公布日：2022.08.19
申請(qǐng)日：2022.06.01
分類(lèi)號(hào)：C02F1/72(2006.01)I;C02F1/78(2006.01)I
摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種用于廢水氧化的多相強(qiáng)化反應(yīng)器，包括自下而上的氣液混合器、氣液全混流反應(yīng)區(qū)、強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)和氣液傳熱傳質(zhì)區(qū)；氣體通過(guò)氣液混合器進(jìn)入氣液全混流反應(yīng)區(qū)，該區(qū)內(nèi)設(shè)置環(huán)流導(dǎo)筒和帶有氣液分布器的分隔板；強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)內(nèi)設(shè)置若干傳質(zhì)強(qiáng)化塔板，上部設(shè)置液體出口；氣液傳熱傳質(zhì)區(qū)內(nèi)自下而上設(shè)置集液盤(pán)、換熱區(qū)和液體入口，液體通過(guò)集液盤(pán)上的液體通道向上，集液盤(pán)處設(shè)置有液體循環(huán)出口連接氣液混合器；反應(yīng)器的頂部設(shè)置氣體出口。該多相強(qiáng)化反應(yīng)器適用于廢水處理處理過(guò)程，具備氣液混合均勻充分、多段式反應(yīng)、氣液傳質(zhì)面積大、反應(yīng)速率快、操作彈性大的特點(diǎn)，可顯著提升高濃度廢水的氧化效率，提高氧氣利用率，降低運(yùn)行成本。
權(quán)利要求書(shū)
1.一種用于廢水氧化的多相強(qiáng)化反應(yīng)器，其特征在于，包括自下而上依次設(shè)置的氣液混合器、氣液全混流反應(yīng)區(qū)、強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)和氣液傳熱傳質(zhì)區(qū)，所述氣液混合器設(shè)置于所述反應(yīng)器的底部，氣體通過(guò)所述氣液混合器進(jìn)入所述反應(yīng)器，所述氣液混合器的出口設(shè)置于所述氣液全混流反應(yīng)區(qū)內(nèi)，所述氣液全混流反應(yīng)區(qū)內(nèi)設(shè)置有若干串聯(lián)的全混流組件，所述全混流組件包括豎直設(shè)置的環(huán)流導(dǎo)筒和在所述環(huán)流導(dǎo)筒上方水平設(shè)置的分隔板，所述分隔板上設(shè)置有氣液分布器，所述分隔板下方的氣液混合物通過(guò)所述氣液分布器進(jìn)入所述分隔板上方的區(qū)域，所述強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)內(nèi)水平設(shè)置有若干傳質(zhì)強(qiáng)化塔板，所述強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)的上部設(shè)置液體出口，所述氣液傳熱傳質(zhì)區(qū)內(nèi)自下而上依次設(shè)置有集液盤(pán)、換熱區(qū)和液體入口，所述集液盤(pán)上設(shè)置有若干液體通道，液體通過(guò)所述液體通道由所述集液盤(pán)下方的區(qū)域進(jìn)入所述集液盤(pán)上方的區(qū)域，所述集液盤(pán)處設(shè)置有液體循環(huán)出口，所述液體循環(huán)出口連接所述氣液混合器的液體入口，所述反應(yīng)器的頂部設(shè)置氣體出口；優(yōu)選的，所述液體通道為降液管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于廢水氧化的多相強(qiáng)化反應(yīng)器，其特征在于，所述全混流組件有2-4組。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于廢水氧化的多相強(qiáng)化反應(yīng)器，其特征在于，所述環(huán)流導(dǎo)筒的內(nèi)徑滿足，其中d為所述環(huán)流導(dǎo)筒的內(nèi)徑，D為所述反應(yīng)器的內(nèi)徑，所述環(huán)流導(dǎo)筒與所述反應(yīng)器同軸設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于廢水氧化的多相強(qiáng)化反應(yīng)器，其特征在于，每個(gè)所述分隔板上均勻分布4-6個(gè)氣液分布器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于廢水氧化的多相強(qiáng)化反應(yīng)器，其特征在于，所述氣液分布器為內(nèi)徑50mm的盤(pán)式分布器，所述盤(pán)式分布器的升氣管上設(shè)置有擋液帽。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于廢水氧化的多相強(qiáng)化反應(yīng)器，其特征在于，所述傳質(zhì)強(qiáng)化塔板為篩板、固閥塔板或立體塔板。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于廢水氧化的多相強(qiáng)化反應(yīng)器，其特征在于，所述傳質(zhì)強(qiáng)化塔板的數(shù)量為1-5個(gè)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于廢水氧化的多相強(qiáng)化反應(yīng)器，其特征在于，每個(gè)所述傳質(zhì)強(qiáng)化塔板均含有10-15個(gè)傳質(zhì)強(qiáng)化通道，所述傳質(zhì)強(qiáng)化通道的內(nèi)徑為20mm，所述傳質(zhì)強(qiáng)化塔板的傳質(zhì)強(qiáng)化通道的高度為60mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于廢水氧化的多相強(qiáng)化反應(yīng)器，其特征在于，所述換熱區(qū)的高度為200-500mm，所述換熱區(qū)內(nèi)設(shè)置有多相換熱器。
10.權(quán)利要求1-9任一所述的用于廢水氧化的多相強(qiáng)化反應(yīng)器的使用方法，其特征在于，包括：氣相進(jìn)料經(jīng)由所述氣液混合器進(jìn)入反應(yīng)器，原料液相從所述液體入口進(jìn)入，在所述換熱區(qū)與反應(yīng)后上升的氣相換熱，升溫后在所述集液盤(pán)上聚集，經(jīng)所述液體循環(huán)出口進(jìn)入所述氣液混合器的液體入口，與氣相進(jìn)料一起經(jīng)所述氣液混合器混合均勻進(jìn)入所述反應(yīng)器內(nèi)；氣液混合物首先進(jìn)入所述全混流反應(yīng)區(qū)的環(huán)流導(dǎo)筒，由形成的環(huán)流增加氣液停留時(shí)間，使氣液相充分接觸，，之后所述氣液分布器將氣液混合物重新混合均勻，以多股流體的方式進(jìn)入所述強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)，氣液混合物在所述傳質(zhì)強(qiáng)化塔板的作用下充分混合，將剩余原料反應(yīng)完全，液體產(chǎn)物由上方的液體出口流出，剩余氣體在換熱區(qū)與原始液相充分換熱后，由氣體出口排出。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題之一。為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種用于廢水氧化的多相強(qiáng)化反應(yīng)器及其使用方法，能夠有效地提高廢水臭氧氧化及濕式氧化效率。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：一種用于廢水氧化的多相強(qiáng)化反應(yīng)器，包括自下而上依次設(shè)置的氣液混合器、氣液全混流反應(yīng)區(qū)、強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)和氣液傳熱傳質(zhì)區(qū)，所述氣液混合器設(shè)置于所述反應(yīng)器的底部，氣體通過(guò)所述氣液混合器進(jìn)入所述反應(yīng)器，所述氣液混合器的出口設(shè)置于所述氣液全混流反應(yīng)區(qū)內(nèi)，所述氣液全混流反應(yīng)區(qū)內(nèi)設(shè)置有若干串聯(lián)的全混流組件，所述全混流組件包括豎直設(shè)置的環(huán)流導(dǎo)筒和在所述環(huán)流導(dǎo)筒上方水平設(shè)置的分隔板，所述分隔板上設(shè)置有氣液分布器，所述分隔板下方的氣液混合物通過(guò)所述氣液分布器進(jìn)入所述分隔板上方的區(qū)域，所述強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)內(nèi)水平設(shè)置有若干傳質(zhì)強(qiáng)化塔板，所述強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)的上部設(shè)置液體出口，所述氣液傳熱傳質(zhì)區(qū)內(nèi)自下而上依次設(shè)置有集液盤(pán)、換熱區(qū)和液體入口，所述集液盤(pán)上設(shè)置有若干液體通道，液體通過(guò)所述液體通道由所述集液盤(pán)下方的區(qū)域進(jìn)入所述集液盤(pán)上方的區(qū)域，所述集液盤(pán)處設(shè)置有液體循環(huán)出口，所述液體循環(huán)出口連接所述氣液混合器的液體入口，所述反應(yīng)器的頂部設(shè)置氣體出口。
氣液混合物由所述氣液混合器充分混合后，進(jìn)入所述環(huán)流導(dǎo)筒，通過(guò)環(huán)流作用形成全混流反應(yīng)，氣液反應(yīng)主要在該部分進(jìn)行。所述環(huán)流導(dǎo)筒上方的氣液分布管使氣液反應(yīng)物能夠以均勻混合的狀態(tài)進(jìn)入下一區(qū)域。所述強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)內(nèi)的傳質(zhì)強(qiáng)化塔板能夠?qū)馀葸M(jìn)一步破碎，增加氣液傳質(zhì)效率，使反應(yīng)更加充分并在該區(qū)域快速達(dá)到平衡狀態(tài)。反應(yīng)結(jié)束的液相由所述集液盤(pán)重新進(jìn)入氣液混合器進(jìn)行循環(huán)。所述氣液傳熱傳質(zhì)區(qū)內(nèi)上方新鮮料液（低溫）從所述反應(yīng)器頂部的液體入口處進(jìn)入并向下，在換熱區(qū)與上升的高溫氣相接觸換熱，并由新鮮料液將上升氣相中的液滴及泡沫沖洗下來(lái)。反應(yīng)剩余氣體則從所述反應(yīng)器頂部的氣體出口排出，氣液相分開(kāi)回收再利用。
進(jìn)一步的，所述氣液混合器為靜態(tài)混合器。氣液混合物直接被靜態(tài)混合器高效預(yù)混后進(jìn)入所述氣液全混流反應(yīng)區(qū)。
進(jìn)一步的，所述全混流組件有2-4組。氣液經(jīng)環(huán)流導(dǎo)筒形成環(huán)流。
進(jìn)一步的，所述環(huán)流導(dǎo)筒的高度為300mm。
進(jìn)一步的，所述環(huán)流導(dǎo)筒的內(nèi)徑滿足，其中d為所述環(huán)流導(dǎo)筒的內(nèi)徑，D為所述反應(yīng)器的內(nèi)徑，所述環(huán)流導(dǎo)筒與所述反應(yīng)器同軸設(shè)置。
進(jìn)一步的，每個(gè)所述分隔板上均勻分布4-6個(gè)氣液分布器。氣液分布器可減小液體不良分布而引起的分離效率下降，起到均化組分、均布流體的作用。
進(jìn)一步的，所述氣液分布器的高度為50mm。
進(jìn)一步的，所述氣液分布器為內(nèi)徑50mm的盤(pán)式分布器，所述盤(pán)式分布器的升氣管上設(shè)置有擋液帽。
進(jìn)一步的，所述傳質(zhì)強(qiáng)化塔板為篩板、固閥塔板或立體塔板。
進(jìn)一步的，所述傳質(zhì)強(qiáng)化塔板的數(shù)量為1-5個(gè)。
進(jìn)一步的，所述強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)的高度為500mm。
進(jìn)一步的，相鄰所述傳質(zhì)強(qiáng)化塔板的間距為20mm。
進(jìn)一步的，每個(gè)所述傳質(zhì)強(qiáng)化塔板均含有10-15個(gè)傳質(zhì)強(qiáng)化通道，所述傳質(zhì)強(qiáng)化通道的內(nèi)徑為20mm，所述傳質(zhì)強(qiáng)化塔板的傳質(zhì)強(qiáng)化通道的高度為60mm。
進(jìn)一步的，所述液體入口連接噴淋器。新鮮料液從頂部噴淋下來(lái)，在換熱區(qū)與上升的氣相換熱，升溫后經(jīng)液體循環(huán)出口進(jìn)入反應(yīng)器底部，與氣相進(jìn)料一起經(jīng)所述氣液混合器混合均勻，進(jìn)入反應(yīng)器。
進(jìn)一步的，所述傳熱傳質(zhì)區(qū)的高度為900mm。
進(jìn)一步的，所述液體通道為降液管。能有效均布液體停留時(shí)間。
進(jìn)一步的，所述降液管的高度為50mm。
進(jìn)一步的，所述換熱區(qū)的高度為200-500mm，所述換熱區(qū)內(nèi)設(shè)置有多相換熱器。
液體入口進(jìn)入的是原始廢水，由噴淋器噴灑而出，液體入口上部為反應(yīng)器頂部，設(shè)有氣體出口，反應(yīng)器內(nèi)剩余氣體由此排出。
進(jìn)一步的，所述用于廢水氧化的多相強(qiáng)化反應(yīng)器還包括：設(shè)置于所述液體循環(huán)出口和所述氣液混合器的液體入口之間的液相進(jìn)料泵、氧氣儲(chǔ)存罐、預(yù)處理裝置、冷卻裝置及尾氣處理裝置。
本發(fā)明還提供一種上述用于廢水氧化的多相強(qiáng)化反應(yīng)器的使用方法，包括：氣相進(jìn)料經(jīng)由所述氣液混合器進(jìn)入反應(yīng)器，原料液相從所述液體入口進(jìn)入，在所述換熱區(qū)與反應(yīng)后上升的氣相換熱，升溫后在所述集液盤(pán)上聚集，經(jīng)所述液體循環(huán)出口進(jìn)入所述氣液混合器的液體入口，與氣相進(jìn)料一起經(jīng)所述氣液混合器混合均勻進(jìn)入所述反應(yīng)器內(nèi)；氣液混合物首先進(jìn)入所述全混流反應(yīng)區(qū)的環(huán)流導(dǎo)筒，由形成的環(huán)流增加氣液停留時(shí)間，使氣液相充分接觸，，之后所述氣液分布器將氣液混合物重新混合均勻，以多股流體的方式進(jìn)入所述強(qiáng)化反應(yīng)區(qū)，氣液混合物在所述傳質(zhì)強(qiáng)化塔板的作用下充分混合，將剩余原料反應(yīng)完全，液體產(chǎn)物由上方的液體出口流出，剩余氣體在換熱區(qū)與原始液相充分換熱后，由氣體出口排出。
本發(fā)明所提供的用于廢水氧化的多相強(qiáng)化反應(yīng)器的有益效果在于：
1.首先，氣液混合物經(jīng)環(huán)流導(dǎo)筒能形成氣液環(huán)流區(qū)域，增加了氣液停留時(shí)間，使氣液兩相充分接觸，氣體亦可通過(guò)氣液分布器分散成均勻的細(xì)小氣泡，也大大增加了氣液接觸面積，顯著強(qiáng)化了氣液傳質(zhì)效率。
2.該多相強(qiáng)化反應(yīng)器能夠?qū)庖合嘟?jīng)過(guò)多階段區(qū)域充分混合反應(yīng)，增加氣相停留時(shí)間，加快氣液反應(yīng)速率，提高氣體利用率，提升氣液反應(yīng)效率，循環(huán)利用熱能，降低能源消耗。
（發(fā)明人：羅華勛;巫先坤）
