專利名稱：滴流床催化氧化反應(yīng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬環(huán)境保護技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種滴流床催化氧化反應(yīng)裝置。
背景技術(shù)：
隨著石油化工、醫(yī)藥、農(nóng)藥、染料等工業(yè)的迅速發(fā)展，廢水中難降解有機化合物的種類與日俱增，其危害程度與范圍越來越大。大量研究表明，濕式氧化(WO)是處理高濃度難降解有機廢水的有效方法，但WO過程中高溫高壓以及對設(shè)備材質(zhì)的高要求限制了推廣應(yīng)用。為了降低反應(yīng)溫度與壓力，非均相催化劑的催化濕式氧化(Catalytic wet oxidation，簡記CWO)技術(shù)研究與開發(fā)成為研究的熱點。催化濕式氧化技術(shù)是目前處理高濃度生化難降解工業(yè)有機廢水的最佳方法之一，日本及其它發(fā)達國家視CWO技術(shù)為第二代工業(yè)廢水處理高新技術(shù)，專用于解決第一代常規(guī)技術(shù)(如生物處理、常規(guī)物理化學(xué)處理等)難以解決或無法解決的高濃度、有毒有害、難降解工業(yè)廢水的處理問題。
目前大多數(shù)的實驗研究采用高壓反應(yīng)釜，其不足是不能進行連續(xù)操作；適合連續(xù)式非均相催化濕式氧化的氣液固三相反應(yīng)器主要有滴流床(TBRs)、三相流化床和漿料反應(yīng)器。滴流床反應(yīng)器，是一種氣液固三相反應(yīng)器，它在化工領(lǐng)域，尤其是在石油煉制和石油加工過程中有著廣泛的應(yīng)用。在其它領(lǐng)域，如生化工程、能源轉(zhuǎn)換、廢水廢氣的凈化等，也越來越多地使用滴流床。滴流床用于連續(xù)式催化濕式氧化的研究始于上世紀(jì)70年代，文獻報道甚少，大部分的研究僅僅是在實驗室的微型反應(yīng)器上進行，利用微型滴流床反應(yīng)器可以研究催化濕式氧化工藝參數(shù)以及本征反應(yīng)動力學(xué)等，但無法進行反應(yīng)過程的傳質(zhì)和反應(yīng)機理的研究。為了進行連續(xù)式滴流床催化濕式氧化反應(yīng)過程的傳質(zhì)和反應(yīng)機理的研究，為工業(yè)化應(yīng)用奠定基礎(chǔ)，必須在微型反應(yīng)器的基礎(chǔ)上，進行反應(yīng)器的放大研究。反應(yīng)器放大要解決反應(yīng)器的恒溫控制、側(cè)線取樣、氣液分離、壓力控制等問題?！吨袊鴮＠飞瞎嫉呐c滴流床有關(guān)的發(fā)明僅限于化工合成，未見用于有機廢水催化濕式氧化的滴流床反應(yīng)裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于提出一種用于處理高濃度有機廢水的滴流床催化氧化反應(yīng)裝置。
本實用新型設(shè)計的滴流床催化氧化反應(yīng)裝置，由廢水池1、預(yù)混合反應(yīng)器7a、反應(yīng)器7、氣液分離器8、冷凝器11、充氧部分、溫控部分經(jīng)管道和閥門連接組成(如圖1所示)，其中，廢水池1通過閥門10與高壓計量泵3相連；預(yù)混合反應(yīng)器7a頂部通過單向閥21和閥門10與高壓計量泵3連接，預(yù)混合反應(yīng)器7a底部出水處通過管道與反應(yīng)器7頂部相連；反應(yīng)器7頂部設(shè)有水氣均布器5，反應(yīng)器7底部出水處通過閥門10與氣液分離器8相連，反應(yīng)器7的側(cè)部設(shè)有冷凝器11，冷凝器11與取樣口16相連，反應(yīng)器7與壓力傳感器17相連；氣液分離器8側(cè)部與氣體流量計22及后壓調(diào)節(jié)閥15相連，排放氣相產(chǎn)物，氣液分離器8與液位控制器9相連，控制氣液分離器8中的液位，液位控制器9與排水閥20相連，液相產(chǎn)物通過排水閥20排放；充氧部分由電磁流量控制閥14、減壓閥13、氣體流量計22與高壓氧氣瓶12通過管道依次連接組成，充氧部分與預(yù)混合反應(yīng)器7a的頂部相連；溫控部分由熱電阻、熱電偶、溫度控制器4、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器18、PC機19組成，熱電阻6a位于預(yù)混合反應(yīng)器7a的外圍，熱電阻6a內(nèi)插入熱電偶4a1，熱電偶4a1與溫度控制器4相連；熱電阻6b位于反應(yīng)器7的外圍，熱電阻6b內(nèi)插入熱電偶4a2，熱電偶4a2與溫度控制器4相連，溫度控制器4與數(shù)/模轉(zhuǎn)換器18相連，數(shù)/模轉(zhuǎn)換器18與PC機19相連。
本實用新型中，反應(yīng)器7與清水池1中設(shè)有反沖洗部分，高壓反沖洗泵2通過閥門10與清水池1a相連，高壓反沖洗泵2與反應(yīng)器7底部相連。
本實用新型中，熱電阻6b為4-10個，與熱電阻6b相連的冷凝器11為4-10個。
本實用新型的工作過程如下廢水用高壓計量泵3由廢水池1泵送至預(yù)混合反應(yīng)器7a，同時高壓純氧由高壓氧氣瓶12中經(jīng)減壓閥13減壓，輸送至預(yù)混合反應(yīng)器7a。在預(yù)混合反應(yīng)器7a內(nèi)，水和氣初步混合的同時被預(yù)熱。預(yù)混合反應(yīng)器7a由包在外圍的熱電阻6加熱，溫度由一個熱電偶4a檢測并由溫度控制器4控制。經(jīng)預(yù)熱的水樣和氧氣從頂部進入反應(yīng)器7。反應(yīng)器7中填充催化劑，氧氣和水樣在其中發(fā)生催化氧化反應(yīng)。反應(yīng)器7由包在外圍的4-8組熱電阻6分段加熱，每一段都由一個熱電偶4a檢測并由溫度控制器4控制。水氣均布器5使反應(yīng)器7中氣液分布均勻。另外，壓力傳感器17精確控制反應(yīng)器的反應(yīng)壓力。隨機取樣可從取樣口16選取。最終反應(yīng)產(chǎn)物由反應(yīng)器7底部排出，經(jīng)冷卻后進入氣液分離器8實現(xiàn)氣液分離。氣相產(chǎn)物由氣體流量計22排出。液相產(chǎn)物經(jīng)排水閥20排入出水槽。另外，反應(yīng)器還設(shè)有反沖洗部分，清水用高壓反沖洗泵2由清水池1a泵送至反應(yīng)器底部進入反應(yīng)器7，反沖洗出水由反應(yīng)器7頂部排出。
本實用新型可以有效用于連續(xù)式催化濕式氧化處理高濃度有機工業(yè)廢水的實驗研究，由于預(yù)混合反應(yīng)器的溫度可控，它不僅僅有預(yù)熱、氣水混合的功能，還可以作為實際的高濃度有機工業(yè)廢水的預(yù)處理反應(yīng)器，如堿渣廢水脫除硫化物等，避免后面反應(yīng)器中的催化劑硫化物中毒。反應(yīng)器采用分段加熱和溫控，可確保反應(yīng)器在等溫下進行反應(yīng)。反應(yīng)器設(shè)有側(cè)線取樣口，可以采集反應(yīng)器不同位置的樣品，有利于反應(yīng)機理和反應(yīng)動力學(xué)的研究。另外，反應(yīng)器具有反沖洗部分，可以定期清洗反應(yīng)器內(nèi)的催化劑，防止催化劑的表面污染，脫除反應(yīng)器內(nèi)表面的鹽垢，可以有效地解決實際高濃度有機工業(yè)廢水濕式氧化中經(jīng)常出現(xiàn)的鹽垢問題。本實用新型可用來研究工藝操作條件對化工、醫(yī)藥、農(nóng)藥等行業(yè)排放的高濃度、難降解、有毒有害有機廢水的催化濕式氧化反應(yīng)過程的影響規(guī)律，評價催化劑的各項重要性能及過程機理和動力學(xué)。使用本裝置可以使?jié)袷窖趸奶幚砉に囇芯繌拈g隙式發(fā)展到連續(xù)式，為非均相催化濕式氧化能在更溫和的條件下獲得理想效果，對于進一步擴大濕式氧化的應(yīng)用領(lǐng)域和范圍具有非常重要的意義。因此，本實用新型具備良好的市場前景。


圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)圖示。
圖中標(biāo)號1為廢水池，1a為清水池，2為高壓反沖洗泵，3為高壓計量泵，4為溫度控制器，4a1為熱電偶，4a2為熱電偶，5為水氣均布器，6a為熱電阻，6b為熱電阻，7為反應(yīng)器，7a為預(yù)混合反應(yīng)器，8為氣液分離器，9為液位控制器，10為閥門，11為冷凝器，12為高壓氧氣瓶，13為減壓閥，14為電磁流量控制閥，15為后壓調(diào)節(jié)閥，16為取樣口，17為壓力傳感器，18為數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，19為PC機，20為排水閥，21為液體單向閥，22為氣體流量計，23為液體流量計。
具體實施方式
下面通過實施例進一步描述本實用新型。
實施例1，廢水池規(guī)格為Φ400mm×5mm×500mm，材料選用不銹鋼304，清水池規(guī)格為Φ400mm×5mm×500mm，材料選用不銹鋼304，預(yù)混合反應(yīng)器規(guī)格為Φ45mm×5mm×300mm，反應(yīng)器規(guī)格為Φ45mm×5mm×850mm，材料選用不銹鋼316L，氣液分離器規(guī)格為Φ300mm×5mm×520mm，材料選用不銹鋼304，取樣冷凝器規(guī)格為規(guī)格為Φ400mm×5mm×500mm，數(shù)量為5個，材料選用不銹鋼316L，高壓計量泵型號為J1-5/8，液位控制器型號為BLC02X型，閥門型號為J23W-160P，壓力傳感器型號為RPT-301，數(shù)/模轉(zhuǎn)換器型號為AI-708JA，PC機為586型，氣體流量計為WFM型，液體流量計為VFA-1-SSV型，排水閥為ZCL-2Y型電磁流量計，液體單向閥為I-10型，上述部件按一定的工藝加工和安裝，即得所需滴流床催化氧化反應(yīng)裝置。
權(quán)利要求1.一種滴流床催化氧化反應(yīng)裝置，其特征在于由廢水池(1)、預(yù)混合反應(yīng)器(7a)、反應(yīng)器(7)、氣液分離器(8)、冷凝器(11)、充氧部分、溫控部分經(jīng)管道和閥門連接組成，其中，廢水池(1)通過閥門(10)與高壓計量泵(3)相連，預(yù)混合反應(yīng)器(7a)頂部通過單向閥(21)和閥門(10)與高壓計量泵(3)連接；預(yù)混合反應(yīng)器(7a)底部出水處通過管道與反應(yīng)器(7)頂部相連；反應(yīng)器(7)頂部設(shè)有水氣均布器(5)，反應(yīng)器(7)底部出水處通過閥門(10)與氣液分離器(8)相連，反應(yīng)器(7)的側(cè)部設(shè)有冷凝器(11)，冷凝器(11)與取樣口(16)相連，反應(yīng)器(7)與壓力傳感器(17)相連；氣液分離器(8)側(cè)部與氣體流量計(22)及后壓調(diào)節(jié)閥(15)相連，排放氣相產(chǎn)物，氣液分離器(8)與液位控制器(9)相連，控制氣液分離器(8)中的液位，液位控制器(9)與排水閥(20)相連，液相產(chǎn)物通過排水閥(20)排放；充氧部分由電磁流量控制閥(14)、減壓閥(13)、氣體流量計(22)與高壓氧氣瓶(12)通過管道依次連接組成，充氧部分與預(yù)混合反應(yīng)器(7a)的頂部相連；溫控部分由熱電阻、熱電偶、溫度控制器(4)、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(18)、PC機(19)組成，熱電阻(6a)設(shè)于預(yù)混合反應(yīng)器(7a)的外圍，熱電阻(6a)內(nèi)插入熱電偶(4a1)，熱電偶(4a1)與溫度控制器(4)相連；熱電阻(6b)設(shè)于反應(yīng)器(7)的外圍，熱電阻(6b)內(nèi)插入熱電偶(4a2)，熱電偶(4a2)與溫度控制器(4)相連，溫度控制器(4)與數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(18)相連，數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(18)與PC機(19)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的滴流床催化氧化反應(yīng)裝置，其特征在于反應(yīng)器(7)與清水池(1)中設(shè)有反沖洗部分，高壓反沖洗泵(2)通過閥門(10)與清水池(1a)相連，高壓反沖洗泵(2)與反應(yīng)器(7)底部相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的滴流床催化氧化反應(yīng)裝置，其特征在于熱電阻(6b)為4-10個，與熱電阻(6b)相連的冷凝器(11)為4-10個。
專利摘要本實用新型屬環(huán)境保護技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種滴流床催化氧化反應(yīng)裝置。由廢水池、預(yù)混合反應(yīng)器、反應(yīng)器、氣液分離器、冷凝器、充氧部分、溫控部分經(jīng)管道和閥門連接組成，反應(yīng)器采用分段加熱和溫控，確保反應(yīng)器在等溫下進行反應(yīng)。反應(yīng)器設(shè)有側(cè)線取樣口，可以采集反應(yīng)器不同位置的樣品，反應(yīng)器具有反沖洗部分，可以定期清洗反應(yīng)器內(nèi)的催化劑，有效地解決實際高濃度有機工業(yè)廢水濕式氧化中經(jīng)常出現(xiàn)的鹽垢問題。本實用新型可用來研究工藝操作條件對化工、醫(yī)藥、農(nóng)藥等行業(yè)排放的高濃度、難降解、有毒有害有機廢水的催化濕式氧化反應(yīng)過程的影響規(guī)律，使用本裝置可以使?jié)袷窖趸奶幚砉に囇芯繌拈g隙式發(fā)展到連續(xù)式，對于進一步擴大濕式氧化的應(yīng)用領(lǐng)域和范圍具有非常重要的意義，具備良好的市場前景。
文檔編號B01J8/00GK2668621SQ20032010842
公開日2005年1月5日 申請日期2003年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月27日
發(fā)明者李光明, 趙建夫, 王 華, 趙修華, 陳玲 申請人:同濟大學(xué)