[發明專利]一種測定粉體物料懸浮態反應動力學的方法

有效

• 申請號: 201910814693.0
• 申請日: 2019-08-30
• 公開（公告）號: CN110531026B
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發明（設計）人: 酒少武;陳延信;成思萌
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: G01N31/16
• 分類號: G01N31/16;G01N15/00;G01N25/00
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 段俊濤

1.一種測定粉體物料懸浮態反應動力學的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一，根據粉體物料反應的特點，選擇能夠表征反應進度的可測量參數作為目標參數，用于計算反應轉化率，所述可測量參數包括如下物理量：某種組分的含量、濃度、燒失量以及與定量有關的參數；所述與定量有關的參數指可采用化學分析或儀器分析方法定量的參數，包括重量、體積、電極電位、電導率、電流、電壓、光譜波長、光譜強度或光譜吸收；

步驟二，控制操作參數，使懸浮態反應系統處于穩定運行狀態，進行一系列的等溫懸浮態實驗并采集樣品，用于進行相關定量分析并獲得目標參數，所述控制操作參數包括溫度、給料量、風量以及停留時間；

所述懸浮態反應系統包括熱風爐（1）、電加熱套管（2）、懸浮態反應爐（3）、供料系統（4）、供風系統、功率補償保溫套管（5）、旋風分離器（6）、物料收集倉（7）、引風機（8）以及檢測控制系統（9）；供料系統（4）采用高精度螺旋喂料機，加料量固定為5kg/h；供風系統由離心風機、流量計和自動調節閥門組成，能夠將系統的供風壓力波動控制住±20Pa之內，實現穩定供風；爐溫由熱風爐（1）、電加熱套管（2）、功率補償保溫套管（5）控制；由熱風爐（1）提供主熱源，電加熱套管（2）防止散熱并穩定氣流溫度，功率補償保溫套管（5）為多節組合式結構，每一節可以獨立控溫，在電腦的控制下實現懸浮爐爐體從下到上遞增式功率補償，從而確保懸浮爐爐體反應區的溫度差不超過5℃；停留時間的調節采用兩種方法：其一是調節風速；其二是調節懸浮爐爐體上功率補償保溫套管（5）的覆蓋長度；通過采取這兩種方法或者其中之一，根據反應區長度和測量流體平均風速計算停留時間；系統的溫度、流量、風速和氣體成分均由檢測控制系統（9）實時監控調節并記錄；反應后物料經旋風分離器（6）分離后進入物料收集倉（7），再采樣進行相關的分析；

步驟三，對采集的樣品進行定量分析，得到不同溫度和不同時間組合參數下的目標參數，并進行轉化率計算，以平行樣的轉化率的平均值作為該“溫度-時間”組合參數下的轉化率，完成全部實驗后，將實驗結果表示為每個溫度下的“時間-轉化率”數據形式，用于動力學計算；

步驟四，采用等溫動力學方法，根據每個溫度下的“時間-轉化率”數據計算懸浮態反應動力學，得到懸浮態反應的活化能、機理函數、指前因子和動力學方程。

2.根據權利要求1所述測定粉體物料懸浮態反應動力學的方法，其特征在于，所述懸浮態反應系統具備穩定供料、穩定供風、停留時間可調、物料能夠收集、爐體出口氣體成分可測的功能，且能夠在設定的參數下保持反應區溫度恒定和懸浮狀態穩定。

3.根據權利要求1所述測定粉體物料懸浮態反應動力學的方法，其特征在于，所述步驟二中，等溫懸浮態實驗遵循如下原則：

（1）選擇四個及以上的溫度點作為穩定狀態的控制溫度；

（2）每一個溫度點，選擇四個及以上的時間點進行實驗；

（3）每一組“溫度-時間”參數，進行至少兩組平行實驗，兩組平行實驗所采集的樣品的目標參數誤差應控制在5%以內，如果不滿足，需要重復實驗，直到滿足誤差要求為止；

（4）實驗期間，粉體物料的加料量保持穩定。

4.根據權利要求1所述測定粉體物料懸浮態反應動力學的方法，其特征在于，所述步驟四中，采用的等溫動力學方法為約化時間法或雙對數法。