一种催化剂性能测试系统的制作方法

文档序号:10823005阅读:375来源:国知局
一种催化剂性能测试系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种催化剂性能测试系统,属于测试领域,解决现有催化剂性能测试系统测试精度不足的技术问题,本实用新型提供的催化剂性能测试系统包括存放有待测试催化剂的反应器、用于产生模拟烟气的气体输入装置和用于对烟气进行测试的测试装置,反应器具有连接气体输入装置的入口和连接测试装置的出口,催化剂性能测试系统还包括用于对催化剂性能测试系统内残留烟气进行清理的吹扫机构。
【专利说明】
一种催化剂性能测试系统
【技术领域】
[0001 ]本实用新型涉及一种催化剂性能测试系统。
【【背景技术】】
[0002]工业领域中,排放的氮氧化物总量大,随着氮氧化物带来的大气污染越来越严重,为防止锅炉燃烧后的气体进一步恶化环境,需通过催化剂对锅炉燃烧气体作脱硝处理。SCR脱硝装置是现行主要的脱硝处理装置,在催化剂的作用下,选择性地将NOx还原成NjPH2O,而不是被O2所氧化,其NOx的脱除率可达到80%以上。催化剂性能测试系统用于检测催化剂的性能,但是现有催化剂性能测试系统,检测精度低,误差大,无法准确评价催化剂性能,且测试系统中各管路之间易发生交叉污染;腐蚀性气体会腐蚀管路,会更造成检测误差。

【发明内容】

[0003]本实用新型解决的技术问题是提供一种催化剂性能测试系统,提高测试的精度。
[0004]为解决上述技术问题,本实用新型采用如下技术方案:
[0005]—种催化剂性能测试系统,包括存放有待测试催化剂的反应器、用于产生模拟烟气的气体输入装置和用于对烟气进行测试的测试装置,所述反应器具有连接所述气体输入装置的入口和连接所述测试装置的出口,其特征在于:所述催化剂性能测试系统还包括用于对催化剂性能测试系统内残留烟气进行清理的吹扫机构。。
[0006]进一步的,所述吹扫机构包括连接所述反应器的氮气输入器。
[0007]进一步的,所述气体输入装置包括氮气输入单元、氧气输入单元、一氧化氮输入单元、二氧化硫输入单元、气态水输入单元和氨气输入单元,所述气体输入装置和反应器之间设有混合器。
[0008]进一步的,所述一氧化氮输入单元、二氧化硫输入单元、气态水输入单元和氨气输入单元上均连接有并排设置用于调节流量的第一流量计和第二流量计,所述第一流量计的量程大于第二流量计的量程。
[0009]进一步的,所述测试装置包括在线红外分析仪和氧含量分析仪,所述反应器、在线红外分析仪和氧含量分析仪依次连接。
[0010]进一步的,所述在线红外分析仪和反应器之间设有氨清洗器和除水器。
[0011]进一步的,所述测试装置还包括与所述反应器的出口连接的在线激光分析仪。
[0012]进一步的,所述催化剂性能测试系统还包括校准机构,所述校准机构包括对在线激光分析仪进行校准的氨气校准器、对所述在线红外分析仪进行校准的二氧化硫校准器和一氧化硫校准器。
[0013]进一步的,所述催化剂性能测试系统还包括用于加热催化剂性能测试系统内烟气的加热装置。
[0014]进一步的,所述加热装置包括设置在所述气体输入装置上的第一加热套、设置在所述测试装置上的第二加热套和设置在所述反应器上的加热器。
[0015]本实用新型的有益效果:
[0016]本实用新型的催化剂性能测试系统,包括有吹扫机构,吹扫机构与催化剂性能测试系统中的管路连通,吹扫机构工作对催化剂性能测试系统内的气体进行吹扫清除,尤其是可清除吸附在管壁上的水、一氧化氮、氨、二氧化硫等腐蚀性物质,避免设备和管路被腐蚀,提高检测结果的准确度,在模拟真实工况下对催化剂的反应性能进行评价,用于催化剂的质量控制、已使用催化剂的寿命考评,也可用于催化剂运行条件的研究和新催化剂的开发。
[0017]本实用新型的这些特点和优点将会在下面的【具体实施方式】、附图中详细的揭露。【【附图说明】】
[0018]下面结合附图对本实用新型做进一步的说明:
[0019]图1为本实用新型的结构示意图;
[0020]图2为本实用新型中吹扫机构的结构示意图;
[0021]图3为本实用新型中校准机构的结构示意图。
【【具体实施方式】】
[0022]下面结合本实用新型实施例的附图对本实用新型实施例的技术方案进行解释和说明,但下述实施例仅仅为本实用新型的优选实施例,并非全部。基于实施方式中的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得其它实施例,都属于本实用新型的保护范围。
[0023]参考图1所示,一种催化剂性能测试系统,包括反应器1、气体输入装置和测试装置,反应器I具有连接气体输入装置的入口和连接测试装置的出口,反应器I存放有待测试催化剂,气体输入装置用于产生模拟烟气,气体输入装置产生的模拟烟气进入反应器I中与催化剂发生反应,经过催化剂处理的烟气从反应器I进入到测试装置,测试装置对烟气进行测试,根据测试装置的测试结果可计算催化剂的性能。
[0024]其中,气体输入装置包括氮气输入单元23、氧气输入单元21、一氧化氮输入单元24、二氧化硫输入单元25、气态水输入单元22和氨气输入单元26,氮气输入单元23、氧气输入单元21、一氧化氮输入单元24、二氧化硫输入单元25、气态水输入单元22和氨气输入单元26连接同一个混合器53,混合器53再连接反应器I的入口。氮气输入单元23、氧气输入单元21、一氧化氮输入单元24、二氧化硫输入单元25、气态水输入单元22和氨气输入单元26连接混合器53的管路上均设有过滤器41、流量计42、电磁阀43和单向阀44,氮气输入单元23提供的氮气、氧气输入单元21提供的氧气、一氧化氮输入单元24提供的一氧化氮、二氧化硫输入单元25提供的二氧化硫和气态水输入单元22提供的气态水混合形成与现实工况类似的模拟烟气,氨气输入单元26在提供的氨气作为平衡气体与模拟烟气混合。
[0025]本实用新型中,一氧化氮输入单元24、二氧化硫输入单元25、气态水输入单元22和氨气输入单元26上的流量计包括并排设置的第一流量计421和第二流量计422,第一流量计421和第二流量计422用于调节流量,且第一流量计421的量程大于第二流量计422的量程。例如:第一流量计421的量程为5L/h?60L/h,第二流量计422的量程为lL/h?10L/h,先调节第一流量计421使流量接近预定值附近时,再调节第二流量计422来到达预定值,从而为了增加微量气体的精度、提高测试的准确性。
[0026]采用的测试装置包括在线红外分析仪32和氧含量分析仪31,反应器I通过过滤器、电磁阀、采样栗34串连在线红外分析仪32和氧含量分析仪31。测试装置还包括在线激光分析仪33,反应器I通过另一通道连接在线激光分析仪33。在线激光分析仪33和反应器I之间同样设有过滤器、电磁阀和采样栗。在线红外分析仪32用于检测烟气中一氧化氮和二氧化硫的浓度;在线激光分析仪33检测气态水和氨的浓度,氧含量分析仪31检测氧的浓度。
[0027]并在,在线红外分析仪32和反应器I之间设有氨清洗器36和除水器35。氨清洗器36脱出烟气中的氨气,除水器35脱出烟气中的水分,能避免氨气和水分对在线红外分析仪32的测试造成干扰。
[0028]并且,催化剂性能测试系统还包括吹扫机构。吹扫机构与催化剂性能测试系统中的管路连通,吹扫机构对催化剂性能测试系统内气体进行吹扫清除,尤其是可排除吸附在管壁上的水、一氧化氮、氨、二氧化硫等腐蚀性气体,避免设备被腐蚀,还能避免交叉污染,提高检测的准确度。
[0029]参考图1和图2,采用的吹扫机构包括连接反应器I的氮气输入器7,氮气瓶7通过过滤器、计量器、电磁阀、单向阀连接反应器I,反应器I和测试装置上设有排气孔6,氮气输入器7提供的氮气经过反应器I和测试装置,将系统中存留的气体从排气孔6排出。氮气作用平衡气体对测试结果的影响小。在本实用新型的其他实施例中,吹扫机构包括吹风机,通过出风机向催化剂性能测试系统充气将存留的气体从排气孔排出。
[0030]参考图1和图3,催化剂性能测试系统还包括校准系统,校准系统包括对在线激光分析仪33进行校准的氨气校准器81和对在线红外分析仪32仪进行校准的二氧化硫校准器82和一氧化氮校准器83 ο在测试开始前,氨气校准器81的气体依次通过过滤器、流量计、电磁阀、单向阀以及采样栗,进入在线激光分析仪33,以此对在线激光分析仪33进行校准,避免在线激光分析仪33检测发生偏差;二氧化硫校准器82提供的气体进入在线红外分析仪32、一氧化氮标准器83提供的气体也进入在线红外分析仪32,对在线红外分析仪32 2进行校准,避免在线红外分析仪32检测发生偏差
[0031]催化剂性能测试系统还包括用于加热催化剂性能测试系统内气体的加热装置。加热装置对气体进行加热,避免气体吸附在管路壁上而造成设备腐蚀,同时避免气态水液化,还能避免气体冷却造成检测误差,并且温度升高,提高了气体的运动速度,使气体混匀更均匀。
[0032]采用的加热装置包括第一加热套51、第二加热套和加热器,氮气输入单元23、氧气输入单元21、一氧化氮输入单元24、二氧化硫输入单元25、气态水输入单元22连接至第一加热套51,第一加热套51通过预热器52、混合器53和文丘里管流量计54连接反应器I的入口,反应器I的出口连接第二加热套,第二加热套连接测试装置,加热器设置在反应器I上,从而对系统内各部位的气体充分加热。
[0033]另外,反应器I包括三层串联的反应单元。以满足普通电厂脱硝2+1的设计层数,当然也可以是更多层,以满足特殊情况。适用的催化剂样品尺寸为150*150*1500mm,可装入板式催化剂样品或全尺寸单元体蜂窝状催化剂,来准确测试催化剂在运行过程中的性能,例如S02/S03转化率、氨逃逸、脱硝效率等。
[0034]参考图1、图2和图3,工作时:
[0035]1、校准阶段:
[0036](1)打开氨气校准器81(1^3 lOOOppm,其余为N2),气体依次通过过滤器、流量计、电磁阀、单向阀以及采样栗,进入在线激光分析仪33,以此对在线激光分析仪33进行校准,避免在线激光分析仪33检测发生偏差;
[0037](2)再打开二氧化硫校准器82(S02 lOOOppm,其余为N2),气体依次通过过滤器、流量计、电磁阀、单向阀以及采样栗,进入在线红外分析仪32,以此对在线红外分析仪32进行校准,避免在线红外分析仪32检测发生偏差;
[0038](3)再打开一氧化氮校准器83(N0 lOOOppm,其余为N2)阀门,气体依次通过过滤器、流量计、电磁阀、单向阀以及采样栗,进入在线红外分析仪32,以此对在线红外分析仪32进行校准,避免在线红外分析仪32检测发生偏差;然后校准系统关闭。
[0039]2、测试阶段
[0040](I)将所需检测的催化剂放入反应器I内,打开氮气输入单元23,向系统内缓慢通入氮气,将各排气孔6关闭,将系统内的压力保持在0.2Mpa,稳压1min后,用涂刷中性发泡剂等方法检查所有密封点,如有泄漏应进行处理。试漏合格后,打开风机11和排气孔6,使系统降至常压。
[0041](2)打开第一加热套51、第二加热套、预热器52、加热器,当反应器I的入口和反应器I的出口温度达到300 0C时,依次打开氧气输入单元21、一氧化氮输入单元24、二氧化硫输入单元25,同时打开蠕动栗222,气态水输入单元22的水经过蒸发器221变成气态水。氮气、氧气、一氧化氮、二氧化硫、气态水在管路里初步混合,然后再进入混合器53,目的使气体混合均匀,然后经过文丘里管流量计54进入反应器I,再通过风机11从反应器I的排气孔6排出。当温度达到设计值时,打开测试装置中的电磁阀和采样栗,模拟烟气进入在线激光分析仪33,在线激光分析仪33测量水的含量,并通过调节控制气态水输入单元22上的第一流量计421和第二流量计422使水含量达到预设值;另一路模拟烟气经过氨清洗器36、除水器35进入在线红外分析仪32,在线红外分析仪32测量一氧化氮、二氧化硫的浓度,并通过分别调节一氧化氮输入单元24上的流量计、二氧化硫输入单元25上的流量计使组份到达预设值,后再进入氧含量分析仪31检测氧含量,并通过调节控制氧气输入单元21的流量计来使氧含量达到预设值。
[0042](3)当温度、流量、一氧化氮、二氧化硫、氧气以及气态水含量均调整达到预设值时,保持24?72h进行老化(若烟气条件发生变化,需再稳定lh)。老化完成后,在烟气中无氨的条件下,稳定并保持Ih,然后每隔1.0h?1.5h测定一次反应器I出口的SO3浓度值和反应器I入口的SO2浓度值。当连续4次测定结果不存在同一种趋势且相邻两次测定结果相对偏差不大于10 %时,S02/S03转化率测定测试完毕。取连续4次测定结果的算术平均值作为测定结果。
[0043](4)按设计MR(MR为氨氮摩尔比)通过氨气输入单元26进行氨气注入,稳定并保持lh。然后每隔Ih测定一次反应器I的入口和反应器I的出口的Ν0χ(Ν0和NO2)和NH3的体积分数。当连续4次测定结果不存在同一种趋势且测定结果相对偏差不大于3%时,脱硝效率和氨逃逸测试完毕。取连续4次测定结果的算术平均值作为测定结果。
[0044]3、做完实验室,气体输入装置关闭,打开氮气输入器7,对管路、反应器1、在线激光分析仪33和在线红外分析仪32进行吹扫,排除掉吸附在管壁上的H20、N0、NH3、S02等腐蚀性气体。
[0045]通过上述实施例,本实用新型的目的已经被完全有效的达到了。熟悉该项技术的人士应该明白本实用新型包括但不限于附图和上面【具体实施方式】中描述的内容。任何不偏离本实用新型的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。
【主权项】
1.一种催化剂性能测试系统,包括存放有待测试催化剂的反应器、用于产生模拟烟气的气体输入装置和用于对烟气进行测试的测试装置,所述反应器具有连接所述气体输入装置的入口和连接所述测试装置的出口,其特征在于:所述催化剂性能测试系统还包括用于对催化剂性能测试系统内残留烟气进行清理的吹扫机构。2.如权利要求1所述的催化剂性能测试系统,其特征在于:所述吹扫机构包括连接所述反应器的氮气输入器。3.如权利要求1所述的催化剂性能测试系统,其特征在于:所述气体输入装置包括氮气输入单元、氧气输入单元、一氧化氮输入单元、二氧化硫输入单元、气态水输入单元和氨气输入单元,所述气体输入装置和反应器之间设有混合器。4.如权利要求3所述的催化剂性能测试系统,其特征在于:所述一氧化氮输入单元、二氧化硫输入单元、气态水输入单元和氨气输入单元上均连接有并排设置用于调节流量的第一流量计和第二流量计,所述第一流量计的量程大于第二流量计的量程。5.如权利要求1所述的催化剂性能测试系统,其特征在于:所述测试装置包括在线红外分析仪和氧含量分析仪,所述反应器、在线红外分析仪和氧含量分析仪依次连接。6.如权利要求5所述的催化剂性能测试系统,其特征在于:所述在线红外分析仪和反应器之间设有氨清洗器和除水器。7.如权利要求5所述的催化剂性能测试系统,其特征在于:所述测试装置还包括与所述反应器的出口连接的在线激光分析仪。8.如权利要求7所述的催化剂性能测试系统,其特征在于:所述催化剂性能测试系统还包括校准机构,所述校准机构包括对在线激光分析仪进行校准的氨气校准器、对所述在线红外分析仪进行校准的二氧化硫校准器和一氧化硫校准器。9.如权利要求1至8之一所述的催化剂性能测试系统,其特征在于:所述催化剂性能测试系统还包括用于加热催化剂性能测试系统内烟气的加热装置。10.如权利要求9所述的催化剂性能测试系统,其特征在于:所述加热装置包括设置在所述气体输入装置上的第一加热套、设置在所述测试装置上的第二加热套和设置在所述反应器上的加热器。
【文档编号】G01N21/01GK205506777SQ201620218015
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年3月21日
【发明人】刘小峰, 刘雪松, 田丹女, 兰政碧, 王斌
【申请人】浙江海亮环境材料有限公司
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