CN114324756A - 一种二氧化硫氧化制备三氧化硫气体的在线实时测量装置及方法 - Google Patents
一种二氧化硫氧化制备三氧化硫气体的在线实时测量装置及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114324756A CN114324756A CN202111625851.1A CN202111625851A CN114324756A CN 114324756 A CN114324756 A CN 114324756A CN 202111625851 A CN202111625851 A CN 202111625851A CN 114324756 A CN114324756 A CN 114324756A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sulfur trioxide
- sulfur dioxide
- oxygen
- gas
- concentration
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- AKEJUJNQAAGONA-UHFFFAOYSA-N sulfur trioxide Chemical compound O=S(=O)=O AKEJUJNQAAGONA-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 246
- RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N Sulphur dioxide Chemical compound O=S=O RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 195
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 238000005259 measurement Methods 0.000 title claims description 13
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 title claims description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 title claims description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 150
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 150
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 150
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 92
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims abstract description 47
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 43
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 26
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims abstract description 17
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 claims abstract description 5
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical group [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 36
- 150000004996 alkyl benzenes Chemical class 0.000 claims description 11
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 9
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 claims description 8
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 claims description 8
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 5
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims 2
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 4
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 16
- 238000011897 real-time detection Methods 0.000 description 6
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 5
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 5
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 4
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 4
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 4
- 238000006277 sulfonation reaction Methods 0.000 description 4
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 3
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- GNTDGMZSJNCJKK-UHFFFAOYSA-N divanadium pentaoxide Chemical compound O=[V](=O)O[V](=O)=O GNTDGMZSJNCJKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000004448 titration Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011630 iodine Substances 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 239000012086 standard solution Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
Abstract
本发明公开了一种二氧化硫氧化制备三氧化硫气体的在线实时测量装置及方法,所述装置包括吸收系统,氧气检测系统,显示与控制系统及标定系统四个部分。本装置通过采集空气与二氧化硫的流量以及进气口和出气口的氧气浓度变化来检测二氧化硫的转化率及三氧化硫浓度。具体测量方法为:含有三氧化硫的混合气体通过吸收系统,三氧化硫与二氧化硫被充分吸收,氧气检测系统检测剩余气体中氧气浓度,显示与控制系统进行数据接收和处理,计算出二氧化硫的转化率及三氧化硫浓度并实时显示记录。本发明装置可提供二氧化硫氧化制备三氧化硫气体的实时数据及变化情况,为工业生产参数的调节提供指导。
Description
技术领域
本发明涉及三氧化硫检测技术领域,具体为一种二氧化硫氧化制备三氧化硫气体的在线实时测量装置及方法。
背景技术
在磺化实验和工业生产三氧化硫的过程中,实时检测三氧化硫的浓度和二氧化硫转化率具有非常重要的意义,直接关系到产物收率的核算及装置的经济运行效益。如三氧化硫气体发生装置以中国日用化学工业研究院研发的FJEE-III型实验室SO3磺化装置为例,该装置采用二氧化硫和空气在高温催化的条件下生成三氧化硫气体的工艺,产生的三氧化硫含量大,浓度高,而市面上常用的仪器化的三氧化硫传感器只能检测几百ppm左右的三氧化硫含量,同时未反应的二氧化硫会对三氧化硫的检测造成干扰;另外,传统的化学检测方法不能做到实时检测,且操作复杂繁琐。因此,高精度、操作简单的高浓度三氧化硫气体的在线实时测量装置及方法越来越受到重视。
目前最常见的三氧化硫化学检测方法有控制冷凝法、异丙醇吸收法和六连球法。控制冷凝法普遍被认为是比较准确的检测方法,但控制冷凝法所需要的系统复杂,且需要对加热过程和降温过程进行精确控制。此外控制冷凝法是非实时检测的方法,需要对硫酸根离子进行检测,耗费大量时间。异丙醇吸收法在吸收三氧化硫的同时也会吸收一部分二氧化硫,会增加溶液中硫酸根离子的浓度,导致检测结果偏高,且不能做到实时检测。六连球法是将含有三氧化硫的气体通过湿润的棉花塞,三氧化硫会与水结合成酸雾而被棉花过滤下来,将棉花塞所捕集的酸雾溶于水中,用标准碘液先滴定棉花上吸附的二氧化硫,再以标准氢氧化钠溶液滴定总酸量,根据滴定时耗用标准液的数量及通过的气样体积计算三氧化硫的含量。由于湿润棉花并不能吸附全部三氧化硫且滴定方法全凭经验,导致检测结果精度不高,且每次检测时间在30min以上,不能做到实时检测。
专利号为20091021169.1的中国发明专利公开了一种用于检测、测量和控制烟道气中SO3和其他可冷凝物的方法和装置,利用温度探头测量多种可冷凝物的浓度,但是该方法对于探头材料要求高,且高浓度三氧化硫会腐蚀探头;该检测方法需要加热探头,每次加热时间在一小时以上,无法实现在线连续测量。专利号为201310376879.5的中国发明专利公开了一种烟气中三氧化硫的在线检测装置及方法,它采用若干并联的冷凝装置,轮流交替采样,再通过吸收液将冷凝的三氧化硫轮流洗出,通过液相检测单元测量溶液中的硫酸根离子浓度折算烟气中三氧化硫浓度,但是该方法需要多个冷凝装置,结构复杂,且由于一个冷凝装置的采样时间一般在3min以上,仍属于半在线连续测量。申请号为US8368896的美国专利公开了一种三氧化硫光谱检测方法,利用SO3与其他气体成分对光吸收波长的差异得到SO3的浓度值,可以实现在线连续测量,但是由于SO2和SO3吸收光谱存在重叠,难以避免SO2对SO3检测的干扰,导致精度不高。
总的来说,上述烟气中三氧化硫浓度检测方法虽然可以为二氧化硫氧化制备三氧化硫气体的在线实时测量提供一些借鉴,但是烟气中三氧化硫的浓度通常不超过22.5ppm,而对于工业生产的三氧化硫浓度在10000ppm以上的情形,显然这些方法并不适用于高浓度三氧化硫气体的实时检测,同时这些装置还存在系统复杂、操作繁琐、实时性差、精度低等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种二氧化硫氧化制备三氧化硫气体的在线实时测量装置及方法,以解决上述背景技术中提出的问题,该装置具有结构简单、使用方便、精度高、实时连续检测等特点。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种二氧化硫氧化制备三氧化硫气体的在线实时测量装置,其特征在于:通过采集进气口和出气口的混合气体中氧气浓度的变化来测量三氧化硫的浓度,包括吸收系统、氧气检测系统、显示与控制系统以及标定系统;所述吸收系统由三氧化硫吸收单元和二氧化硫吸收单元组成;所述氧气检测系统由密闭容器和设置在密闭容器内部的AO2氧传感器组成,包括吸收系统、氧气检测系统、显示与控制系统以及标定系统;所述吸收系统包括三氧化硫吸收单元和二氧化硫吸收单元;所述氧气检测系统由密闭容器和设置在密闭容器内部的AO2氧传感器组成,所述的AO2氧传感器将检测到的信号传送给显示与控制系统;所述显示与控制系统包括传感器稳压电路、高精度运算放大电路、模数转换电路、处理器、存储器及显示屏,用于接收和处理来自AO2氧传感器的信号以及计算二氧化硫转化率及三氧化硫浓度,以数字形式显示于显示与控制系统的显示屏,并实时存储于显示与控制系统的存储器;所述标定系统为装有浓度为21%的氧气标准气的气瓶,通过减压阀与所述密闭容器连接,用于标定AO2氧传感器。
优选的,所述的三氧化硫吸收单元为装有三氧化硫吸收剂的吸收容器,所述的二氧化硫吸收单元为装有二氧化硫吸收剂的吸收容器。进一步优选的,所述的三氧化硫吸收剂为直链烷基苯溶液;所述的二氧化硫吸收剂为氢氧化钠溶液。
优选的,所述AO2氧传感器输出信号在9-13mv之间,对氧气浓度的测量精度为0.01%。
优选的,所述显示与控制系统中的传感器稳压电路为由高精度运算放大器和电容电阻构成的负反馈电路,为AO2氧传感器提供稳定参考电压,并在AO2氧传感器的参考电极与工作电极之间并联两个电容,使得有高频谐波出现时输出电压仍然具有固定偏置。
优选的,所述装置输出信号为24位数字量,对二氧化硫转化率及三氧化硫浓度的测量精度为0.5%。
一种二氧化硫氧化制备三氧化硫气体的在线实时测量方法,包括以下几个步骤:
步骤一:在显示与控制系统中输入设定的二氧化硫流量和空气流量,将气瓶中浓度为21%的氧气标准气通入密闭容器,对AO2氧传感器进行标定;
步骤二:将AO2氧传感器移出密闭容器,检测空气中氧气浓度,在显示与控制系统中记录并显示稳定的氧气浓度值,然后将AO2氧传感器放回密闭容器;
步骤三:将三氧化硫气体发生装置产生的含三氧化硫的混合气体,通入吸收系统,除去三氧化硫和二氧化硫,然后再通入密闭容器,密闭容器内的AO2氧传感器检测剩余气体中氧气浓度,然后将氧气浓度信号传输到显示与控制系统,经转换计算得到二氧化硫转化率及三氧化硫浓度值显示于显示与控制系统的显示屏,并实时存储于显示与控制系统的存储器。
优选的,步骤一中,在显示与控制系统中输入设定的二氧化硫流量和空气流量,通过计算获得三氧化硫气体发生装置的初始状态;然后用浓度为21%的氧气标准气标定AO2氧传感器,所述AO2氧传感器连接传感器稳压电路。
优选的,步骤二中,检测空气中氧气浓度,用于与密闭容器中检测到的氧气浓度进行对比计算。
优选的,步骤三中,密闭容器中氧气浓度测量的步骤如下:
S1:吸收除去三氧化硫与二氧化硫的气体通入密闭容器后,AO2氧传感器检测剩余气体中氧气含量,当氧气含量变化时,AO2氧传感器输出的电信号在9-13mv之间呈线性变化。
S2:传感器输出的电信号通过显示与控制系统中的高精度运算放大电路后,再经模数转换电路送入处理器中进行数据处理,转换成氧气浓度,显示于显示与控制系统的显示屏,并实时存储于显示与控制系统的存储器。
S3:检测到的氧气浓度通过与空气中的氧气浓度比较计算,得到二氧化硫转化率及三氧化硫浓度,显示于显示与控制系统的显示屏,并实时存储于显示与控制系统的存储器。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:本发明首先用浓度为21%的氧气标准气标定AO2氧传感器,将原料二氧化硫与空气的流量输入到显示与控制系统中,用标定好的AO2氧传感器测得空气中氧气浓度并输入到显示与控制系统中,随后实时检测通过装有直链烷基苯的三氧化硫吸收容器和装有氢氧化钠溶液的二氧化硫吸收容器的剩余气体中的氧气浓度,通过与空气中氧气浓度对比来确定二氧化硫的转化率以及三氧化硫的浓度,并将检测结果实时显示并储存,具有装置结构简单、使用方便、精度高、实时连续检测的优点。
附图说明
图1为本发明结构示意图,图中:1为吸收系统,其中,11为装有直链烷基苯的三氧化硫吸收容器、12为装有氢氧化钠溶液的二氧化硫吸收容器;2为氧气检测系统,其中,21为密闭容器、22为AO2氧传感器;3为显示及控制系统;4为标定系统,其中,41为减压阀、42为气瓶。
图2为本发明的一种具体的实施例中显示与控制系统连接框图。
图3为图2中传感器稳压电路图,图中:AO2氧传感器中a引脚为工作电极、b引脚为参考电极、c引脚为传感电极,MAX494运算放大器e引脚为接地引脚、f引脚为电源引脚、g引脚为正相输入端、h引脚为反相输入端、i引脚为输出端,C1、C2为并联在AO2氧传感器的参考电极与工作电极之间的电容。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
如图1所示,本发明提供的一种二氧化硫氧化制备三氧化硫气体的在线实时测量装置,通过采集进气口和出气口的混合气体中氧气浓度的变化来测量三氧化硫的浓度,包括吸收系统1、氧气检测系统2、显示与控制系统3以及标定系统4。吸收系统1中的装有直链烷基苯的三氧化硫吸收容器11和装有氢氧化钠溶液的二氧化硫吸收容器12与氧气检测系统2中的密闭容器21顺序连接,氧气检测系统2内部设置的AO2氧传感器22与显示与控制系统3连接,标定系统4中的装有21%氧气标准气的气瓶42通过标定系统4中的减压阀41与氧气检测系统2的密闭容器21连接。含三氧化硫的混合气体通过装有直链烷基苯的三氧化硫吸收容器11和装有氢氧化钠溶液的二氧化硫吸收容器12后能够保证将三氧化硫以及未反应的二氧化硫完全吸收掉,以避免对密闭容器21中的AO2氧传感器22的检测造成影响。
图2为本发明的一种具体的实施例中显示与控制系统连接框图。如图2所示,所述显示与控制系统3包括传感器稳压电路、AD620高精度运算放大电路、24位Δ-Σ型ADS1256模数转换电路、32位处理器STM32F103RCT6最小系统、4GB SD卡存储器、LCD1602显示屏及其驱动程序,AO2氧传感器22与传感器稳压电路连接。
图3为图2中传感器稳压电路图。如图3所示,所述传感器稳压电路,由高精度四路运算放大器MAX494及电容电阻组成。图中,AO2传感器a引脚为工作电极、b引脚为参考电极、c引脚为传感电极,MAX494运算放大器e引脚为接地引脚、f引脚为电源引脚、g引脚为正相输入端、h引脚为反相输入端、i引脚为输出端,C1、C2为并联在AO2氧传感器22的参考电极与工作电极之间的电容,使得有高频谐波出现时输出电压仍然具有固定偏置,输出信号稳定。
值得注意的是,所述AO2氧传感器22密封于密闭容器21中,输出信号在9-13mv之间,对氧气浓度的测量精度为0.01%。整个装置输出信号为24位数字量,对二氧化硫转化率及三氧化硫浓度的测量精度为0.5%且实时显示并存储。
一种二氧化硫氧化制备三氧化硫气体的在线实时测量方法,包括以下几个步骤:
步骤一:在显示与控制系统3中输入设定的二氧化硫流量和空气流量,打开减压阀41,将气瓶42中21%氧气标准气通入密闭容器21,待显示与控制系统3显示的氧气浓度稳定后对AO2氧传感器22进行标定,标定完成后关闭减压阀41。
步骤二:将AO2氧传感器22移出密闭容器21,检测空气中氧气浓度,待显示与控制系统3显示的氧气浓度稳定后记录并输入到显示与控制系统3中,记录后将AO2氧传感器22放回密闭容器21。
步骤三:打开二氧化硫与空气在高温催化的条件下生成三氧化硫气体的装置,产生含三氧化硫的混合气体,该气体通过装有直链烷基苯的三氧化硫吸收容器11将三氧化硫吸收掉,再通过装有氢氧化钠溶液的二氧化硫吸收容器12将二氧化硫吸收掉,之后通入密闭容器21,AO2氧传感器22检测剩余气体中氧气浓度,将氧气浓度信号传输到显示与控制系统3,经过转换计算得到氧气浓度、二氧化硫转化率及三氧化硫浓度后显示在显示与控制系统3中的LCD显示屏上并记录到显示与控制系统3中的SD卡中,剩余气体排除。
值得注意的是,所述步骤一中在显示与控制系统3中输入设定的二氧化硫流量和空气流量,通过计算公式能够计算出三氧化硫气体发生装置的初始状态;通过用21%氧气标准气进行标定,使AO2氧传感器22数据准确。
所述步骤二中检测空气中氧气浓度,用于与密闭容器21中检测到的氧气浓度进行对比计算。
所述步骤三中密闭容器21中氧气浓度具体通过以下步骤进行测量:
S1:吸收除去三氧化硫与二氧化硫的气体通入密闭容器21后,AO2氧传感器22检测剩余气体中氧气含量。AO2氧传感器22为电化学传感器,与传感器稳压电路连接,当氧气含量变化时,传感器输出的电信号在9-13mv之间呈线性变化。
S2:传感器输出的电信号通过显示与控制系统3中的AD620高精度运算放大电路放大后,经过24位Δ-Σ型ADS1256模数转换电路后送入32位处理器STM32F103RCT6中进行数据处理,转换成氧气浓度,显示在LCD显示屏并写入SD卡。
S3:检测到的氧气浓度通过与空气中的氧气浓度比较计算,得到二氧化硫转化率及三氧化硫浓度,显示在LCD显示屏并写入SD卡。
实施例1
设定二氧化硫与空气的流量输入到显示与控制系统3中,打开二氧化硫与空气在五氧化二钒高温催化的条件下生成三氧化硫气体的装置,产生含三氧化硫的混合气体,该气体通过装有直链烷基苯的三氧化硫吸收容器11,再通过装有氢氧化钠溶液的二氧化硫吸收容器12,将三氧化硫与二氧化硫全部吸收后通入密闭容器21,AO2氧传感器22检测剩余气体中氧气浓度,AO2氧传感器22会产生一个电信号,将电信号数据传输到显示与控制系统3。在显示与控制系统3中,电信号数据经过AD620高精度运算放大电路以及24位Δ-Σ型ADS1256模数转换电路后送入32位处理器STM32F103RCT6中进行数据处理,处理器经过转换计算得到氧气浓度,之后与空气中氧气浓度进行比较计算后将二氧化硫转化率和三氧化硫浓度显示在LCD显示屏上并记录到SD卡中,剩余气体排除。
实施例2
打开SO3磺化装置,设置二氧化硫气体的流量为17SCCM,空气的流量为285SCCM,将二氧化硫与空气的流量输入到显示与控制系统3中。SO3磺化装置产生的含三氧化硫的混合气体通过装有直链烷基苯的三氧化硫吸收容器11,再通过装有氢氧化钠溶液的二氧化硫吸收容器12,将三氧化硫与二氧化硫全部吸收后通入密闭容器21,AO2氧传感器22检测剩余气体中氧气浓度。AO2氧传感器22会产生一个电信号,将电信号数据传输到显示与控制系统3。在显示与控制系统3中,电信号数据经过AD620高精度运算放大电路以及24位Δ-Σ型ADS1256模数转换电路后送入32位处理器STM32F103RCT6中进行数据处理,处理器经过转换计算得到氧气浓度。AO2氧传感器22检测到的密闭容器21中氧气浓度平均值为18.00%,二氧化硫转化率在83%-91%之间波动。当氧气浓度显示为18.00%时,二氧化硫转化率显示为86.94%,三氧化硫浓度显示为5.017%。
实施例3
打开SO3磺化装置,设置二氧化硫气体的流量为27SCCM,空气的流量为285SCCM,将二氧化硫与空气的流量输入到显示与控制系统3中。SO3磺化装置产生的含三氧化硫的混合气体通过装有直链烷基苯的三氧化硫吸收容器11,再通过装有氢氧化钠溶液的二氧化硫吸收容器12,将三氧化硫与二氧化硫全部吸收后通入密闭容器21,AO2氧传感器22检测剩余气体中氧气浓度。AO2氧传感器22会产生一个电信号,将电信号数据传输到显示与控制系统3。在显示与控制系统3中,电信号数据经过AD620高精度运算放大电路以及24位Δ-Σ型ADS1256模数转换电路后送入32位处理器STM32F103RCT6中进行数据处理,处理器经过转换计算得到氧气浓度。AO2氧传感器22检测到的密闭容器21中氧气浓度平均值为16.5%,二氧化硫转化率在85%-92%之间波动。当氧气浓度显示为16.57%时,二氧化硫转化率显示为90.0%,三氧化硫浓度显示为8.104%。
实施例4
打开SO3磺化装置,设置二氧化硫气体的流量为27SCCM,空气的流量为500SCCM,将二氧化硫与空气的流量输入到显示与控制系统3中。SO3磺化装置产生的含三氧化硫的混合气体通过装有直链烷基苯的三氧化硫吸收容器11,再通过装有氢氧化钠溶液的二氧化硫吸收容器12,将三氧化硫与二氧化硫全部吸收后通入密闭容器21,AO2氧传感器22检测剩余气体中氧气浓度。AO2氧传感器22会产生一个电信号,将电信号数据传输到显示与控制系统3。在显示与控制系统3中,电信号数据经过AD620高精度运算放大电路以及24位Δ-Σ型ADS1256模数转换电路后送入32位处理器STM32F103RCT6中进行数据处理,处理器经过转换计算得到氧气浓度。AO2氧传感器22检测到的密闭容器21中氧气浓度平均值为18.16%,二氧化硫转化率在87%-95%之间波动。当氧气浓度显示为18.16%时,二氧化硫转化率显示为89.0%,三氧化硫浓度显示为4.666%。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种二氧化硫氧化制备三氧化硫气体的在线实时测量装置,其特征在于:通过采集进气口和出气口的混合气体中氧气浓度的变化来测量三氧化硫的浓度,包括吸收系统(1)、氧气检测系统(2)、显示与控制系统(3)以及标定系统(4);所述吸收系统(1)由三氧化硫吸收单元和二氧化硫吸收单元组成;所述氧气检测系统(2)由密闭容器(21)和设置在密闭容器(21)内部的AO2氧传感器(22)组成,所述的AO2氧传感器(22)将检测到的信号传送给显示与控制系统(3);所述显示与控制系统(3)包括模数转换电路、高精度运算放大电路、传感器稳压电路、处理器、存储器、显示屏及其驱动程序,通过依次连接的模数转换电路、高精度运算放大电路、传感器稳压电路与AO2氧传感器(22)连接,用于接收和处理来自AO2氧传感器(22)的信号并计算二氧化硫转化率及三氧化硫浓度,然后以数字形式显示于显示屏,并实时存储于存储器;所述标定系统(4)为装有浓度为21%的氧气标准气的气瓶(42),通过减压阀(41)与所述密闭容器(21)连接,用于标定AO2氧传感器(22)。
2.如权利要求1所述的二氧化硫氧化制备三氧化硫气体的在线实时测量装置,其特征在于:所述的三氧化硫吸收单元为装有三氧化硫吸收剂的吸收容器(11),所述的二氧化硫吸收单元为装有二氧化硫吸收剂的吸收容器(12)。
3.如权利要求1所述的二氧化硫氧化制备三氧化硫气体的在线实时测量装置,其特征在于:所述的三氧化硫吸收剂为直链烷基苯溶液;所述的二氧化硫吸收剂为氢氧化钠溶液。
4.根据权利要求1所述的二氧化硫氧化制备三氧化硫气体的在线实时测量装置,其特征在于:所述的AO2氧传感器(22)输出信号在9-13mv之间,对氧气浓度的测量精度为0.01%。
5.根据权利要求1所述的二氧化硫氧化制备三氧化硫气体的在线实时测量装置,其特征在于:所述传感器稳压电路为由高精度运算放大器和电容电阻构成的负反馈电路,为AO2氧传感器(22)提供稳定参考电压;所述AO2氧传感器(22)的参考电极与工作电极之间并联两个电容,使得AO2氧传感器(22)输出电压具有固定偏置。
6.根据权利要求1所述的二氧化硫氧化制备三氧化硫气体的在线实时测量装置,其特征在于:所述装置输出信号为24位数字量,对二氧化硫转化率及三氧化硫浓度的测量精度为0.5%。
7.一种二氧化硫氧化制备三氧化硫气体的在线实时测量方法,其特征在于,采用权利要求1所述的装置,包括以下几个步骤:
步骤一:在显示与控制系统(3)中输入设定的二氧化硫流量和空气流量,将气瓶(42)中浓度为21%的氧气标准气通入密闭容器(21),对AO2氧传感器(22)进行标定;
步骤二:将AO2氧传感器(22)移出密闭容器(21),检测空气中氧气浓度,在显示与控制系统(3)中记录并显示稳定的氧气浓度值,然后将AO2氧传感器(22)放回密闭容器(21);
步骤三:将三氧化硫气体发生装置产生的含三氧化硫的混合气体通入吸收系统(1)除去三氧化硫和二氧化硫,然后再通入密闭容器(21),密闭容器(21)内的AO2氧传感器(22)检测剩余气体中氧气浓度,然后将氧气浓度信号传输到显示与控制系统(3),经转换计算得到二氧化硫转化率及三氧化硫浓度值显示于显示屏,并实时存储于存储器。
8.根据权利要求7所述的一种二氧化硫氧化制备三氧化硫气体的在线实时测量方法,其特征在于:步骤一中,在显示与控制系统(3)中输入设定的二氧化硫流量和空气流量,通过计算获得三氧化硫气体发生装置的初始状态;然后用浓度为21%的氧气标准气标定AO2氧传感器(22),所述AO2氧传感器(22)连接传感器稳压电路。
9.根据权利要求7所述的一种二氧化硫氧化制备三氧化硫气体的在线实时测量方法,其特征在于:步骤二中,检测空气中氧气浓度,用于与密闭容器(21)中检测到的氧气浓度进行对比计算。
10.根据权利要求7所述的一种二氧化硫氧化制备三氧化硫气体的在线实时测量方法,其特征在于:步骤三中,密闭容器(21)中氧气浓度测量的步骤如下:
S1:吸收除去三氧化硫与二氧化硫的气体通入密闭容器(21)后,AO2氧传感器(22)检测剩余气体中氧气含量,当氧气含量变化时,AO2氧传感器(22)输出的电信号在9-13mv之间呈线性变化;
S2:AO2氧传感器输出的电信号通过显示与控制系统(3)中的高精度运算放大电路后,再经模数转换电路送入处理器中进行数据处理,转换成氧气浓度,显示于显示屏,并实时存储于存储器;
S3:检测到的氧气浓度通过与空气中的氧气浓度比较计算,得到二氧化硫转化率及三氧化硫浓度,显示于显示屏,并实时存储于存储器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111625851.1A CN114324756B (zh) | 2021-12-28 | 2021-12-28 | 一种so2氧化制备so3的在线实时测量装置及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111625851.1A CN114324756B (zh) | 2021-12-28 | 2021-12-28 | 一种so2氧化制备so3的在线实时测量装置及方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN114324756A true CN114324756A (zh) | 2022-04-12 |
CN114324756B CN114324756B (zh) | 2024-03-29 |
Family
ID=81014310
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202111625851.1A Active CN114324756B (zh) | 2021-12-28 | 2021-12-28 | 一种so2氧化制备so3的在线实时测量装置及方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN114324756B (zh) |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20030231998A1 (en) * | 2002-06-17 | 2003-12-18 | Cecebe Technologies Inc. | Method for apparatus for treating sulfur dioxide containing gasses |
CN202533420U (zh) * | 2012-02-28 | 2012-11-14 | 广东电网公司电力科学研究院 | 一种用于测试scr脱硝催化剂性能的测评系统 |
US8368896B1 (en) * | 2010-01-25 | 2013-02-05 | Thermo Fisher Scientific Inc. | Measurement of sulfur trioxide via spectroscopy |
CN104122374A (zh) * | 2014-08-14 | 2014-10-29 | 福建龙净环保股份有限公司 | 一种三氧化硫采样测试系统的校验方法和装置 |
CN106442857A (zh) * | 2016-10-20 | 2017-02-22 | 杭州经略科技服务有限公司 | 一种基于氧含量测定的二氧化碳排放检测方法及检测装置 |
CN206020131U (zh) * | 2016-09-14 | 2017-03-15 | 中国石油化工股份有限公司 | 废酸裂解废热锅炉出口氧含量测量取样系统 |
CN107389272A (zh) * | 2017-08-09 | 2017-11-24 | 国电环境保护研究院 | 一种so3标准气体发生装置及标定方法 |
CN108120797A (zh) * | 2017-12-21 | 2018-06-05 | 黄河三角洲京博化工研究院有限公司 | 一种利用电位滴定测定烟尘气中so2、so3的方法 |
CN110064302A (zh) * | 2019-04-30 | 2019-07-30 | 中国大唐集团科学技术研究院有限公司华中电力试验研究院 | 一种蜂窝式脱硝催化剂so2氧化率实时在线检测方法和装置 |
CN112162068A (zh) * | 2020-11-10 | 2021-01-01 | 西安热工研究院有限公司 | 采用异丙醇吸收并去除二氧化硫干扰的三氧化硫取样测试系统及方法 |
-
2021
- 2021-12-28 CN CN202111625851.1A patent/CN114324756B/zh active Active
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20030231998A1 (en) * | 2002-06-17 | 2003-12-18 | Cecebe Technologies Inc. | Method for apparatus for treating sulfur dioxide containing gasses |
US8368896B1 (en) * | 2010-01-25 | 2013-02-05 | Thermo Fisher Scientific Inc. | Measurement of sulfur trioxide via spectroscopy |
CN202533420U (zh) * | 2012-02-28 | 2012-11-14 | 广东电网公司电力科学研究院 | 一种用于测试scr脱硝催化剂性能的测评系统 |
CN104122374A (zh) * | 2014-08-14 | 2014-10-29 | 福建龙净环保股份有限公司 | 一种三氧化硫采样测试系统的校验方法和装置 |
CN206020131U (zh) * | 2016-09-14 | 2017-03-15 | 中国石油化工股份有限公司 | 废酸裂解废热锅炉出口氧含量测量取样系统 |
CN106442857A (zh) * | 2016-10-20 | 2017-02-22 | 杭州经略科技服务有限公司 | 一种基于氧含量测定的二氧化碳排放检测方法及检测装置 |
CN107389272A (zh) * | 2017-08-09 | 2017-11-24 | 国电环境保护研究院 | 一种so3标准气体发生装置及标定方法 |
CN108120797A (zh) * | 2017-12-21 | 2018-06-05 | 黄河三角洲京博化工研究院有限公司 | 一种利用电位滴定测定烟尘气中so2、so3的方法 |
CN110064302A (zh) * | 2019-04-30 | 2019-07-30 | 中国大唐集团科学技术研究院有限公司华中电力试验研究院 | 一种蜂窝式脱硝催化剂so2氧化率实时在线检测方法和装置 |
CN112162068A (zh) * | 2020-11-10 | 2021-01-01 | 西安热工研究院有限公司 | 采用异丙醇吸收并去除二氧化硫干扰的三氧化硫取样测试系统及方法 |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
D. J. SLATER等: "A bielectrolyte solid-state sensor which detects SO3 independently of O2 implications for a SO2 sensor", 《SOLID STATE IONICS》, pages 1063 - 1067 * |
李东雄;徐鸿恩;牛拥军;郑立星;韩豪杰;程芳琴;: "300MW节能型循环流化床锅炉SO_3生成和排放试验研究", 动力工程学报, no. 06, pages 20 - 26 * |
王举良: "S02、CO转化率及S03、C02吸收率的计算", 《磷肥与氮肥》, vol. 15, no. 1, pages 52 - 53 * |
陈岩;王全贵;张晓晶;: "二氧化硫转化过程分析", 中国洗涤用品工业, no. 01, pages 48 - 53 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN114324756B (zh) | 2024-03-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102590318B (zh) | 连续分析pH值、酚酞碱度、总碱度和氯离子浓度的分析方法及装置 | |
CN104764693B (zh) | 带自动量程校准的便携式红外气体分析仪及校准方法 | |
CN103033550A (zh) | 一种联合测定脱硫灰中全钙、硫酸钙、亚硫酸钙的方法 | |
CN102778445B (zh) | 一种标态干基智能分析仪和检测方法 | |
CN102937618A (zh) | 一种脱硫后烟气含湿量测定方法和装置 | |
CN211627359U (zh) | 一种烟气中三氧化硫含量的检测系统 | |
CN102661975B (zh) | 一种在线连续监测燃煤锅炉尾部烟气酸露点的方法及装置 | |
CN110320315A (zh) | 三元正极材料的残碱含量检测方法及其应用 | |
CN102998274A (zh) | 一种快速测定制浆黑液中总硫含量的方法 | |
CN203011831U (zh) | 一种用于液体成分分析的仪器 | |
CN100394169C (zh) | 在线阻容式高温烟气水分分析方法及仪器 | |
CN108120797A (zh) | 一种利用电位滴定测定烟尘气中so2、so3的方法 | |
CN104020119A (zh) | 生产环境微纳米气溶胶湿式紫外吸收法在线检测方法 | |
CN114324756A (zh) | 一种二氧化硫氧化制备三氧化硫气体的在线实时测量装置及方法 | |
CN202693386U (zh) | 一种测定烟气中so3的取样装置 | |
CN110687062A (zh) | 一种烟气中三氧化硫含量的检测系统及检测方法 | |
CN201368837Y (zh) | 管式碳硫联测分析仪 | |
CN203561532U (zh) | 便携式气体检测仪 | |
CN101592644B (zh) | 油田水中钡离子的测定方法 | |
CN104020087B (zh) | 生产环境微纳米气溶胶湿式紫外吸收法在线检测装置 | |
CN111007112B (zh) | 一种基于电导率法的在线测量蒸汽湿度的系统及方法 | |
CN115979996A (zh) | 一种激光三氧化硫浓度在线监测系统标定装置及方法 | |
CN202794032U (zh) | 一种标态干基智能分析仪 | |
CN110702847A (zh) | 钒电池电解液硫酸根含量的温度滴定快速测定方法 | |
CN112816613A (zh) | 一种亚硫酸钙在线监测系统及方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |