[发明专利]多孔球状反应装置及操作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种有关气液动量、热量、质量传递和气液反应研究的实验装置及操作方法，特别涉及一种研究高效反应物及反应过程、测定反应动力学的实验装置及操作方法，属于化工、环保、轻工、医药领域。

背景技术

在锅炉烟气脱硫脱硝工艺的实验研究中，所涉及的高效脱除剂与烟气中二氧化硫以及氮氧化物的反应主要是气液反应，而气泡是气液体系中的基本元素，气泡的大小和分布情况决定着流体流动、传递和反应，同时也决定着工程应用中的一个重要参数-气液比表面积。传统反应装置的气泡大小和分布情况在空间上都不均匀，而且随着气体流量的变化而变化，给操作稳定和实验结果都带来很大影响。如果采用大型设备，必然造成脱除剂的浪费，但由于烟气中的有毒气体含量低，采用小的反应瓶时，气体流量则难于准确测量和控制。目前，国内外还没有一套完整的实验装置。

本发明就是要克服现有实验装置技术的不足，提供一种带有气体分布器的反应实验装置及操作方法。气体经过进口进入通气管，然后被气体分布器分布成均匀的小气泡，最后经出口进入下一阶段操作。本发明的可操作性强，气体流量变化大时对气泡的尺寸和分布影响不大。

发明内容

本发明的目的在于，为锅炉烟气脱硫脱硝工艺的实验研究提供一种气体分布均匀、运行费用低、反应速率高、操作简单的新型实验装置及操作方法。

本发明的目的通过下列途径实现：

一种多孔球状反应装置，至少包括反应瓶封头、筒体、通气管、多孔球状气体分布器和取样器，所述的反应瓶封头和筒体采用烧口法兰结构连接；多孔球状气体分布器连接在通气管上，且通气管连接在封头上，使三者成为一个部件；取样器与反应瓶封头采用标准口连接。

所述的多孔球状气体分布器是由3～9个空心球体通过3～9根支管与通气管连接而成；空心球体上每个开有20～40个孔，孔形状是圆形、椭圆形、三角形和菱形，当量直径是2mm～5mm；支管直径是4mm～10mm，支管与通气管的夹角度数为0°～170°。多孔球状气体分布器、通气管与反应瓶封头采用焊接的连接方式。

所述的反应瓶封头的结构形式，封头顶端采用标准椭圆形式，底端采用烧口的结构，中间采用圆桶形式。反应瓶封头和筒体采用烧口法兰结构连接，在烧口与法兰间根据密封面形式设有不同形状截面的密封垫，密封垫截面为圆形、梯形、矩形、菱形、C型。

所述的取样器由旋塞和储液室组成，取样器的标准塞和反应瓶取样口的规格一致，采用19#和24#的标准磨砂口，储液室的容积为1ml～10ml，与取样器的储液室连接的取液管采用120°～135°的曲管，并连接于储液室的侧面，长度为多孔球状反应瓶高度的1/2～1/3。

一种多孔球状反应装置的操作方法，包括：进入气体流量为1m³/h～25m³/h，在反应瓶内的平均停留时间为0.5s～10s，反应瓶内的气含率范围为10％～80％，原料液加入量为反应瓶总体积的30％～70％；气体首先进入通气管，经气体分布器后形成大量2mm～5mm的小气泡，并与反应瓶内液体进行动量、热量、质量交换和化学反应，反应后的气体由出口排出；在气液接触的过程中，通过调节取样器的三个旋塞实现对反应瓶内液体的在线采样。

本发明与现有实验装置及操作方法相比，存在明显的优点在于：

(1)气体分布均匀，增大了气液接触面积，延长了气体的停留时间。(2)操作方法简单，运行费用低，可节省液体的用量。(3)装置具有加工容易、制造成本低，降低了实验装置费用。

附图说明

图1是多孔球状反应装置示意图；

图2是反应瓶结构示意图；

图3是多孔球状气体分布器俯视图；

图4是取样器的结构示意图；

图5是多孔球状反应装置脱硫脱硝工艺流程示意图；

图6是多孔球状反应装置脱硫效果图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明：

多孔球状反应装置由反应瓶封头3与筒体2通过烧口法兰形式连接成反应瓶，取样器4的标准塞与标准口5连接，用弯管将进口6与出口7连接到管路中(图1)。

多孔球状气体分布器1连接在通气管13上，气体进口6、出口7和取样口5采用标准磨砂口，便于使用和互换。反应瓶封头3与筒体2的连接形式采用烧口法兰结构，在烧口11与法兰9间设有圆形橡胶圈10和密封垫12，由螺栓8拧紧，保证密封，可以有效防止气体的泄漏(图2)。