氯化汞還原加熱腔及用該加熱腔的汞蒸氣發(fā)生裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明提出汞氯化還原加熱腔及用該加熱腔的汞蒸氣發(fā)生裝置及方法。所述氯化汞還原加熱腔，包括腔體，所述腔體用于為氯化汞還原過程提供反應(yīng)空間，蒸汽出口，所述蒸汽出口與所述腔體內(nèi)部相通，用于排出產(chǎn)生的元素汞或氯化汞蒸氣，液體噴射管固定桿，所述液體噴射管固定桿與所述腔體內(nèi)部相通，所述液體噴射管固定桿的內(nèi)部具有液體入口端，載氣入口，所述載氣入口與所述液體噴射管固定桿內(nèi)的液體入口端相通連接，用于提供氣體壓力。通過使用本發(fā)明所述的氯化汞還原加熱腔及用該加熱腔的汞蒸氣發(fā)生裝置及方法，能夠利用氯化汞的化學(xué)還原方法，通過加熱方式可以發(fā)生不同濃度的元素汞或者氯化汞蒸氣，且溫度控制不需要太精確。
【專利說明】
氯化汞還原加熱腔及用該加熱腔的汞蒸氣發(fā)生裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于煙氣汞檢測分析技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及氯化汞還原加熱腔及用該加熱腔的汞蒸氣發(fā)生裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]汞在環(huán)境中是一種重金屬污染物，進入生物體后很難被排出，并會在生物體內(nèi)的作用下轉(zhuǎn)化為甲基汞，產(chǎn)生極強的生物毒性。同時由于生物體內(nèi)汞的累積作用，汞會沿食物鏈逐漸有低端向高端累集，最終影響到人類的健康。排放到水體中的汞嚴重污染當?shù)丨h(huán)境，而排放到大氣中的元素汞可在區(qū)域和全球范圍內(nèi)隨著大氣環(huán)流進行長距離傳輸。并且沉降到一些遠離污染源的地區(qū)，導(dǎo)致生物體內(nèi)汞或甲基汞含量增加，造成不可估量的健康和經(jīng)濟損失。目前，汞已經(jīng)成為溫室氣體和持久性有機物后又一引人關(guān)注的全球性化學(xué)污染物。汞污染和控制問題成為目前全球環(huán)境問題的新熱點和前沿研究領(lǐng)域。
[0003]2002年，聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署(UNEP)專門對全球汞污染狀況進行了評估，指出“人為活動的汞排放已經(jīng)明顯改變了全球汞的自然循環(huán)，對人類健康和生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成了嚴重威脅”。目前，UNEP已經(jīng)將汞作為一種全球性污染物，正式納入環(huán)境外交。在2009年2月召開的UNEP第25屆理事會會議上，與會各方就制定具有法律約束力的汞污染國際條約達成共識。2010年6月，政府間談判委員會啟動了全球汞公約談判，擬于2013年初完成公約制定。
[0004]我國是目前全球汞使用量和排放量最大的國家。UNEP的研究報告顯示，2005年中國的大氣汞排放達到890噸，約占世界人為源汞排放量的40%。如此大量的汞排放給我國乃至全球造成的人體健康和生態(tài)影響是不可預(yù)知的，也給我國環(huán)境外交帶來了新的挑戰(zhàn)。燃煤是我國大氣汞排放的最重要來源，及時開展燃煤電廠大氣汞排放控制對緩解國際汞減排壓力和改善國內(nèi)大氣環(huán)境都至關(guān)重要。
[0005]目前，比較流行的汞蒸氣發(fā)生裝置，一般利用汞蒸氣在不同溫度下的飽和蒸汽壓不同，來發(fā)生不同濃度的汞蒸氣。
[0006]目前的汞蒸氣發(fā)生裝置利用元素汞在不同濃度下的飽和蒸汽壓不同，來控制不同的溫度和載氣流量，達到發(fā)生不同濃度汞蒸氣的目的。該方法對溫度的控制和元素汞(液體)的存放是關(guān)鍵點。為了提高安全性和可實現(xiàn)性，本發(fā)明利用氯化汞的化學(xué)還原方法，通過加熱方式，可以發(fā)生不同濃度的元素汞或者氯化汞蒸氣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提出氯化汞還原加熱腔及用該加熱腔的汞蒸氣發(fā)生裝置及方法，能夠利用氯化汞的化學(xué)還原方法，通過加熱方式可以發(fā)生不同濃度的元素汞或者氯化汞蒸氣，且溫度控制不需要太精確。
[0008]本發(fā)明提出一種氯化汞還原加熱腔，包括:
[0009]腔體，所述腔體用于為氯化汞還原過程提供反應(yīng)空間；
[0010]蒸汽出口，所述蒸汽出口與所述腔體內(nèi)部相通，用于排出產(chǎn)生的元素汞或氯化汞蒸氣；
[0011]液體噴射管固定桿，所述液體噴射管固定桿與所述腔體內(nèi)部相通，所述液體噴射管固定桿的內(nèi)部具有液體入口端；
[0012]載氣入口，所述載氣入口與所述液體噴射管固定桿內(nèi)的液體入口端相通連接，用于提供氣體壓力。
[0013]如上所述的氯化汞還原加熱腔，其中，進一步包括底座、上蓋以及散熱外殼，所述底座、所述上蓋以及所述散熱外殼構(gòu)成封閉空間，所述腔體設(shè)置于所述封閉空間內(nèi)。
[0014]如上所述的氯化汞還原加熱腔，其中，進一步包括加熱及測溫元件，所述加熱及測溫元件位于所述腔體的壁厚內(nèi)，用于控制所述腔體內(nèi)的溫度。
[0015]本發(fā)明還提出一種利用如上所述的氯化汞還原加熱腔進行離子汞還原過程的汞蒸氣發(fā)生裝置，其中，包括蠕動栗、氯化汞還原加熱腔以及溫度控制單元，
[0016]所述蠕動栗用于將液態(tài)氯化汞輸送至所述氯化汞還原加熱腔內(nèi)，并通過載氣作用將所述液態(tài)氯化汞吹散成氣態(tài)離子汞；
[0017]所述氯化汞還原加熱腔用于進行氯化汞的還原反應(yīng)；
[0018]所述溫度控制單元用于控制所述氯化汞還原加熱腔內(nèi)的反應(yīng)溫度。
[0019]如上所述的汞蒸氣發(fā)生裝置，其中，進一步包括質(zhì)量流量控制器，所述質(zhì)量流量控制器用于控制所述載氣的流量。
[0020]如上所述的汞蒸氣發(fā)生裝置，其中，進一步包括液體流量計，所述液體流量計用于測量所述液態(tài)氯化汞的流量。
[0021]本發(fā)明還提出利用如上所述的汞蒸氣發(fā)生裝置進行汞蒸汽發(fā)生的方法，包括以下步驟，
[0022]A、利用所述蠕動栗將所述液態(tài)氯化汞輸送至所述氯化汞還原加熱腔內(nèi)；
[0023]B、利用所述載氣吹散所述氯化汞還原加熱腔內(nèi)的液態(tài)氯化汞，使之以氣態(tài)離子汞的形式進行還原反應(yīng)；
[0024]C、利用所述溫度控制單元控制所述腔體內(nèi)的溫度，使該溫度達到規(guī)定的反應(yīng)溫度；
[0025]D、在所述氯化汞還原加熱腔內(nèi)的腔體內(nèi)進行氯化汞還原反應(yīng)，形成的元素汞或氯化汞蒸氣通過所述蒸汽出口排出所述氯化汞還原加熱腔。
[0026]如上所述的汞蒸汽發(fā)生的方法，其中，進一步包括利用所述液體流量計控制液態(tài)汞的流量。
[0027]如上所述的汞蒸汽發(fā)生的方法，其中，進一步包括利用所述質(zhì)量流量控制器控制所述載氣的輸入量。
[0028]通過使用本發(fā)明所述的氯化汞還原加熱腔及用該加熱腔的汞蒸氣發(fā)生裝置及方法，采用氯化汞還原加熱腔對離子汞蒸汽進行還原反應(yīng)，得到元素汞或氯化汞蒸氣；
[0029]通過采用質(zhì)量流量控制器和液體流量計，控制通入到氯化汞還原加熱腔內(nèi)的載氣及氯化汞溶液的流量，實現(xiàn)得到不同濃度的元素汞或氯化汞蒸氣的目的。
【附圖說明】
[0030]通過結(jié)合以下附圖所作的詳細描述，本發(fā)明的上述或其他方面的內(nèi)容將變得更清楚和更容易理解，其中:
[0031]圖1為本發(fā)明中氯化汞還原加熱腔的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖2位本發(fā)明中汞蒸氣發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]附圖中各標記表示如下:
[0034]1:氯化汞加熱還原腔:
[0035]11:底座、12:散熱外殼、13:蒸氣出口、14:腔體、15:上蓋、
[0036]16:液體噴射管固定桿、17:液體入口端、18:載氣入口、
[0037]19:加熱及測溫元件；
[0038]2:蠕動栗；
[0039]3:溫度控制單元；
[0040]4:質(zhì)量流量控制器；
[0041 ]5:液體流量計。
【具體實施方式】
[0042]下面結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明的【具體實施方式】。
[0043]在此記載的實施例為本發(fā)明的特定的【具體實施方式】，用于說明本發(fā)明的構(gòu)思，均是解釋性和示例性的，不應(yīng)解釋為對本發(fā)明實施方式及本發(fā)明范圍的限制。除在此記載的實施例外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還能夠基于本申請權(quán)利要求書和說明書所公開的內(nèi)容采用顯而易見的其它技術(shù)方案，這些技術(shù)方案包括采用對在此記載的實施例的做出任何顯而易見的替換和修改的技術(shù)方案，都在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
[0044]圖1為本發(fā)明中氯化汞還原加熱腔I的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本實施例中的氯化汞還原加熱腔I包括腔體14、蒸汽出口 13、液體噴射管固定桿16以及載氣入口 18。
[0045]所述腔體14用于為氯化汞還原過程提供反應(yīng)空間。
[0046]所述蒸汽出口13與所述腔體14內(nèi)部相通，用于排出產(chǎn)生的元素汞或氯化汞蒸氣。
[0047 ]所述液體噴射管固定桿16與所述腔體14內(nèi)部相通，所述液體噴射管固定桿16的內(nèi)部具有液體入口端17。
[0048]所述載氣入口8與所述液體噴射管固定桿16內(nèi)的液體入口端17相通連接，用于提供氣體壓力。
[0049]本實施例中，氯化汞溶液通過液體入口端17輸入到液體噴射管固定桿16內(nèi)。載氣通過載氣入口 18通入到液體噴射管固定桿16內(nèi)部，將液體噴射管固定桿16內(nèi)部的氯化汞溶液吹散成氣態(tài)形式。
[0050]離子汞蒸氣被吹入到腔體14內(nèi)，與里面的還原物質(zhì)反應(yīng)。氯化汞被還原成元素汞。進一步的，持續(xù)通入到腔體14內(nèi)的載氣將元素汞吹走。所述元素汞通過蒸汽出口 13排出腔體14體外。這樣就形成一定濃度的元素汞蒸氣。
[0051]進一步的，上述氯化汞還原加熱腔I還包括底座11、上蓋15以及散熱外殼12。所述底座11、所述上蓋15以及所述散熱外殼12構(gòu)成封閉空間。所述腔體14設(shè)置于所述封閉空間內(nèi)。
[0052]氯化汞還原過程需要一定的溫度條件。離子汞蒸汽在腔體14內(nèi)發(fā)生還原反應(yīng)的同時，腔體14表面會具有一定的高溫。如果直接將腔體14暴露在外界，會對人員及其周圍環(huán)境造成一定的影響。因此，將腔體14設(shè)置于由所述底座11、所述上蓋15以及所述散熱外殼12構(gòu)成的封閉空間內(nèi)。有效的降低了腔體14表面溫度對人員及周圍環(huán)境造成的影響。
[0053]具體的，底座11的內(nèi)表面具有凸臺結(jié)構(gòu)。所述腔體14固定在凸臺結(jié)構(gòu)上。保證腔體14與所述底座11、所述上蓋15以及所述散熱外殼12之間具有一定的距離，避免腔體14表面的高溫直接作用在所述底座11、所述上蓋15以及所述散熱外殼12。
[0054]進一步的，上述氯化萊還原加熱腔I還包括加熱及測溫元件19。所述加熱及測溫元件19位于所述腔體14的壁厚內(nèi)，用于控制所述腔體14內(nèi)的溫度。
[0055]氯化汞還原過程需要一定的溫度條件。將加熱及測溫元件19設(shè)置于腔體14的壁厚內(nèi)。當進行氯化汞還原反應(yīng)時，加熱及測溫元件19對所述腔體14進行加熱，直至腔體14內(nèi)的溫度達到180°C，停止加熱，并保持腔體14內(nèi)溫度大于180°C。由于該溫度不需要精確控制，普通的溫度控制器就可以達到要求。
[0056]圖2位本發(fā)明中汞蒸氣發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，汞蒸氣發(fā)生裝置包括2蠕動栗、I氯化汞還原加熱腔以及溫度控制單元3。
[0057]所述蠕動栗2用于將液態(tài)氯化汞輸送至所述氯化汞還原加熱腔I內(nèi)，并通過載氣作用將所述液態(tài)氯化汞吹散成氣態(tài)離子汞。
[0058]所述氯化汞還原加熱腔I用于進行氯化汞的還原反應(yīng)。
[0059]所述溫度控制單元3用于控制所述氯化汞還原加熱腔I內(nèi)的反應(yīng)溫度。
[0060]蠕動栗，通過蠕動輪旋轉(zhuǎn)可以將液體從一個容器抽入到另一個容器。
[0061]具體的，本實施例中氯化汞溶液通過蠕動栗2輸送到液體入口端17。氯化汞溶液由液體入口端17流入到液體噴射管固定桿16內(nèi)部。同時，載氣通過載氣入口 18將液體噴射管固定桿16內(nèi)部氯化汞溶液吹散成氣態(tài)形式。此時，腔體14內(nèi)的溫度在溫度控制單元的作用下由加熱及測溫元件19加熱到180°C。離子汞蒸氣被載氣吹入到腔體14內(nèi)，與里面的還原物質(zhì)反應(yīng)。氯化汞被還原成元素汞。進一步的，持續(xù)通入到腔體14內(nèi)的載氣將元素汞吹走。所述元素汞通過蒸汽出口 13排出腔體14體外。這樣就形成一定濃度的元素汞蒸氣。
[0062]進一步的，所述汞蒸氣發(fā)生裝置還包括質(zhì)量流量控制器4。所述質(zhì)量流量控制器4用于控制所述載氣的流量。
[0063]具體的，在載氣通入載氣入口 18之前經(jīng)過質(zhì)量流量控制器4。通過質(zhì)量流量控制器4控制進入到氯化汞還原加熱腔I內(nèi)的載氣流量，控制元素汞蒸汽的反應(yīng)時間。使元素汞蒸汽得到不同的還原程度，從而得到不同濃度的元素汞或氯化汞蒸氣。
[0064]進一步的，所述萊蒸氣發(fā)生裝置還包括液體流量計5。所述液體流量計5用于測量所述液態(tài)汞的流量。
[0065]通過液體流量計5測量液體的實時流量，然后反饋到婦動栗2，進而控制婦動栗2轉(zhuǎn)速，達到采集不同流量液體的目的。
[0066]通過采用質(zhì)量流量控制器4及液體流量計5，控制不同流量的液態(tài)萊熱液的在反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)不同的時長，達到可以實現(xiàn)不同濃度汞蒸汽的目的。
[0067]利用上述的汞蒸氣發(fā)生裝置進行汞蒸汽發(fā)生的方法，包括以下步驟:
[0068]A、利用所述蠕動栗2將所述液氯化態(tài)汞輸送至所述氯化汞還原加熱腔I內(nèi)。
[0069]具體的，本實例中的氯化汞溶液過蠕動栗2輸送到液體入口端17。氯化汞溶液由液體入口端17流入到液體噴射管固定桿16內(nèi)部。
[0070]B、利用所述載氣吹散所述氯化汞還原加熱腔I內(nèi)的液態(tài)氯化汞，使之以氣態(tài)離子汞的形式進行還原反應(yīng)。
[0071]具體的，載氣通過載氣入口18輸送至液體噴射管固定桿16內(nèi)部，并將液體噴射管固定桿16內(nèi)部氯化汞溶液吹散成氣態(tài)形式進入到腔體14內(nèi)。
[0072]C、利用所述溫度控制單元3控制所述腔體內(nèi)的溫度，使該溫度達到規(guī)定的反應(yīng)溫度。
[0073]氯化萊還原反應(yīng)需要一定溫度基礎(chǔ)。當進行氯化萊還原反應(yīng)時，加熱及測溫元件19對所述腔體14進行加熱，直至腔體14內(nèi)的溫度達到180°C，停止加熱，并保持腔體內(nèi)溫度大于180°C。
[0074]D、在所述氯化汞還原加熱腔I內(nèi)的腔體14內(nèi)進行氯化汞還原反應(yīng)，形成的元素汞或氯化汞蒸氣通過所述蒸汽出口 13排出所述氯化汞還原加熱腔I。
[0075]離子汞蒸氣被吹入到腔體14內(nèi)，與里面的還原物質(zhì)反應(yīng)。氯化汞被還原成元素汞。進一步的，持續(xù)通入到腔體14內(nèi)的載體將元素汞吹走。所述元素汞通過蒸汽出口 13排出腔體14體外。這樣就形成一定濃度的元素汞蒸氣。
[0076]進一步的，上述汞蒸汽發(fā)生的方法還包括利用所述液體流量計5控制液態(tài)汞的流量。
[0077]具體的，在氯化汞溶液和蠕動栗2之間還設(shè)置有液體流量計5。將不同流量的氯化汞溶液進行還原反應(yīng)，得到不同濃度的元素汞蒸汽。
[0078]進一步的，上述汞蒸汽發(fā)生的方法還包括利用所述質(zhì)量流量控制器4控制所述載氣的輸入量。
[0079]具體的，在載氣通入載氣入口 18之前經(jīng)過質(zhì)量流量控制器4。通過質(zhì)量流量控制器4控制進入到氯化汞還原加熱腔I內(nèi)的載氣流量，控制元素汞蒸汽的反應(yīng)時間。使元素汞蒸汽得到不同的還原程度，從而得到不同濃度的元素汞蒸汽。
[0080]上述披露的各技術(shù)特征并不限于已披露的與其他特征的組合，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可根據(jù)發(fā)明之目的進行各技術(shù)特征之間的其他組合，以實現(xiàn)本發(fā)明之目的為準。
【主權(quán)項】
1.氯化汞還原加熱腔，其特征在于，包括 腔體，所述腔體用于為氯化汞還原過程提供反應(yīng)空間； 蒸汽出口，所述蒸汽出口與所述腔體內(nèi)部相通，用于排出產(chǎn)生的元素汞或氯化汞蒸氣； 液體噴射管固定桿，所述液體噴射管固定桿與所述腔體內(nèi)部相通，所述液體噴射管固定桿的內(nèi)部具有液體入口端； 載氣入口，所述載氣入口與所述液體噴射管固定桿內(nèi)的液體入口端相通連接，用于提供氣體壓力。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汞還原加熱腔，其特征在于，進一步包括底座、上蓋以及散熱外殼，所述底座、所述上蓋以及所述散熱外殼構(gòu)成封閉空間，所述腔體設(shè)置于所述封閉空間內(nèi)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汞還原加熱腔，其特征在于，進一步包括加熱及測溫元件，所述加熱及測溫元件位于所述腔體的壁厚內(nèi)，用于控制所述腔體內(nèi)的溫度。4.利用權(quán)利要求1-3所述的氯化汞還原加熱腔進行氯化汞還原過程的汞蒸氣發(fā)生裝置，其特征在于，包括蠕動栗、氯化汞還原加熱腔以及溫度控制單元， 所述蠕動栗用于將液態(tài)氯化汞輸送至所述氯化汞還原加熱腔內(nèi)，并通過載氣作用將所述液態(tài)氯化汞吹散成氣態(tài)離子汞； 所述氯化汞還原加熱腔用于進行氯化汞的還原反應(yīng)； 所述溫度控制單元用于控制所述氯化汞還原加熱腔內(nèi)的反應(yīng)溫度。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的汞蒸氣發(fā)生裝置，其特征在于，進一步包括質(zhì)量流量控制器，所述質(zhì)量流量控制器用于控制所述載氣的流量。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的汞蒸氣發(fā)生裝置，其特征在于，進一步包括液體流量計，所述液體流量計用于測量所述液態(tài)萊的流量。7.利用權(quán)利要求4-6所述的汞蒸氣發(fā)生裝置進行汞蒸汽發(fā)生的方法，包括以下步驟， A、利用所述蠕動栗將所述液態(tài)汞輸送至所述氯化汞還原加熱腔內(nèi)； B、利用所述載氣吹散所述氯化汞還原加熱腔內(nèi)的液態(tài)氯化汞，使之以氣態(tài)離子汞的形式進行還原反應(yīng)； C、利用所述溫度控制單元控制所述腔體內(nèi)的溫度，使該溫度達到規(guī)定的反應(yīng)溫度； D、在所述氯化汞還原加熱腔內(nèi)的腔體內(nèi)進行氯化汞還原反應(yīng)，形成的元素汞或氯化汞蒸氣通過所述蒸汽出口排出所述氯化汞還原加熱腔。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的汞蒸汽發(fā)生的方法，其特征在于，進一步包括利用所述液體流量計控制液態(tài)汞的流量。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的汞蒸汽發(fā)生的方法，其特征在于，進一步包括利用所述質(zhì)量流量控制器控制所述載氣的輸入量。
【文檔編號】G01N33/20GK106040110SQ201610355223
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月25日
【發(fā)明人】敖小強, 楊露露, 楊凱
【申請人】北京雪迪龍科技股份有限公司