基于QCL吸收光谱的SO_(2),SO_(3)同步测量技术

摘要

介绍了基于中红外吸收光谱的高温条件下SO_(2)和SO_(3)同步测量技术。在该测量实验系统中,SO_(3)由SO_(2)与O_(2)在钒基催化剂作用下高温反应得到,并且在SO_(2)催化氧化过程中同步测量SO_(2)和SO_(3)的浓度,进而计算得到了该催化氧化反应的转化率随温度(550~1000 K)和压力(3~20 kPa)的变化关系。通过对SO_(2)和SO_(3)高温吸收光谱模型的修正,将测量的混合气体的耦合光谱成功解耦,分别得到SO_(2)和SO_(3)各自的吸收光谱和气体浓度。同时,在实验系统中还设计有冷却分离装置,将反应后的高温SO_(3)气体冷却吸收后测量剩余SO_(2)浓度,并对比验证同步测量得到的SO_(2)浓度的准确性。实验发现,当温度低于590 K时,无SO_(3)生成,但SO_(2)在催化剂表面有明显的吸附效应,且吸附率随压力上升而增大。当加热温度高于590 K时开始观测到SO_(3)生成,且反应转化率随温度升高先逐渐增大至92%(800 K),后随温度升高逐渐减小至3%以下(1000 K)。在每个测量温度下,反应转化率随压力升高呈对数增长趋势。