一种气液固三相反应装置

1.本实用新型涉及一种气液固三相反应装置。


背景技术：

2.在化工、环境、生物等众多领域，经常有气液固三相反应单元操作，但通常都是直接将固体物料、液体物料和气体物料加进混合反应器中，再通过搅拌装置来解决气液固三相反应涉及的气液吸收、液固接触等问题，以提高整体的反应效率；但是这种方式容易造成固体物料结块，导致搅拌效果变差，混合分散不均匀，且气相极易从液相和固相中析出，大部分气体最终会离开液面进入废气吸收系统，三相充分接触很难实现，不利于提高反应速率和反应效果；目前常用的三相反应装置按照物料在反应过程中的流动方式不同主要分为釜式反应器和流化床反应器；化工领域较常用的釜式反应容器多为搅拌釜，目前有许多搅拌釜反应器通过优化搅拌装置和转变进气方式(cn191922390755.8、cn191619192650.5、cn191619965986.0、cn191819728359.4、cn191619144442.8)来促进气液固三相的充分接触，进而提高反应效率，但因转杆旋转中心易形成负压，导致气体在中心聚集，从而降低了气体在溶液中的分散性，致使反应效率下降；虽然也有通过改变进气进液方式而不使用搅拌杆来使三相充分接触的反应器（cn191719647667.x）提高了气相分散程度，但装置过于复杂，制作成本高，且安装维修不方便不利于长期的使用；环境和生物领域多使用三相流化床反应器进行反应，通常以气液并流向上的方式与固体物料搅动接触，并产生升流在床体内循环；但是气流与固体料易发生返混现象，加之气体可能形成大气泡状态，使气固接触不良，使反应转化率降低，同时由于固体颗粒的磨蚀作用，管子和容器的磨损严重。


技术实现要素：

3.为了解决现有技术中存在的各种问题，本实用新型提供了一种，无搅拌杆，通过气液分路逆流接触实现三相充分反应的，喷淋式循环反应装置。
4.为了解决上上述问题，本发明的技术方案如下。
5.一种气液固三相反应装置包括喷淋罩（4）、滤板（5）、气液控制部分（18）和储液槽（14），喷淋罩通过双层螺纹连接在气液控制部分上端；滤板通过卡槽固定在气液控制部分顶端；储液槽通过单层螺纹连接在气液控制部分下端。
6.所述喷淋罩（4）包括喷淋头（3）、进液管（2）、加料口（1）、出气管（10）；喷淋头为锥形中空结构，底部有均匀分布的筛孔，连接在喷淋罩内壁顶端中心位置；进液管连接在喷淋罩外壁顶端并与喷淋头相通；加料口处在进液管中，前者与后者内径比为7：19.5～7：19，外径比为3：10.5～3：10，加料口居中贯穿喷淋头，底端与喷淋头底端为一体；出气管连接在喷淋罩顶端，其底端圆心到顶端外延与中心的距离比为1：1.78～1：1.7，且其上安装有泄压阀。
7.所述滤板（5）为玻璃砂芯材质，保证气液流通的同时，使固体物料不进入储液槽中，通过卡槽安装在气液控制部分上端，且连接处无缝隙。
8.所述气液控制部分（18）包括通气槽（8）、通气阀（13）、通气管（15）、过液槽（6）、浮球阀（12）、旋转杆（11）；通气槽是处在气液控制部分中心位置的柱型槽，与所述滤板的半径比为2.4：5.5～2.4：5.1；过液槽是位于通气槽外围的底部为弧形的环形槽，两槽上端端面相平，前者与后者内径比为1：2～1：2.1，外径比为7：15.2～7：15，高度比为2：1～2.2：1；过液槽弧形部分与垂直部分高度比为1：1.2～1：1，弧形部分弧度为120
°
～180
°
；浮球阀通过旋转杆对称安装在过液槽弧形部分两端；通气槽底部中间有与外界气源相连接的通气管，前者与后者内径比为19：2.3～19：2；通气管与通气槽连接处通过弹簧（9）安装有通气阀，且通气管上端有与通气阀外径尺寸一致的凹槽。
9.所述储液槽（14）包括液位计安装孔（16）和出水管（17），液位计安装孔连接在储液槽外壁；出水管安装在储液槽底端与液位计安装孔在同侧。
10.所述气液固三相反应装置工作时需要与压力自控电动水泵（19）配合使用，当储液槽内液面达到一定高度压力增大时，水泵开始将储液槽内液体泵入喷淋头内，压力减小水泵停止，以此实现反应液的循环往复。
11.本实用新型的有益效果在于。
12.1、通过在进液管内部添加加料口，将加料口和进液管设置为一体，提高了整个装置的密封性。
13.2、通过采用玻璃砂芯滤板作为物料的支撑板，并在滤板上端设置喷淋头，下端设置通气槽，实现了气液两相在滤板上的逆流接触，同时使气体更加分散，并对滤板上的物料起到搅拌作用。
14.3、通过螺纹密封的方式连接喷淋罩、气液控制部分和储液槽，不仅保证了装置的密封性，而且便于拆卸清洗。
15.4、通过配合压力控制电动水泵使用，当储液槽内液面达到一定高度压力增大时，水泵开始将储液槽内液体打入喷淋头内，当液面下降水泵自动停止，实现了反应液的循环往复。
附图说明
16.图1为本实用新型的正视剖面结构示意图。
17.图2为图1中a-a剖面结构示意图。
18.图3为气液控制部分工作示意图。
19.图4为气液控制部分俯视图。
20.图5为喷淋罩与气液控制部分螺纹连接处局部放大图。
21.图6为储液槽与气液控制部分螺纹连接处局部放大图。
22.图7为通气阀局部放大图。
23.图8为该装置工作示意图。
24.图中：1-加料口；2-进液管；3-喷淋头；4-喷淋罩；5-滤板；6-过液槽；7-垫圈；8-通气槽；9-弹簧；10-出气管；11-旋转杆；12-浮球阀；13-通气阀；14-储液槽；15-通气管；16-液位计安装孔；17-出水管；18-气液控制部分；19-水泵。
具体实施方式
25.下面将结合本实用新型的附图，对本实用新型的具体实施方式进行了更加清楚、完整地描述，以帮助本领域的技术人员对本实用新型的设计构思、技术方案有更加准确的理解；基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
26.请参阅图1-8，本实用新型提供的一种实施例，图1为整套装置的装配图，各部分结构都可以展示；图2为图1a-a剖面图，指明了进液管和加料口的安装位置；图3、图4是气液控制部分的工作示意图和俯视图；图5、图6分别为图1中两处螺纹连接的局部放大图，能更加清晰、明了表达整套装置三部分的连接方式；图7为通气阀局部放大图，能更加清晰表达通气阀的连接方式和工作方式；图8为该装置的工作示意图。
27.根据图1所示，喷淋罩4连有喷淋头3、进液管2、加料口1、出气管10，喷淋头和出气管与喷淋罩为一体，喷淋头连接在喷淋罩内部顶端中央，其上连有进液管；加料口处在进液管中，且居中贯穿喷淋头，底端与喷淋头底端为一体；出气管连接在喷淋罩顶端，且其上安装有泄压阀；喷淋罩通过螺纹与气液控制部分18上端相连；气液控制部分上端通过凹槽连接滤板5；储液槽14与出水管17、液位计安装孔16为一体，液位计安装孔连接在储液槽外壁；出水管安装在储液槽底端与液位计安装孔在同侧。
28.根据图2所示，进液管2安装在喷淋罩中央，使喷淋范围更为广泛；加料口1处在进液管中，提高了装置的密封性。
29.根据图3、图4所示，气液控制部分18与通气槽8和过液槽6为一体，通气槽处在气液控制部分中心位置，中间有与外接气源相通的通气管15，通气管固定在气液控制部分上端内壁上；过液槽是位于通气槽外围的底部为弧形的环形槽，两槽上端面相平；浮球阀12通过旋转杆11对称安装在过液槽弧形部分内壁；通气槽与通气管连接部分通过弹簧9安装有通气阀13。
30.根据图5、图6所示，气液控制部分18与喷淋罩4和储液槽14为不同的螺纹连接方式；喷淋罩与气液控制部分连接处为气体主要反应位置，为保证良好密封性，采用双层螺纹连接；储液槽中主要为溶液分散性小且集中在中下部位，采用单层螺纹连接；同时两处螺纹底端均垫有垫圈7，保持良好密封。
31.根据图7所示，通气阀13是中空圆形结构，通过弹簧9与通气槽8相连，且为单向打开方式。
32.工作过程。
33.首先从加料口1将固体物料加在滤板5上，加料完成后，利用外接水泵19从进液管2泵入溶液，液体经喷淋头3分散与滤板5上的固体物料反应后，再进入过液槽6中，当过液槽内液面达到一定高度时，浮球阀12打开，同时液体从下端出水口流出，并对出水口保持水封，当液面下降时，浮球阀关闭；进液的同从通气管15中进气，当气体到达通气槽8时，通气阀13打开，经上端滤板分散后进入喷淋罩4内，这时气液固三相集中在滤板5上进行反应；加液完成后将水泵19进液端接到出水口上，当储液槽14中的液体达到一定高度时，外接水泵19开始工作，将储液槽中的液体泵入到喷淋头3中，液面下降后水泵停止工作，同时可通过液位计安装孔16外接的液位计观察储液槽内页面变化情况；不仅实现了分路进气和进液，使气液两相逆流接触的同时对物料进行搅拌，提高了气液固三相的反应效率，而且实现了
反应液循环往复；同时当喷淋罩内因气体过多压力增大时，有助于将积攒在滤板和过液槽中的液体压入储液槽，推动整个循环体系的运作。

技术特征：
1.一种气液固三相反应装置，其特征在于，该装置包括喷淋罩（4）、滤板（5）、气液控制部分（18）和储液槽（14），所述喷淋罩通过双层螺纹连接在所述气液控制部分上端；所述滤板通过卡槽固定在所述气液控制部分上端内壁；所述储液槽通过单层螺纹连接在所述气液控制部分下端。2.根据权利要求1所述的一种气液固三相反应装置，其特征在于，所述喷淋罩（4）包括喷淋头（3）、进液管（2）、加料口（1）、出气管（10）；所述喷淋头为锥形中空结构，底部有均匀分布的筛孔，连接在所述喷淋罩内部顶端中央；所述进液管连接在所述喷淋罩外部顶端并与所述喷淋头相通；所述加料口处在所述进液管中，且居中贯穿所述喷淋头，其底端与喷淋头底端为一体，加料口与进液管内径比为7：19.5～7：19，外径比为3：10.5～3：10；所述出气管连接在所述喷淋罩顶端，其底端圆心到顶端外延与中心的距离比为1：1.78～1：1.7，且其上安装有泄压阀。3.根据权利要求1所述的一种气液固三相反应装置，其特征在于，所述滤板为玻璃砂芯材质，保证气液流通的同时，使固体物料不进入储液槽中，通过卡槽固定在过液槽和通气槽上端。4.根据权利要求1所述的一种气液固三相反应装置，其特征在于，气液控制部分（18）包括通气槽（8）、通气阀（13）、通气管（15）、过液槽（6）、浮球阀（12）、旋转杆（11）；所述通气槽是处在所述气液控制部分中心位置的柱型槽，与所述滤板的半径比为2.4：5.5～2.4：5.1；所述过液槽是位于所述通气槽外围的底部为弧形的环形槽，过液槽与通气槽上端面相平，前者与后者内径比为1：2～1：2.1，外径比为7：15.2～7：15，高度比为2：1～2.2：1，所述过液槽弧形部分与垂直部分高度比为1：1.2～1：1，弧形部分弧度为120
°
～180
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；所述浮球阀通过所述旋转杆对称安装在所述过液槽弧形部分内壁两端；所述通气槽底部中间有与外界气源相连接的通气管，通气槽（8）与通气管（15）内径比为19：2.3～19：2；所述通气阀安装在所述通气管与所述通气槽连接处。5.根据权利要求1所述的一种气液固三相反应装置，其特征在于，储液槽（14）包括液位计安装孔（16）和出水管（17），所述液位计安装孔连接在所述储液槽外壁；所述出水管安装在所述储液槽底端与所述液位计安装孔在同侧。6.根据权利要求1所述的一种气液固三相反应装置，其特征在于，工作时需要与压力自控电动水泵（19）配合使用，当储液槽内液面达到一定高度压力增大时，水泵开始将储液槽内液体泵入喷淋头内，压力减小水泵停止，以此实现反应液的循环往复。

技术总结
本实用新型公开了一种气液固三相反应装置，包括喷淋罩、滤板、气液控制部分和储液槽。喷淋罩包括喷淋头、进液管、加料口和出气管，气液控制部分包括通气槽、通气阀、通气管、过液槽、浮球阀、旋转杆，储液槽包括液位计安装孔、出水管。使用时，将固体物料加在滤板上，液体由上端喷淋头喷淋而下，气体从下端经滤板分散后与液体逆流接触，同时对滤板上物料起到搅拌作用，实现气液固三相充分接触；当液体进入储液槽后，通过外接循环水泵将其泵入喷淋头内实现反应液的循环往复。反应液的循环往复。反应液的循环往复。


技术研发人员：李橙橙 陈红余 李平 李婷婷
受保护的技术使用者：山东第一医科大学（山东省医学科学院）
技术研发日：2021.12.02
技术公布日：2022/5/25