一种气体的化学溶剂吸收与解吸反应热测量装置，包括外壳、内壳、压力传感器、数据采集板、计算机和电源，反应器设在内壳的中部，外壳与内壳之间设有隔热材料，在内壳外周上下部各自设有一套热电阻加热器HGU和HGL，在内壳与反应器设有玻璃纤维隔热层，在隔热层内设有热电偶，在反应器中下部外周设有玻璃纤维板，在玻璃纤维板与反应器之间设有热电阻主加热器HR，在反应器的上部至外壳上顶部设有一根进液管和一根排气管，在底上部至外壳顶上部设有热电偶和排液管；压力传感器、内壳内热电偶、反应器内的热电偶，反应器外部的热电偶和玻璃纤维板热电偶的信号线与数据采集板相联，数据采集板与计算机相联，电源与内壳外和反应器的电加热器相联。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种C02、H2S或SO2气体化学溶剂吸收与解吸反应热测量装置及测量方法，利用电加热器的精确控制，实现反应系统的绝热环境从而准确测量吸收反应过程的放热量与解吸反应过程的吸热量。
技术介绍
在目前的天然气酸性气体净化、燃煤电厂烟气CO2捕集等工业中，化学溶剂吸收法是一种容易实现大规模工业应用的方法，前景广阔。然而化学溶剂吸收后再生过程中需要消耗大量的热能，造成运行费用较高，所以各种化学溶剂配方的能量消耗特征决定了其在经济上的可行性。因此，在化学吸收溶剂的开发筛选过程中必须具备能够精确测量气体吸收与解吸反应热的实验评价方法与装置。由于气体化学吸收与解吸实验需要化学溶剂在适当体积(常见0.2?2升)的反应器内控制在设定的温度、压力参数下进行，因此量热器的开发首先要设计可方便调节反应状态的反应器，然后对反应器中的样品在进料或出料反应过程中的反应热进行实时测量。由于电加热容易安装与控制，因此在反应量热方面应用较多。如美国专利申请文 本((Micro-scale chemical process simulation methods and apparatus usefulfor design of full-scale processes， emergency relief systems and associatedequipment》(专利号4670404,颁证日期1987年6月2日)公开了一种采用外围保护电加热器来控制微小(约100毫升)反应器内样品与外保护壳体金属壁温差最小的方法来实现反应过程的绝热环境，从而模拟大尺寸反应器的失控放热反应的温度、压力变化，为安全系统设计提供指导。但分析表明，该方法的反应器外电加热器将反应器内试样加热升温时，加热器区域温度升高大于反应器内试样温度，从而大于外保护壳体温度，造成部分热量向外围传导散失，当进行热量测量时会带来较大误差。另外，当该专利技术应用于较大体积的反应器时，若反应器内发生放热反应时产生大量的热量从而造成溶剂试样温度分布不均匀，反应器壁面温度小于试样中心温度，此时仍然控制外保护壳体金属壁与试样中心温度差最小的方法将会造成热量向反应器的传导，给热量测量带来误差。针对美国专利4670404应用于较大体积反应器化学反应热测量的上述缺点，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种适用于较大体积反应器的绝热环境控制方法，当反应器内发生放热反应或者发生吸热反应且反应器外加热器开启补偿热量时，该方法均能够维持反应器的绝热环境，从而准确测量反应热。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种气体化学溶剂吸收与解吸反应热测量装置及测量方法，有效模拟较大体积反应器内气体化学吸收与解吸反应过程，压力反应器的温度与压力状态参数可根据需要控制设定。本专利技术利用外围保护电加热器与反应器外主加热器的精确控制，实现化学反应系统的绝热环境从而准确测量气体吸收反应阶段的放热量以及气体解吸反应阶段的吸热量。本专利技术测量装置包括外壳、内壳、反应器、热电偶、热电阻、电加热器、磁力搅拌器、压力传感器、数据采集板、计算机和电源，其特征在于反应器设在内壳的中部，外壳与内壳之间设有隔热材料，在内壳外周上下部各自设有一套热电阻加热器Ha^P Ha,在内壳与反应器设有玻璃纤维隔热层，在隔热层内设有热电偶，在反应器中下部外周设有玻璃纤维板，在玻璃纤维板与反应器之间设有热电阻主加热器Hk,在反应器底上部与外壳对应的底外部设有磁力搅拌器，在反应器的上部至外壳上顶部设有一根进液管和一根排气管，在反应器的底上部至外壳顶上部设有一根热电偶和一根排液管；压力传感器、内壳内热电偶、反应器内的热电偶，反应器外部的热电偶和玻璃纤维板热电偶的信号线与数据采集板相联，数据采集板与计算机相联，电源与内壳外和反应器的电加热器相联。 在外壳外的进气管段上设有球阀，在球阀的前面设有自力式压力调节阀。在外壳外的进液管段上设有一个直角三通，在三通的竖向段上设有球阀和加料漏斗，在三通的水平段上设有安全阀、球阀、压力表和压力传感器。在外壳外的排气管段上设有自力式压力调节阀。在外壳外的排液管段上设有球阀。在内壳上部和下部外周的热电阻加热器之间设有一条区域分隔线，分隔线上部为U区,下部为L区。本专利技术的方法是:压力反应器下部外面设置的主电加热器^为试样溶剂加热。在反应器壁面外均匀布置的多组热电偶测量壁面温度，对反应器外主电加热器内侧区域的壁面热电偶温度测量值进行平均记为Tk，对反应器外上部其它区域壁面热电偶温度平均记为 在主电加热器外侧一定距离(I~5_)处均匀设置一组热电偶，测量平均值记为T/#，该组热电偶与主电加热器4之间采用玻璃纤维板等隔热材料填充。上述反应器与主加热器组合体放置在填充玻璃纤维等隔热材料的金属保护壳体内。保护壳体外壁面对应反应器主加热器位置分别设置上、下两个保护电加热器H@、Htfz。同时在保护壳体内壁面对应上、下保护加热器区域分别均匀设置上、下两组热电偶，测量温度平均值分别为T@、Tcx。加热器采用直流或交流电源供电，并由计算机数据采集控制系统测量和调节加热器的输入功率。上述组合体放置在填充隔热材料的外壳内。本专利技术通过程序控制外围保护壳体壁面温度等于反应器壁面温度或主加热器外隔热层温度，从而保持反应器在放热反应或吸热反应且主加热器开启实验过程中的绝热环境，然后根据主电加热器的焦耳热与校准测定的内能变化，可以容易计算得到反应的生成或吸收热量。本专利技术对气体的化学溶剂吸收与解吸反应热测量方法采用以下步骤: 1、当进行气体吸收实验时，首先开启保护电加热器Hra和Ha，通过计算机程序和热电偶分别控制上、下电加热器Hai和Ha使内壳体内壁面上、下两组测量温度平均值分别跟踪等于反应器外上部温度平均值Tffu以及主电加热器外侧隔热层内温度平均值Tin，从而保持反应器的绝热环境，控制逻辑程序中采用PID算法调节，比例、积分及微分参数根据试样性质与质量提前整定；开启反应器外主电加热器Hk，通过计算机程序和热电偶控制主电加热器，使试样溶剂从温度Tstl加热至设定温度Tsi，过程中吸收有少量气体。然后停止主电加热器Hk加热，控制电加热器Ha切换内壳体内壁面下部测量温度，由平均温度值改为跟踪等于反应器外壁面下部区域温度平均值Twl ;启动磁力搅拌器，开始大量气体吸收放热反应，保持反应器压力恒定；由于发生放热反应，反应器内试样温度上升，当试样温度升至Ts2达到稳定时，结合进入反应器的流量变化判断吸收反应停止，此时关闭进口气体阀门；实验结束后根据反应系统从Tstl到Ts2的内能变化以及主加热器的输入热能变化来计算吸收反应的放热量；其中内能变化可采用相同性质与质量的试样进行无化学反应的同样升温过程实验，根据主加热器的焦耳热来测定。当进行气体解吸实验时，电加热器处于开启状态，通过计算机程序和热电偶控制电加热器TmIa使内壳体内壁面上、下两组测量温度平均值分别跟踪等于反应器外上部温度平均值Tffu和下部温度平均值Twl。此时反应器气出口自力式压力调节阀门，使反应器控制在解吸实验设定压力；同时控制电加热器Ha切换到Ta温度平均值跟踪等于主电加热器外侧平均温度Tin ;然后开启反应器外主电加热器Hk，通过计算机程序和热电偶控制Hk将试样溶剂从温度Ts2加热本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种气体的化学溶剂吸收与解吸反应热测量装置，包括外壳、内壳、反应器、热电偶、热电阻、电加热器、磁力搅拌器、压力传感器、数据采集板、计算机和电源，其特征在于反应器设在内壳的中部，外壳与内壳之间设有隔热材料，在内壳外周上下部各自设有一套热电阻加热器HGU和HGL，在内壳与反应器设有玻璃纤维隔热层，在隔热层内设有热电偶，在反应器中下部外周设有玻璃纤维板，在玻璃纤维板与反应器之间设有热电阻主加热器HR，在反应器底上部与外壳对应的底外部设有磁力搅拌器，在反应器的上部至外壳上顶部设有一根进液管和一根排气管，在反应器的底上部至外壳顶上部设有一根热电偶和一根排液管；压力传感器、内壳内热电偶、反应器内的热电偶，反应器外部的热电偶和玻璃纤维板热电偶的信号线与数据采集板相联，数据采集板与计算机相联，电源与内壳外和反应器的电加热器相联。
【技术特征摘要】
1.一种气体的化学溶剂吸收与解吸反应热测量装置，包括外壳、内壳、反应器、热电偶、热电阻、电加热器、磁力搅拌器、压力传感器、数据采集板、计算机和电源，其特征在于反应器设在内壳的中部，外壳与内壳之间设有隔热材料，在内壳外周上下部各自设有一套热电阻加热器Hcu和Ha，在内壳与反应器设有玻璃纤维隔热层，在隔热层内设有热电偶，在反应器中下部外周设有玻璃纤维板，在玻璃纤维板与反应器之间设有热电阻主加热器Hk，在反应器底上部与外壳对应的底外部设有磁力搅拌器，在反应器的上部至外壳上顶部设有一根进液管和一根排气管，在反应器的底上部至外壳顶上部设有一根热电偶和一根排液管；压力传感器、内壳内热电偶、反应器内的热电偶，反应器外部的热电偶和玻璃纤维板热电偶的信号线与数据采集板相联，数据采集板与计算机相联，电源与内壳外和反应器的电加热器相联。2.根据权利要求1所述的一种气体的化学溶剂吸收与解吸反应热测量装置，其特征在于:在外壳外的进气管段上设有球阀，在球阀的前面设有自力式压力调节阀。3.根据权利要求1所述的一种气体的化学溶剂吸收与解吸反应热测量装置，其特征在于:在外壳外的进液管段上设有一个直角三通，在三通的竖向段上设有球阀和加料漏斗，在三通的水平段上设有安全阀、球阀、压力表和压力传感器。4.根据权利要求1所述的一种气体的化学溶剂吸收与解吸反应热测量装置，其特征在于:在外壳外的排气管段上设有自力式压力调节阀。5.根据权利要求1所述的一种气体的化学溶剂吸收...
【专利技术属性】
技术研发人员：张建，李清方，刘海丽，陆诗建，尚明华，王鑫，何利民，黄少伟，张新军，孙广领，单童，王增林，庞会中，刘东杰，于惠娟，孙志英，吴鲁宁，朱红彬，张宁宁，张磊，陆胤君，
申请(专利权)人：胜利油田胜利勘察设计研究院有限公司，山东赛瑞石油科技发展有限公司，中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：
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