一种基于气流床的粉焦痕量有机物吸附性能评价方法及系统技术方案

本公开涉及一种基于气流床的粉焦痕量有机物吸附性能评价方法及系统，该系统至少包括：用于提供粉焦的给料系统；控温保温系统；位于控温保温系统内的管道式吸附反应器，所述管道式吸附反应器上设置有取样口，并与所述给料系统连接；吸附质气体产生系统，该系统包括依次连接的用于盛装吸附质气体的气瓶、用于控制气瓶流量的仪器、有机物稳定发生装置以及相应的气路管道，所述吸附质气体产生系统与管道式吸附反应器相连；以及用于分离粉焦和吸附质气体的气固分离装置。采用该系统进行粉焦吸附试验，对所得焦样进行测试分析，根据焦样有机物吸附量的变化计算粉焦吸附速率从而对粉焦痕量有机物吸附性能进行评价。

【技术实现步骤摘要】
一种基于气流床的粉焦痕量有机物吸附性能评价方法及系统
本公开属于环保领域，具体地说，一种基于气流床的粉焦痕量有机物吸附性能评价方法及系统。
技术介绍
这里的陈述仅提供与本公开有关的背景信息，而不必然构成现有技术。活性焦/炭是一种具有丰富孔隙结构和巨大比表面积的碳质吸附材料，它具有吸附能力强、化学稳定性好、力学强度高，且可方便再生等特点。工业生产及生活中应用的活性焦/炭一般为直径5～9mm的颗粒状或柱状活性焦，其制造工艺复杂、价格昂贵、机械损耗较大，限制了活性焦的推广应用。申请人在专利号为CN103224235A的“一种利用煤粉快速制备脱硫用粉末状活性焦的工艺及装置”中提出的技术可以采用电厂原位煤粉为原料，以热烟气为反应介质，在上行气流床中实现粉状活性焦的快速制备，该制备技术大大降低了活性焦的制备成本。粉状活性焦同样具有复杂的孔隙结构和较高的比表面积，可用于多种气相污染物的吸附脱除；同时由于粉焦具有较小的平均粒径，其在吸附过程中能更好地与吸附质混合接触，大大改善了传质条件，在吸附速率等性能上优于颗粒状活性焦/炭。而专利技术人知晓的用于评价传统颗粒状活性焦吸附性能的固定床式吸附器主要用于测试一段时间内活性焦的吸附容量，由于无法排除外扩散的影响，难以测出活性焦的吸附速率，因而不能全面地对粉状活性焦的吸附性能进行评价。因此针对颗粒状活性焦吸附性能的传统评价方法已不适用于粉状活性焦，有必要专利技术一种针对粉状活性焦吸附性能的评价系统。
技术实现思路
针对以上问题，本公开在之前研究基础上，提出一种基于管道式气流床的粉状活性焦痕量有机物吸附性能评价方法及系统，可用于测试不同煤种、不同粒径的粉状活性焦在不同浓度的吸附质气流夹带下的吸附速率随时间的变化。本公开采用的技术方案如下：首先，在本公开的一个或一些实施方式中，提供一种粉焦流态化吸附反应系统，至少包括：用于提供粉焦的给料系统；控温保温系统；位于控温保温系统内的管道式吸附反应器，所述管道式吸附反应器上设置有至少两个取样口，并与所述给料系统连接；吸附质气体产生系统，该系统包括依次连接的若干个用于盛装吸附质气体的气瓶、用于控制气瓶流量的仪器、有机物稳定发生装置以及相应的气路管道，所述吸附质气体产生系统与管道式吸附反应器相连；以及用于分离粉焦和吸附质气体的气固分离装置。其次，在本公开的一个或一些实施方式中，提供一种粉焦痕量有机物吸附性能评价方法，包括以下步骤：向管道式吸附反应器中同时通入粉状活性焦和夹带有痕量有机物的吸附质气体，粉状活性焦在设定吸附温度和设定吸附质浓度下对痕量有机物进行吸附，分别获得取样口取得的样品及取样口取得样品的时间，检测不同取样口样品吸附痕量有机物的质量，根据两个取样口获取样品吸附痕量有机物的质量差值及两个取样口获取样品的时间差值，即可获得两个取样口之间区域的粉状活性焦吸附痕量有机物的速率。本公开其中一个技术方案取得的有益效果如下：利用本公开提供的基于气流床的吸附反应系统以及相应的粉焦吸附性能评价方法，能够获得流态化吸附过程中不同工况下粉状活性焦吸附痕量有机物的速率，还可以绘制出流态化吸附过程中不同工况下粉状活性焦吸附有机物的速率随吸附时间的变化曲线，从而对粉焦的吸附性能进行一个直观的评价，为工业生产以及生活中的应用供技术支持。附图说明构成本公开一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。图1为本公开的一个或一些实施方式的系统示意图；图2为蛇形管吸附反应器的结构图；图3为图2的俯视图；图4为图2的仰视图；其中，1、高纯氮气瓶；2、高纯氧气瓶；3、高纯二氧化碳气瓶；4-6、质量流量控制器；7、痕量有机物稳定发生装置；8、混气腔；9、微型螺旋给料机；10、粉焦；11、蛇形管吸附反应器；12、料仓；13、气体加热器；14、吸附质气体入口；15、入料口；16、文丘里管；17、吸附反应器主体管道；18、变径管；19、T型三通阀；20-29、取样口；30、加热炉；31、微型旋流器；32、收料瓶；33、尾气；34、洗气瓶。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作和/或它们的组合。本公开中的粉焦与粉状活性焦为同一含义。本公开中的痕量有机物指ppb级含量的有机物。正如
技术介绍
中所介绍的，专利技术人所知晓的传统颗粒状活性焦吸附性能的固定床式吸附器用于评价粉状活性焦的吸附性能的方法及系统存在一定不足，鉴于此，在本公开的一个或一些典型的实施方式中，提供一种粉焦流态化吸附反应系统，至少包括：用于提供粉焦的给料系统；控温保温系统；位于控温保温系统内的管道式吸附反应器，所述管道式吸附反应器上设置有至少两个取样口，并与所述给料系统连接；吸附质气体产生系统，该系统包括依次连接的若干个用于盛装吸附质气体的气瓶、用于控制气瓶流量的仪器、有机物稳定发生装置以及相应的气路管道，所述吸附质气体产生系统与管道式吸附反应器相连；以及与所述取样口相连的用于分离粉焦和吸附质气体的气固分离装置。在本公开的一个或一些实施方式中，所述粉焦流态化吸附反应系统还包括尾气处理装置。在本公开中，所述给料系统的具体结构并不特别限定，能够用于粉焦的给料即可。在本公开的一个或一些实施方式中，所述给料系统包括螺旋给料机及相关气路管道，用于粉焦的给料和/或预热。在本公开的一个或一些实施方式中，所述控温保温系统内部包括依次串联的混气腔、气体加热器和管道式吸附反应器。所述吸附质气体产生系统的气路管道与所述混气腔连通。其中，所述混气腔为能够为气体的混合提供空间的装置；气体加热器为能够为混合气体加热的装置。在本公开的一个或一些实施方式中，所述控温保温系统的主体为加热炉，用于吸附质气体的预热以及管道式吸附反应器的控温。加热炉的加热方式包括但不仅仅为电阻丝空气辐射式加热。进一步的，所述加热炉内部包括依次串联的混气腔、气体加热器和管道式吸附反应器。进一步的，所述加热炉的外部包括保温壳层，所述保温壳层为轻型莫来石纤维保温隔热板。在本公开的一个或一些实施方式中，所述管道式吸附反应器是由若干根竖管、弯头和T型三通阀组成的蛇形式单通管路(或称蛇形管吸附反应器)，其入口由吸附质气体入口和粉状活性焦给料口(即图中入料口15)构成，每个T型三通阀分别对应一个取样口，取样口连接气固分离装置。进一步的，所述蛇形式单通管路的出口也对应一个取样口。进一步的，所述吸附质气体入口和粉状活性焦给料口通过文丘里管与管道式吸附反应器的主体管道相连。进一步的，为了防止粉状活性焦堵塞管路，影响检测准确性，所述竖管下部设有缩径结构的变径管。进一步的，为了方便控制取样口的取样时间，相邻取样口之间管路距离相等。所述气瓶包括但不仅仅限于高纯氮气瓶、高纯氧气瓶和/或高纯二氧化碳气瓶等，可根据待模拟的具体工况确定气瓶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种粉焦流态化吸附反应系统，其特征是，至少包括：用于提供粉焦的给料系统；控温保温系统；位于控温保温系统内的管道式吸附反应器，所述管道式吸附反应器上设置有至少两个取样口，并与所述给料系统连接；吸附质气体产生系统，该系统包括依次连接的若干个用于盛装吸附质气体的气瓶、用于控制气瓶流量的仪器、有机物稳定发生装置以及相应的气路管道，所述吸附质气体产生系统与管道式吸附反应器相连；以及用于分离粉焦和吸附质气体的气固分离装置。

【技术特征摘要】
1.一种粉焦流态化吸附反应系统，其特征是，至少包括：用于提供粉焦的给料系统；控温保温系统；位于控温保温系统内的管道式吸附反应器，所述管道式吸附反应器上设置有至少两个取样口，并与所述给料系统连接；吸附质气体产生系统，该系统包括依次连接的若干个用于盛装吸附质气体的气瓶、用于控制气瓶流量的仪器、有机物稳定发生装置以及相应的气路管道，所述吸附质气体产生系统与管道式吸附反应器相连；以及用于分离粉焦和吸附质气体的气固分离装置。2.如权利要求1所述的系统，其特征是：所述给料系统包括螺旋给料机及相关气路管道。3.如权利要求1所述的系统，其特征是：所述控温保温系统内部包括依次串联的混气腔、气体加热器和蛇形吸附反应器。4.如权利要求1所述的系统，其特征是：所述控温保温系统主体为加热炉；进一步的，所述加热炉的外部包括保温壳层，所述保温壳层为轻型莫来石纤维保温隔热板。5.如权利要求1所述的系统，其特征是：所述管道式吸附反应器是由若干根竖管、弯头和T型三通阀组成的蛇形式单通管路，其入口由吸附质气体入口和粉状活性焦给料口构成，每个T型三通阀分别对应一个取...

【专利技术属性】
技术研发人员：王涛，刘志，马春元，张立强，赵希强，程星星，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37