围，保温材料21设置在外壳11内。
实施例2：
根据本发明实施例1的转化装置在NOy分析仪中的应用例。
在该应用例中，如图1-3所示，转化主体51选用不锈钢质圆形筒状结构；第一阻挡体和第二阻挡体分别采用筛网92和支撑板91的组合，筛网92采用50目的不锈钢丝网；钼颗粒的平均粒径0.5mm，堆积密度为9.10g/cm3；隔离出的第一部分81和第三部分82的高度均为5mm；第一阻挡体和第二阻挡体间的距离(第二部分的高度)为100mm；转化主体51内部的截面积S为5.83cm2。样气从第一管62进入，依次经过第三部分82、第二阻挡体的筛网92，第二部分、第一阻挡体的筛网92、第一部分，再从第二管61送往下游分析仪；该转化装置用于NOy分析仪，连续通入5ppm的高浓度NO2标气连续二周，转化效率下降＜1％。

Claims (10)

1.转化装置，所述转化装置包括主体和加热器；其特征在于：所述主体包括：
第一阻挡体、第二阻挡体及壳体，所述壳体内被上下设置的分别具有通孔的第一阻挡体和第二阻挡体分为自上而下地第一部分、第二部分和第三部分；
钼颗粒，所述钼颗粒设置在所述壳体内的第二部分内，并在上下方向分别被所述第一阻挡体和第二阻挡体阻挡；
第一管和第二管，所述第一管连通所述第三部分，所述第二管连通所述第一部分。
2.根据权利要求1所述的转化装置，其特征在于：所述第一部分在垂直于所述壳体的中心轴线的平面上的投影落在所述第一阻挡体在所述平面上的投影。
3.根据权利要求1所述的转化装置，其特征在于：所述第三部分在垂直于所述壳体的中心轴线的平面上的投影落在所述第二阻挡体在所述平面上的投影。
4.根据权利要求1所述的转化装置，其特征在于：所述转化装置还包括：
第一盖，所述第一盖固定在所述壳体上，并顶着所述第一阻挡体，所述第一盖、壳体和第一阻挡体围出所述第一部分。
5.根据权利要求1所述的转化装置，其特征在于：所述转化装置还包括：
第二盖，所述第二盖固定在所述壳体上，并顶着所述第二阻挡体，所述第二盖、壳体和第二阻挡体围出所述第三部分；
所述第一管穿过所述第二盖。
6.根据权利要求5所述的转化装置，其特征在于：所述第二管依次穿过所述第一阻挡体、钼颗粒、第二阻挡体、第三部分和第二盖。
7.根据权利要求1所述的转化装置，其特征在于：所述第二部分的高度h2满足：80mm≤h2≤200mm。
8.根据权利要求1所述的转化装置，其特征在于：所述加热器设置在所述壳体的外围，保温材料设置在所述壳体和加热器的外围。
9.根据权利要求1所述的转化装置，其特征在于：所述钼颗粒粒径D1满足：0.3mm≤D1≤2mm；所述钼颗粒堆积密度ρ满足：0.87g/cm3≤ρ≤9.69g/cm3。
10.根据权利要求1所述的转化装置，其特征在于：所述第一阻挡体和/或第二阻挡体包括：
隔离网，所述隔离网的网眼的直径小于所述钼颗粒的直径；
支撑件，所述支撑件具有通孔，所述通孔的孔径大于所述钼颗粒的直径。
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