一种气态离子汞热催化转化装置的制作方法

1.本发明属于气体取样分析技术领域，特别是涉及一种气态离子汞热催化转化装置。


背景技术：

2.汞作为唯一能在生态系统中能完善循环的重金属，是一种剧毒非必需元素。汞及其化合物被世界卫生组织国际癌症研究机构列入致癌物名录，并且，还被列入有毒有害水污染物名录。在环境保护地位不断提高的要求下，汞作为工业烟气排放中的常见物质，逐渐被要求检测达到一定标准才能够进行排放；烟气中汞的存在主要以：单质态汞和二价汞两种形式存在，二价态汞容易损耗，另外现在大部分的检测方法多以光学为基础，对单质态汞为检测物质来实现对汞含量的检测，所以若要得到烟气中准确的总汞含量，就需要将二价态汞全部转化为单质态汞。因此，设计一种在线将二价态汞转化为单质态汞的转化装置结构是有必要的。
3.国内在烟气离子汞的转化方式主要有两种方法，一是在实验室采用化学试剂进行还原，主要步骤是现场采用、试剂溶解、加还原剂还原等；该方法操作复杂，对操作人员的要求较高；另外该方法不能实时进行转换，转换时间较长；二是高温裂解的方法，该方法是把含有离子汞的测量气体加热到900℃，使化合态汞裂解为单质态汞；该方法容易实现，但是900℃的高温加大了使用的危险程度及使用能耗，并对装置有较高的要求。


技术实现要素：

4.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种气态离子汞热催化转化装置，用于解决现有技术中对于工业烟气汞中化合态的二价汞无法检测的问题。
5.为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种气态离子汞热催化转化装置，包括：
6.背板，所述背板内部设置有进气通道和出气通道；
7.至少一个反应腔，所述反应腔设置于所述背板上，所述反应腔包括外腔体和设置于所述外腔体中的内腔体，所述外腔体与所述内腔体相互分离，所述外腔体中填充有第一催化剂，且所述第一催化剂包覆于所述内腔体外，所述内腔体中填充有第二催化剂，且所述内腔体上具有与所述外腔体连通的通气结构；
8.以及导热块，所述导热块设置于所述背板上并位于所述反应腔的周边。
9.进一步，所述外腔体内设置有隔离网，所述隔离网的两端分别与所述外腔体的底壁和顶壁连接，且所述隔离网包覆所述第一催化剂。
10.进一步，所述外腔体由外壳体与外壳盖形成，所述外壳体与外壳盖可拆卸连接，且所述外壳体与外壳盖之间设置有密封垫片；所述内腔体由内壳体与内壳盖形成，所述内壳体与内壳盖可拆卸连接，且所述内壳体与内壳盖之间设置有密封圈及阻隔网。
11.进一步，所述通气结构为设置于所述内壳体上的第一通气孔和设置于所述内壳盖
上的第二通气孔。
12.进一步，所述反应腔通过压紧组件与所述背板压紧，所述压紧组件包括压板及设置于所述压板两端的定位柱，所述压板通过所述定位柱与所述背板连接，并通过第一紧固件与所述外壳盖压紧。
13.进一步，所述外壳体的底部设置有进气口和出气口，所述外壳体与所述背板之间设置有密封垫圈，且所述密封垫圈位于所述进气口和出气口处。
14.进一步，所述背板上设置有至少一组背板入气口和背板排气口，且一组所述背板入气口和背板排气口对应于一个所述反应腔，所述背板入气口与对应的所述反应腔的进气口对准并连通，所述背板排气口与对应的所述反应腔的出气口对准并连通。
15.进一步，所述背板上还设置有入口接头及至少一个出口接头，一个所述出口接头对应于一个所述背板排气口，所述进气通道从所述入口接头连通至全部所述背板入气口，所述出气通道单独从每个所述背板排气口连通至对应的所述出口接头。
16.进一步，所述背板内部设置有多个用于安装加热棒的安装孔。
17.进一步，所述导热块通过第二紧固件与所述背板连接，且所述导热块设置于所述反应腔的两侧。
18.如上所述，本发明的气态离子汞热催化转化装置，具有以下有益效果：
19.由于所述反应腔包括有内腔体和外腔体，内腔体与外腔体相互分离，使第一催化剂与第二催化剂相互分离，可根据需求放置不同的催化剂，便于第一催化剂与第二催化剂的单独更换。进一步，由于内腔体及外腔体的壳盖与壳体之间均采用开拆卸连接，使其能够重复利用，且更换方便；由于背板上设置有进气通道、出气通道以及安装孔，使其同时具有加热、定位和气路的作用，并减少了管路之间的转接，同时降低了外部接管出现冷端的风险。
附图说明
20.图1为本发明实施例提供的气态离子汞热催化转化装置的结构示意图；
21.图2为反应腔的剖视图；
22.图3为背板的结构图。
23.零件标号说明
24.10-背板；101-进气通道；102-出气通道；11-堵头；12-入口接头；13-背板入气口；14-第一固定孔；15-第二固定孔；16-第三固定孔；17-背板排气口；18-出口接头；19-安装孔；20-反应腔；211-外壳体；212-外壳盖；213-第一催化剂；214-隔离网；215-密封垫片；216-螺栓；217-密封垫圈；218-提手；221-内壳体；221a-第一通气孔；222-内壳盖；222a-第二通气孔；223-第二催化剂；224-密封圈；225-阻隔网；30-压紧组件；31-定位柱；32-压板；33-第一紧固件；40-导热块；41-第二紧固件。
具体实施方式
25.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
26.须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭
示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
27.请结合图1和图2所示，本发明提供一种气态离子汞热催化转化装置，包括：
28.背板10，所述背板10内部设置有进气通道101和出气通道102；
29.至少一个反应腔20，所述反应腔20设置于所述背板10上，所述反应腔20包括外腔体和设置于所述外腔体中的内腔体，所述外腔体与所述内腔体相互分离，所述外腔体中填充有第一催化剂213，且所述第一催化剂213包覆于所述内腔体外，所述内腔体中填充有第二催化剂223，且所述内腔体上具有与所述外腔体连通的通气结构；
30.以及导热块40，所述导热块40设置于所述背板10上并位于所述反应腔20的周边。
31.具体的，所述内腔体位于所述外腔体的中央并靠近所述外腔体的底部，由于内腔体与外腔体相互分离，这样便于后期对第一催化剂213和第二催化剂223的单独更换，也可减少催化剂的更换次数。样气进入所述外腔体后，先与第一催化剂213反应，由于第二催化剂223与第一催化剂213存在浓度差，内腔体中的气体从通气结构流出并与所述样气再次反应，完成气态离子汞的转化。通过本发明，在反应腔20内部就能够完成化合态汞到单质态汞的转化，保证其还原后的单质态汞不泄漏到环境中。
32.其中，所述外腔体内设置有隔离网214，所述隔离网214的两端分别与所述外腔体的底壁和顶壁连接，且所述隔离网214包覆所述第一催化剂213。具体的，所述隔离网214可通过焊接方式与外壳体211连接，所述隔离网214一方面能够防止第一催化剂213对进气口和出口的堵塞，另一方面能够打散进入反应腔20内的样气，使样气均匀的与第一催化剂213接触，以便充分反应。
33.所述外腔体由外壳体211与外壳盖212形成，所述外壳体211与外壳盖212可拆卸连接，且所述外壳体211与外壳盖212之间设置有密封垫片215。具体的，所述外腔体呈长方体结构，所述外壳盖212通过螺栓216与外壳体211实现可拆卸连接，使其能够反复利用，且便于更换第一催化剂213。本实施例中，所述外壳盖212上设置有四组螺栓216(及垫圈)，并均布于外壳盖212的四角。外壳体211和外壳盖212之间通过密封垫片215进行密封，所述密封垫片215采用石墨材质，密封垫片215在螺栓216(及垫圈)的预紧力作用下发生变形，从而实现外壳体211和外壳盖212之间的密封作用，以防止气体泄漏。外壳盖212上还设置有提手218，以便更换催化剂时对外壳盖212的取放。
34.所述内腔体由内壳体221与内壳盖222形成，所述内壳体221与内壳盖222可拆卸连接，且所述内壳体221与内壳盖222之间设置有密封圈224及阻隔网225。具体的，所述内腔体呈圆柱体结构，所述内壳体221与内壳盖222连接的一端设置有外螺纹，所述内壳盖222设置有内螺纹，所述内壳体221与内壳盖222通过螺纹配合实现可拆卸连接，使其能够反复利用，且便于更换第二催化剂223。并且，所述内腔体上具有与所述外腔体连通的通气结构，所述通气结构为设置于所述内壳体221上的第一通气孔221a和设置于所述内壳盖222上的第二通气孔222a。所述内腔体中的气体可通过所述第一通气孔221a和第二通气孔222a进入所述
外腔体，并与所述样气反应。为了防止内腔体中的第二催化剂223混入第一催化剂213中，在第一通气孔221a与内腔体的连通处以及第二通气孔222a与内腔体的连通处均设置阻隔网225，从而能够避免两种催化剂的混合。
35.所述反应腔20通过压紧组件30与所述背板10压紧，所述压紧组件30包括压板32及设置于所述压板32两端的定位柱31，所述压板32通过所述定位柱31与所述背板10连接，并通过第一紧固件33与所述外壳盖212压紧。具体的，每个反应腔20通过两个固定柱和一个压板32进行定位，所述定位柱31与背板10螺纹连接，通过设置在压板32中央的第一紧固件33(如螺栓)将所述压板32与所述外壳盖212压紧，进而使所述反应腔20压紧在所述背板10上。
36.为了使样气能够进入所述反应腔20，所述外壳体211的底部设置有进气口和出气口，所述外壳体211与所述背板10之间设置有密封垫圈217，且所述密封垫圈217位于所述进气口和出气口处。具体的，外壳体211与背板10之间通过密封垫圈217进行密封，以防止样气转换后汞单质的泄漏，密封垫圈217可采用石墨材质，在压板32和第一紧固件33(如螺栓)的压力作用下，使密封垫圈217发生变形，从而实现外壳体211与背板10之间的密封。
37.参阅图3，为了使样气能够从所述背板10进入和排出，所述背板10顶面上设置有至少一组背板入气口13和背板排气口17，且一组所述背板入气口13和背板排气口17对应于一个所述反应腔20，所述背板入气口13与对应的所述反应腔20的进气口对准并连通，所述背板排气口17与对应的所述反应腔20的出气口对准并连通。本实施例中，设置有两个反应腔20，因而在背板10上对应两个反应腔20设置有两组背板10入气气口和背板排气口17，从背板入气口13进入的样气经反应腔20的进气口进入，反应后的样气从反应腔20的出气口经背板排气口17排出。
38.并且，所述背板10顶面上还设置有入口接头12及至少一个出口接头18，一个所述出口接头18对应于一个所述背板排气口17，所述进气通道101从所述入口接头12连通至全部所述背板入气口13，所述出气通道102单独从每个所述背板排气口17连通至对应的所述出口接头18。本实施例中，由于设置有两个反应腔20，在背板10上设置有两组对应的背板入气口13和背板排气口17，相应地，所述背板10上设置有一个入口接头12和两个出口接头18，入口接头12可与外接进气管连接，以便通入样气(离子汞)，出口接头18可与外接出气管连接，以便对反应后的样气(单质汞)进行后续的收集分析。进气通道101从入口接头12连通至两组背板入气口13，以便从一个入口接头12进入样气，即可使样气分别流向两个反应腔20以进行催化反应；每个反应腔20对应一个单独的出气通道102，使反应后的样气从各自的出气通道102流出。背板10中的气路布置，可减少管路之间的转接，同时降低了外部接管出现冷端的风险。
39.由于加工进气通道101和出气通道102时会在背板10的侧壁上产生工艺孔，因而可在相应地位置设置堵头11，如图中的堵头11。
40.另外，为了对所述反应腔20进行加热，所述背板10内部设置有多个用于安装加热棒的安装孔19。具体的，本实施例中，在背板10内部设置三个安装孔19，以安装加热棒，加热棒与安装孔19间隙配合。通过热传递作用，最终间接的对整个装置进行加热。并且，在所述反应腔20的周边还设置导热块40，所述导热块40通过第二紧固件41(如螺栓)与所述背板10连接，且所述导热块40设置于所述反应腔20的两侧，从而起到对反应腔20的均匀加热作用。
41.所述背板10上还设置有多个用于固定导热块40的第一固定孔14，用于固定定位柱
31的第二固定孔15，用于固定背板10的第三固定孔16，以及用于固定所述加热棒的第四固定孔。其中，通过定位柱31对腔体进行定位，为了使腔体与背板10上的样气进口和出口能到达配合要求，因而对于第二固定孔15的加工精度不但决定着样气能否通过背板10进入腔体内部，而且决定着背板10和腔体之间的密封效果。
42.所述气态离子汞热催化转化装置在具体使用时，在背板10上的入口接头12处连接一外接进气管，通入含有离子汞的样气，样气沿进气通道101流向各个背板入气口13，经反应腔20的进气口进入对应的反应腔20，在反应腔20中催化反应后，从反应腔20的出气口流向对应的背板排气口17，经出气通道102流向背板10上出口接头18处连接的外接出气管。
43.综上，在本发明实施例提供的气态离子汞热催化转化装置中，由于所述反应腔包括有内腔体和外腔体，内腔体与外腔体相互分离，使第一催化剂与第二催化剂相互分离，可根据需求放置不同的催化剂，便于第一催化剂与第二催化剂的单独更换。进一步，由于内腔体及外腔体的壳盖与壳体之间均采用开拆卸连接，使其能够重复利用，且更换方便；由于外腔体内部设置隔离网，既起到了防止第一催化剂堵塞进气口和出气口的作用，又能够打散进入的样气，使其能够均匀的与催化剂接触反应；由于背板上设置有进气通道、出气通道以及安装孔，使其同时具有加热、定位和气路的作用，并减少了管路之间的转接，降低了外部接管出现冷端的风险。
44.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。