[发明专利]臭氧反应器，臭氧氧化反应、淬灭的连续化生产装置及其工作方法

说明书

本发明涉及一种臭氧反应器，所述臭氧反应器包括液体原料入口、臭氧入口、气体分布器和气液出口，所述气体分布器固定安装在所述臭氧反应器的底部，所述气体分布器采用多孔材料结构。本发明还涉及一种套臭氧氧化反应淬灭的连续化生产装置及其使用方法。

技术领域

本发明涉及一种臭氧反应器，一套臭氧氧化反应、淬灭的连续化生产装置及其工作方法。

背景技术

臭氧作为氧化剂，具有氧化能力强、反应速度快、选择性好、对环境无污染、后处理简单等优点，广泛应用于废水处理、消毒灭菌、化工氧化等方面。臭氧氧化反应也是有机合成中重要的化学反应之一，通常，气体状态的臭氧与在液体中以溶解状态存在的物质直接发生反应，气体状态的臭氧在液体中溶解，以溶解臭氧形态存在，和液体中溶解的物质相反应。目前，在有机合成领域中最常用的臭氧氧化反应设备是鼓泡式反应釜，但是由于大多数反应溶剂具有易燃易爆的性质，且臭氧反应大多放热量较大，大量臭氧和氧气蓄积容易爆炸，存在很大的安全隐患。因此，控制反应器内反应物的用量便成了降低危险的有效方法。同时，在现有的臭氧氧化反应装置的情况下，只有一部分投入的臭氧在氧化反应时被用到，大部分变成未反应的臭氧而废弃，所以也存在对增加氧化反应效率、增大液体与臭氧的接触率、提高臭氧的利用效率的需要。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种臭氧反应器，它有效克服了有机合成中使用鼓泡式反应釜进行臭氧氧化反应时存在的臭氧利用率不高以及臭氧及氧气蓄积、大量溶剂存在的安全性问题。反应器中单位体积在单位时间内的反应物量小，臭氧气体在反应器内均匀分布，液体物料与臭氧的接触率大，传质效率高，臭氧的利用率高。臭氧反应器的生产能力也可以达到比较高的水平，臭氧反应器体积相对小，从而节省空间和设备制造成本。

本发明的另一个目的在于提供一套臭氧氧化反应、淬灭的连续化生产装置及其工作方法，该装置有效克服了现有技术中使用鼓泡式反应釜进行臭氧氧化反应时存在的安全性差的问题，液体原料和臭氧连续进入装置内，反应后的废气和产品从该装置连续排出，避免了臭氧的蓄积，在安全性上有了很大的保证，同时，能增大臭氧氧化反应工程的效率，反应结束后，减少排向大气的废气中含有的未反应的臭氧量。

本发明目的通过如下技术方案实现。

在本发明的一个实施方案中，提供一种臭氧反应器，所述臭氧反应器包括液体原料入口，臭氧入口，气体分布器，和反应产物出口，所述气体分布器固定安装在所述臭氧反应器的底部。所述气体分布器可以使得臭氧在反应器内均匀分布，液体原料与臭氧均匀混合。

所述气体分布器优选采用具有开放孔道的多孔材料结构，例如多孔陶瓷材料、多孔聚合物材料，多孔玻璃材料以及多孔金属材料。更优选多层的多孔材料结构，例如多层多孔陶瓷材料、多层多孔聚合物材料，多层多孔玻璃材料以及多层多孔金属材料。

进一步优选该多层的多孔材料结构沿臭氧流动方向具有递减的物理孔径分布。该分布方式使得臭氧在流动方向上气泡逐渐变小且分散更均匀，并且使得臭氧在流动方向上流动速率呈梯度式逐渐降低，从而有效增加臭氧在液体原料中的停留时间，增大臭氧气泡与液体原料接触的比表面积从而增加接触效率，继而增加传质效率和臭氧的利用效率。

优选，所述臭氧反应器的气体分布器采用多层金属烧结网结构。

优选，所述臭氧反应器的气体分布器的物理孔径约为1～100微米。该孔径大小使得能够获得细散的臭氧气泡，增大了气泡的比表面积，增加臭氧与液体之间的传质效率。优选，所述金属烧结网沿臭氧流动方向具有递减的物理孔径分布。

优选，所述臭氧反应器高径比为1～5。该高径比使得有助于臭氧在反应器中的利用率。

所述臭氧反应器还可以包括在臭氧反应器上采用的其它辅助设备。包括但不限于：爆破口、温度计口、视镜、冷媒入口、冷媒出口。