CN106582460B - 一种气升式外循环反应器装置及工艺 - Google Patents

一种气升式外循环反应器装置及工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN106582460B
CN106582460B CN201710051491.6A CN201710051491A CN106582460B CN 106582460 B CN106582460 B CN 106582460B CN 201710051491 A CN201710051491 A CN 201710051491A CN 106582460 B CN106582460 B CN 106582460B
Authority
CN
China
Prior art keywords
gas
pipe
liquid separation
reactor
kettle body
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710051491.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106582460A (zh
Inventor
景文珩
陈超
邢卫红
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing Tech University
Original Assignee
Nanjing Tech University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing Tech University filed Critical Nanjing Tech University
Priority to CN201710051491.6A priority Critical patent/CN106582460B/zh
Publication of CN106582460A publication Critical patent/CN106582460A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106582460B publication Critical patent/CN106582460B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J10/00—Chemical processes in general for reacting liquid with gaseous media other than in the presence of solid particles, or apparatus specially adapted therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J19/2455—Stationary reactors without moving elements inside provoking a loop type movement of the reactants
    • B01J19/2465—Stationary reactors without moving elements inside provoking a loop type movement of the reactants externally, i.e. the mixture leaving the vessel and subsequently re-entering it
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/24—Treatment of water, waste water, or sewage by flotation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/40—Devices for separating or removing fatty or oily substances or similar floating material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
    • C02F1/78—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation with ozone
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/30—Organic compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/30—Organic compounds
    • C02F2101/32—Hydrocarbons, e.g. oil
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/10—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from quarries or from mining activities
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/34—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from industrial activities not provided for in groups C02F2103/12 - C02F2103/32
    • C02F2103/36—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from industrial activities not provided for in groups C02F2103/12 - C02F2103/32 from the manufacture of organic compounds
    • C02F2103/365—Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated from industrial activities not provided for in groups C02F2103/12 - C02F2103/32 from the manufacture of organic compounds from petrochemical industry (e.g. refineries)
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
    • C02F2201/002—Construction details of the apparatus
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2301/00—General aspects of water treatment
    • C02F2301/04—Flow arrangements
    • C02F2301/046—Recirculation with an external loop

Abstract

本发明涉及一种新型气升式外循环反应器装置及工艺，由反应釜体(5)、循环管(10)、泡罩式引流管(3)、直角气液分离管(8)、供气系统(13)、尾气系统(14)和供料系统(15)组成；其中直角气液分离管(8)安装在上部横接管(11)与降液管(9)的交接点处并与反应器釜体(5)相通；反应釜体(5)由下部的气升管(4)和上部的气液分离区(6)组成；循环管(10)由上横接管(11)、下横接管(12)和降液管(9)组成；泡罩式引流管(3)由圆柱形空心管(2)和折流罩(7)组成并安装在气升管(4)底部；供气系统(13)由压缩机C‑1，流量计C‑2和曝气头(1)组成；尾气系统(14)中气液分离罐D‑1与压缩机C‑1相连接。本反应器具有结构简单，能耗低，操作简易，气液混合好，气泡停留时间长等优点。

Description

一种气升式外循环反应器装置及工艺
技术领域
本发明涉及一种气升式外循环反应器装置及工艺，其适用于0-10MPa压力下利用气浮、CO2曝气、臭氧氧化处理高含油、含有机物、含硅废水等。
背景技术
气升式反应器是一种改进的鼓泡塔，其通过压缩气体推动液体流动，依靠气升管与降液管间存在流体密度差而驱动气液循环。气升式外循环反应器具有结构简单、低剪切应力、高混合传质效率和低能耗等优点，并广泛地应用到水处理，生物细胞培养，发酵等。气升式外循环反应器相比内循环反应器具有更好的流体流动性和气液混合效率，然而外循环反应器容易在横接管与降液管连接处形成气泡空穴阻碍流体顺畅流动，影响反应器循环性能，并且气升式反应器应用于粘度高、乳化严重的液体效果不佳，因此气升式反应器的改进优化成为一个重要的研究方向。专利CN 102219326 A一种氧化纳滤膜反应器，气升式外循环反应器中引入陶瓷膜一方面可对气体进行再分布，另一方气液两相流可在膜通道内形成弹状流，专利CN 1751780A提出一种外环流气升式膜反应器反应器，该反应采用了双循环管增加循环效率，但以上专利均采用采用了大孔曝气，相比微孔曝气大大降低了气传质性能。专利CN 202157075 U提出一种外加磁场的生物反应器，通过对气升式罐体施加恒温磁场来解决传统发酵中发酵性能低、溶氧不充分等问题。专利CN 104085986 A提出一种气升式外循环涡旋强化生物脱氮反应器，在气升区设置多段文丘里管形成涡旋流场来增强气-液-固三相传质性能，采用双循环管和多段文丘里管构成好氧-厌氧环境，进行硝化和反硝化生物脱氮。双循环反应器在提高循环速率的同时也会增加气泡在多段文丘里管中的停留时间，降低气含率，从而导致充氧量低，降低好氧反应效率，涡流强化也会增加剪切应力对生物细胞的活性有一定的影响。同时这些外部组件的引入能够提高气升式反应器的传质性能，但结构复杂，成本高，同时会增加反应器的能耗。本发明引入直角气液分离器降低气泡聚并，提高反应器循环效率；引入泡罩式引流管改变流体流动轨迹，增加气泡停留时间和气含量，进一步提高反应速率。
发明内容
本发明的目的是为了改进现有技术的不足而提供一种气升式外循环反应器装置，本发明的另一个目的是提供利用上述装置的气升式外循环反应工艺。
本发明的技术方案为：一种气升式外循环反应器装置，其特征在于由反应釜体5、循环管10、泡罩式引流管3、直角气液分离管8、供气系统13、尾气系统14和供料系统15组成；其中反应釜体5由下部的气升管4和上部的气液分离区6组成；循环管10由上横接管11、下横接管12和降液管9组成，上横接管11和下横接管12分别从气升管4上部与底部引出，连接降液管9形成循环；泡罩式引流管3由圆柱形空心管2和折流罩7组成并安装在气升管4底部，其中圆柱形空心管2和折流罩7通过支点焊接，中间留有一定距离空隙供气液流动；直角气液分离管8位于气液分离区6侧面，连通上横接管11与降液管9并与气液分离区6连接；供气系统13由压缩机C-1，流量计C-2和曝气头1组成，其中曝气头1安装于釜体5底部中心，与气升管4底部连通，并通过进气管16依次与流量计C-2、进气阀门V1和压缩机C-1连接；尾气系统14由气液分离罐D-1与压缩机C-1组成，排气管17从釜体5上方引出并设有出气阀门V4，连接气液分离罐D-1与压缩机C-1，气液分离罐D-1底部设有尾气阀门V5；供料系统15由供料泵组成，通过进料管18与气液分离区6左侧相通，在连接气液分离区6处设有进料阀门V3。
降液管9侧面设有出料阀门V6供处理好的料液连续排除；釜体5底部设有排料阀门V2供料液残渣排除。
泡罩式引流管3由圆柱形空心管2和折流罩7通过支点焊接成一体，优选两者之间有5-50mm空隙供气液流动；优选泡罩式引流管3的高度为釜体5高度的1/4-3/4，泡罩式引流管3直径为釜体5直径的3/11-7/11，更优选5/11-7/11，其安装高度高于釜底10-60mm，更优选20-50mm；折流罩7为空心圆锥，其圆锥角为60°-120°，更优选100°-120°。
优选气升管4高径比为5-15，更优选为5-10；降液管9高径比为10-20，更优选为15-20；气升管4和降液管9高度为釜体5高度的1/4-3/4。优选直角气液分离管8的高径比为5-20，更优选5-15。
本装置采用微孔爆气，所述的曝气头(1)为金属烧结管，氧化锆陶瓷膜曝气系统，氧化铝曝气系统，微孔纳米管等曝气系统。优选曝气孔的孔径为1-1000μm。
本发明还提供了利用上述装置的外循环反应工艺，其特征在于：料液经供料泵A-1输送到釜体5中；压缩机C-1压缩气体通过流量计C-2和曝气头1输送到反应器中；料液依靠气升管4与降液管9之间产生的水力密度差形成循环；通过调节出气阀门V4的开度控制反应器中内部压力，通过进气阀门V1调节气体曝气量；尾气系统14中排除的气体经过气液分离罐D-1后通入压缩机C-1重新压缩至反应器中；反应器运行时，可从出料阀门V6进行实时取样，运行停止后，从排料阀门V2排出料液。
优选上述的供料泵A-1为蠕动泵、气动液体增压泵或隔膜泵等。
优选反应器内压力为0-10MPa，曝气流量为50-2000L/h。
尾气系统中气液分离罐D-1与压缩机C-1连接，气液分离罐D-1分离的尾气通过压缩机C-1重新压缩至釜体(5)进行循环利用。
本发明①利用直角气液分离管解决横接管与降液管间气泡空穴阻碍液体循环的问题，提高反应器循环效率；②利用泡罩式引流管解决气含量低、气泡停留时间短、气液分布不均匀造成水力性能降低的问题，改变气液流动轨迹，延长气泡停留时间，增大气含率和优化气液分布，促进气液分布均匀；③尾气系统解决臭氧、二氧化碳、氮气等气体利用率差、气体成本高等问题，使得曝气气体可以循环利用，节约成本。本发明中所述的装置在反应器运行中提供高的气含率和循环速率、均匀气液分布、高的传质性能等。
本发明的结构原理如下：
随着曝气量的增大，气泡随着液体被夹带入降液管中，而大气泡受到的浮力大、曳力小，流动的液体无法推动气泡进行循环，因此大气泡就会在横接管与降液管处不断聚并形成气泡空穴，降低反应器的循环性能。直角气液分离器安装在横接管与降液管交界处可使得受到浮力大的气泡可顺着直角气液分离管排入釜体中，受到曳力小的气泡能够顺着流体流动，达到循环的作用。直角气液分离管的引入可大大增加液体循环速率，同时也会造成气升区气液上升速度的增加，造成气泡停留时间减小和气含率降低。泡罩式引流管通过改变气液流动轨迹，使得气液能够在气升区与引流管间形成小型循环，达到提高气泡停留时间，增加气液混合效率，增大气含率的作用。压缩机将尾气系统中经气液分离罐分离的气体重新压缩至反应器中，形成循环利用，提高气体利用率，降低能耗，节约成本。
有益效果
1、直角气液分离管可以防止气泡聚并阻碍流体循环，提高流体循环速度。
2、泡罩式引流管可以增加气泡停留时间和气含率，维持一个均匀的气液分布。
3、尾气系统可以使得尾气循环利用，提高气体利用率，降低运行成本。
4、采用微孔爆气系统可产生大量微小气泡，增加气泡比表面积，促进气泡分布均匀，增加气液传质性能。
附图说明
图1.为未优化Case 1气升式外循环反应器装置对比图；其中(1)曝气头，(4)气升管，(5)釜体，(6)气液分离区，(9)降液管，(10)循环管，(11)上横接管，(12)下横接管，(13)供气系统，(14)尾气系统，(15)供料系统，(16)进气管，(17)排气管，(18)进料管，A-1供料泵，C-1压缩机，C-2流量计，D-1气液分离器，V1进气阀门，V2排料阀门，V3进料阀门，V4出气阀门，V5尾气阀门，V6出料阀门。
图2.为本发明Case 2气升式外循环反应器装置图；其中(1)曝气头，(2)圆柱形空心管，(3)泡罩式引流管，(4)气升管，(5)釜体，(6)气液分离区，(7)折流罩，(8)直角气液分离管，(9)降液管，(10)循环管，(11)上横接管，(12)下横接管，(13)供气系统，(14)尾气系统，(15)供料系统，(16)进气管，(17)排气管，(18)进料管，A-1供料泵，C-1压缩机，C-2流量计，D-1气液分离器，V1进气阀门，V2排料阀门，V3进料阀门，V4出气阀门，V5尾气阀门，V6出料阀门。
图3.为本发明实施例6和7气升式外循环反应器采用1mm大孔曝气和1μm微孔曝气除硅效果示意图。
具体实施方式
实施例1
如图2所示：一种气升式外循环反应器装置，其特征在于由反应釜体5、循环管10、泡罩式引流管3、直角气液分离管8、供气系统13、尾气系统14和供料系统15组成；其中反应釜体5由下部的气升管4和上部的气液分离区6组成；循环管10由上横接管11、下横接管12和降液管9组成，上横接管11和下横接管12分别从气升管4上部与底部引出，连接降液管9形成循环；泡罩式引流管3由圆柱形空心管2和折流罩7组成并安装在气升管4底部，其中圆柱形空心管2和折流罩7通过支点焊接，中间留有一定距离空隙供气液流动；直角气液分离管8位于气液分离区6侧面，连通上横接管11与降液管9并与气液分离区6连接；供气系统13由压缩机C-1，流量计C-2和曝气头1组成，其中曝气头1安装于釜体5底部中心，与气升管4底部连通，并通过进气管16依次与流量计C-2、进气阀门V1和压缩机C-1连接；尾气系统14由气液分离罐D-1与压缩机C-1组成，排气管17从釜体5上方引出并设有出气阀门V4，连接气液分离罐D-1与压缩机C-1，气液分离罐D-1底部设有尾气阀门V5；供料系统15由供料泵组成，通过进料管18与气液分离区6左侧相通，在连接气液分离区6处设有进料阀门V3。
其运行工艺：供料泵A1将料液输送到反应器中；压缩机C-1压缩气体通过流量计C-2和曝气头(1)进入反应器釜体(5)中；调节进气阀门V1控制气体曝气量，调节进料阀门V3控制反应器运行压力；压缩机C-1将尾气系统中经气液分离罐分离D-1的气体重新压缩至釜体(5)中，形成循环利用，调节尾气阀门V5供气体排出，维持反应器压力恒定；反应器运行时，可从出料阀门V6进行实时取样，运行停止后，可从排料阀门V2排出料液。
对比例1
本例气升式外循环反应器装置Case1如图1，其气升管(4)高径比8，降液管(9)高径比为10，气升管(4)和降液管(9)高度为釜体(5)高度的1/4。取某炼油厂废水，水质经检验测得，废水含油225.2mg/L，SS含量70mg/L,粘度5.61cP，油滴中值粒径31μm，pH为5.4。采用Case 1型气升式外循环反应器进行气浮操作，曝气头采用1000μm孔径金属烧结管，气体为空气，曝气量控制在400L/h，反应器运行压力0MPa(常压)。其运行步骤为：炼油废水经计量泵A-1输送到釜体(5)中；压缩机C-1压缩空气通过流量计C-2和曝气头(1)输送到反应器中。调节阀门V1控制气体曝气量为400L/h。压缩机C-1将尾气系统中经气液分离罐分离的气体重新压缩至反应器中。处理后的炼油废水含油量164mg/L，粘度4.84cP，SS含量为46mg/L。油滴中值粒径为27μm，pH为5.8，其处理效果低。
对比例2
本例气升式外循环反应器装置Case如图1，其气升管(4)高径比8，降液管(9)高径比为10，气升管(4)和降液管(9)高度为釜体(5)高度的1/2。取某油田三元复合驱采出水，水质经检验测得，废水含油183.7mg/L，SS含量172.7mg/L,粘度5.48cP，油滴中值粒径128μm，pH为10.85，硅含量645.3mg/L。采用Case 2型气升式外循环反应器进行CO2曝气20min，曝气头采用1000μm孔径金属钛烧结管，气体为CO2，曝气量控制在500L/h，反应器运行压力为0.4MPa。其运行步骤为：三元复合驱油田采出水经气动液体增压泵A-1输送到釜体(5)中；压缩机C-1压缩CO2通过流量计C-2和曝气头(1)输送到反应器中。调节阀门V1控制CO2曝气量为500L/h，调节阀门V4控制反应器压力位0.4MPa。压缩机C-1将尾气系统中经气液分离罐分离的CO2重新压缩至反应器中。处理后的三元复合驱采油废水含油量105.8mg/L，粘度4.35cP，SS含量为84mg/L。油滴中值粒径为65μm，pH为7.87，硅含量为289.1mg/L。
实施例2
本例气升式外循环反应器装置如图2，其气升管(4)高径比8，降液管(9)高径比为10，气升管(4)和降液管(9)高度为釜体(5)高度的1/4，直角气液分离管(8)高径比为5，所述的泡罩式引流管(3)的高度为釜体(5)高度的1/2，泡罩式引流管(3)的直径为釜体(5)直径的3/11，折流罩(7)为空心圆锥，其圆锥角为60°，折流罩(7)与圆柱形空心管(2)之间的空隙距离为10mm。泡罩式引流管(3)安装在气升区中，距离底部25mm。取某炼油厂废水，水质经检验测得，废水含油225.2mg/L，SS含量70mg/L,粘度5.61cP，油滴中值粒径31μm，pH为5.4。采用Case 2型气升式外循环反应器进行气浮操作，曝气头采用1000μm孔径金属烧结管，气体为空气，曝气量控制在400L/h，反应器运行压力0MPa(常压)。其运行步骤为：炼油废水经计量泵A-1输送到釜体(5)中；压缩机C-1压缩空气通过流量计C-2和曝气头(1)输送到反应器中。调节阀门V1控制气体曝气量为400L/h。压缩机C-1将尾气系统中经气液分离罐分离的空气重新压缩至反应器中。处理后的炼油废水含油量75mg/L，粘度2.06cP，SS含量为17mg/L。油滴中值粒径为23μm，pH为6.3，相比对比例1中Case 1型外循环反应器，气浮处理性能有较大提高。
实施例3
本例气升式外循环反应器装置如图2，其气升管(4)高径比5，降液管(9)高径比为8，气升管(4)和降液管(9)高度为釜体(5)高度的1/2，直角气液分离管(8)高径比为10，所述的泡罩式引流管(3)的高度为釜体(5)高度的3/4，泡罩式引流管(3)的直径为釜体(5)直径的7/11，折流罩(7)为空心圆锥，其圆锥角为120°，折流罩(7)与圆柱形空心管(2)之间的空隙距离为30mm。泡罩式引流管(3)安装在气升区中，距离底部50mm。取某炼油厂废水，水质经检验测得，废水含油225.2mg/L，SS含量70mg/L,粘度5.61cP，油滴中值粒径31μm，pH为5.4。采用Case 2型气升式外循环反应器进行气浮操作，曝气头采用10μm氧化锆陶瓷膜管，气体为空气，曝气量控制在400L/h，反应器运行压力为1.0MPa。其运行步骤为：炼油废水经蠕动泵A-1输送到釜体(5)中；压缩机C-1压缩空气通过流量计C-2和曝气头(1)输送到反应器中。调节阀门V1控制气体曝气量为400L/h，调节阀门V4控制反应器压力位1.0MPa。压缩机C-1将尾气系统中经气液分离罐分离的空气重新压缩至反应器中。处理后的炼油废水含油量31mg/L，粘度1.83cP，SS含量为15mg/L。油滴中值粒径为13μm，pH为6.9。
实施例4
本例气升式外循环反应器装置如图2，其气升管(4)高径比10，降液管(9)高径比为15，气升管(4)和降液管(9)高度为釜体(5)高度的3/4，直角气液分离管(8)高径比为15，所述的泡罩式引流管(3)的直径为釜体(5)高度的1/3，泡罩式引流管(3)的直径为釜体(5)直径的6/11，折流罩(7)为空心圆锥，其圆锥角为100°，折流罩(7)与圆柱形空心管(2)之间的空隙距离为40mm。泡罩式引流管(3)安装在气升区中，距离底部25mm。取某油田采出水，水质经检验测得，废水含油123.1mg/L，SS含量143.7mg/L,粘度2.60cP，油滴中值粒径85μm，pH为8.65，TOC为1248mg/L。采用Case 2型气升式外循环反应器进行臭氧氧化1h，曝气头采用500μm孔径金属烧结管，气体为臭氧，曝气量控制在600L/h，反应器运行压力为0.4MPa。其运行步骤为：油田采出水经隔膜泵A-1输送到釜体(5)中；压缩机C-1压缩臭氧通过流量计C-2和曝气头(1)输送到反应器中。调节阀门V1控制臭氧曝气量为600L/h，调节阀门V4控制反应器压力位0.4MPa。压缩机C-1将尾气系统中经气液分离罐分离的臭氧重新压缩至反应器中。处理后的采油废水含油量63mg/L，粘度1.03cP，SS含量为43mg/L。油滴中值粒径为25μm，pH为7.8，TOC为433mg/L。
实施例5
本例气升式外循环反应器装置如图2，其气升管(4)高径比15，降液管(9)高径比为20，气升管(4)和降液管(9)高度为釜体(5)高度的1/3，直角气液分离管(8)高径比为15，所述的泡罩式引流管(3)的高度为釜体(5)高度的1/2，泡罩式引流管(3)的直径为釜体(5)直径的6/11，折流罩(7)为空心圆锥，其圆锥角为120°，折流罩(7)与圆柱形空心管(2)之间的空隙距离为50mm。泡罩式引流管(3)安装在气升区中，距离底部30mm。取某油田采出水，水质经检验测得，废水含油123.1mg/L，SS含量143.7mg/L,粘度2.60cP，油滴中值粒径85μm，pH为8.65，TOC为1248mg/L。采用Case 2型气升式外循环反应器进行臭氧氧化1h，曝气头采用1μm孔径金属烧结管，气体为臭氧，曝气量控制在1500L/h，反应器运行压力为2.0MPa。其运行步骤为：油田采出水经隔膜泵A-1输送到釜体(5)中；压缩机C-1压缩臭氧通过流量计C-2和曝气头(1)输送到反应器中。调节阀门V1控制臭氧曝气量为1500L/h，调节阀门V4控制反应器压力位2.0MPa。压缩机C-1将尾气系统中经气液分离罐分离的臭氧重新压缩至反应器中。处理后的采油废水含油量2mg/L，粘度0.94cP，SS含量为41mg/L。油滴中值粒径为2μm，pH为7.2，TOC位97mg/L。
实施例6
本例气升式外循环反应器装置如图2，其气升管(4)高径比7，降液管(9)高径比为10，气升管(4)和降液管(9)高度为釜体(5)高度的1/4，直角气液分离管(8)高径比为20，所述的泡罩式引流管(3)的高度为釜体(5)高度的1/2，泡罩式引流管(3)的高度为釜体(5)直径的5/11，折流罩(7)为空心圆锥，其圆锥角为110°，折流罩(7)与圆柱形空心管(2)之间的空隙距离为30mm。泡罩式引流管(3)安装在气升区中，距离底部30mm。取某油田三元复合驱采出水，水质经检验测得，废水含油183.7mg/L，SS含量172.7mg/L,粘度5.48cP，油滴中值粒径128μm，pH为10.85，硅含量645.3mg/L。采用Case 2型气升式外循环反应器进行CO2曝气0.5h，曝气头采用1000μm孔径金属钛烧结管，气体为CO2，曝气量控制在500L/h，反应器运行压力为0.5MPa。其运行步骤为：三元复合驱油田采出水经气动液体增压泵A-1输送到釜体(5)中；压缩机C-1压缩CO2通过流量计C-2和曝气头(1)输送到反应器中。调节阀门V1控制CO2曝气量为500L/h，调节阀门V4控制反应器压力位0.5MPa。压缩机C-1将尾气系统中经气液分离罐分离的CO2重新压缩至反应器中。处理后的三元复合驱采油废水含油量67.1mg/L，粘度1.35cP，SS含量为54mg/L。油滴中值粒径为44μm，pH为6.87，硅含量为187.3mg/L。相比对比例2中Case 1型外循环反应器，采用本发明装置CO2气浮处理后，其除硅性能有较大提高。
实施例7
本例气升式外循环反应器装置如图2，其气升管(4)高径比8，降液管(9)高径比为10，气升管(4)和降液管(9)高度为釜体(5)高度的3/4，直角气液分离管(8)高径比为15，所述的泡罩式引流管(3)的高度为釜体(5)高度的1/3，泡罩式引流管(3)的高度为釜体(5)直径的4/11，折流罩(7)为空心圆锥，其圆锥角为120°，折流罩(7)与圆柱形空心管(2)之间的空隙距离为40mm。泡罩式引流管(3)安装在气升区中，距离底部25mm。所述的泡罩式引流管(3)取某油田三元复合驱采出水，水质经检验测得，废水含油183.7mg/L，SS含量172.7mg/L,粘度5.48cP，油滴中值粒径128μm，pH为10.85，硅含量645.3mg/L。采用Case 2型气升式外循环反应器进行CO2曝气20min，曝气头采用1μm氧化钛陶瓷膜管，气体为CO2，曝气量控制在1500L/h，反应器运行压力为5.0MPa。其运行步骤为：三元复合驱油田采出水经气动液体增压泵A-1输送到釜体(5)中；压缩机C-1压缩CO2通过流量计C-2和曝气头(1)输送到反应器中。调节阀门V1控制CO2曝气量为500L/h，调节阀门V4控制反应器压力位5.0MPa。压缩机C-1将尾气系统中经气液分离罐分离的CO2重新压缩至反应器中。处理后的三元复合驱采油废水含油量6.3mg/L，粘度2.35cP，SS含量为15mg/L，油滴中值粒径为25μm，pH为6.26，硅含量85.3mg/L。相比实施例5，微孔曝气可以提高CO2对三元复合驱采油废水的除油和除硅效果，如图3。

Claims (6)

1.一种利用气升式外循环反应器装置的反应工艺，其特征在于：包括如下步骤：
料液经供料泵A-1输送到釜体(5)中；压缩机C-1压缩气体通过流量计C-2和曝气头(1)输送到反应器中；料液依靠气升管(4)与降液管(9)之间产生的水力密度差形成循环；通过调节出气阀门V4的开度控制反应器中内部压力，通过进气阀门V1调节气体曝气量；尾气系统(14)中排除的气体经过气液分离罐D-1后通入压缩机C-1重新压缩至反应器中；运行停止后，从排料阀门V2排出料液；
所述的气升式外循环反应器装置，其特征在于由釜体(5)、循环管(10)、泡罩式引流管(3)、直角气液分离管(8)、供气系统(13)、尾气系统(14)和供料系统(15)组成；其中釜体(5)由下部的气升管(4)和上部的气液分离区(6)组成；循环管(10)由上横接管(11)、下横接管(12)和降液管(9)组成，上横接管(11)和下横接管(12)分别从气升管(4)上部与底部引出，连接降液管(9)形成循环；泡罩式引流管(3)由圆柱形空心管(2)和折流罩(7)组成并安装在气升管(4)底部，其中圆柱形空心管(2)和折流罩(7)通过支点焊接，中间留有一定距离空隙供气液流动；直角气液分离管(8)位于气液分离区(6)侧面，连通上横接管(11)与降液管(9)并与气液分离区(6)连接；供气系统(13)由压缩机C-1，流量计C-2和曝气头(1)组成，其中曝气头(1)安装于釜体(5)底部中心，与气升管(4)底部连通，并通过进气管(16)依次与流量计C-2、进气阀门V1和压缩机C-1连接；尾气系统(14)由气液分离罐D-1与压缩机C-1组成，排气管(17)从釜体(5)上方引出并设有出气阀门V4，连接气液分离罐D-1与压缩机C-1，气液分离罐D-1底部设有尾气阀门V5；供料系统(15)由供料泵组成，通过进料管(18)与气液分离区(6)左侧相通，在连接气液分离区(6)处设有进料阀门V3；
直角气液分离管(8)高径比为5-20；
反应器内压力为0-10MPa，曝气流量为50-2000L/h。
2.根据权利要求1所述的反应工艺，其特征在于降液管(9)侧面设有出料阀门V6；釜体(5)底部设有排料阀门V2。
3.根据权利要求1所述的反应工艺，其特征在于泡罩式引流管(3)由圆柱形空心管(2)和折流罩(7)通过支点焊接成一体，两者之间有5-50mm空隙供气液流动；泡罩式引流管(3)的高度为釜体(5)高度的1/4-3/4，泡罩式引流管(3)直径为釜体(5)直径的3/11-7/11，其安装高度高于釜底10-60mm；折流罩(7)为空心圆锥，其圆锥角为60°-120°。
4.根据权利要求1所述的反应工艺，其特征在于气升管(4)高径比为5-15，降液管(9)高径比为10-20；气升管(4)和降液管(9)高度为釜体(5)高度的1/4-3/4。
5.根据权利要求1所述的反应工艺，其特征在于所述的曝气头(1)的孔径为1-1000μm。
6.根据权利要求1所述反应工艺，其特征在于所述的供料泵A-1为蠕动泵、气动液体增压泵或隔膜泵。
CN201710051491.6A 2017-01-20 2017-01-20 一种气升式外循环反应器装置及工艺 Active CN106582460B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710051491.6A CN106582460B (zh) 2017-01-20 2017-01-20 一种气升式外循环反应器装置及工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710051491.6A CN106582460B (zh) 2017-01-20 2017-01-20 一种气升式外循环反应器装置及工艺

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106582460A CN106582460A (zh) 2017-04-26
CN106582460B true CN106582460B (zh) 2023-01-03

Family

ID=58586061

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710051491.6A Active CN106582460B (zh) 2017-01-20 2017-01-20 一种气升式外循环反应器装置及工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106582460B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108359580B (zh) * 2018-02-28 2020-04-21 清华大学深圳国际研究生院 一种用于经济微藻培养的微泡光生物反应器
CN114288952A (zh) * 2021-12-31 2022-04-08 万华化学集团股份有限公司 一种气升式外环流反应器及方法
CN115465909B (zh) * 2022-09-28 2023-06-23 滁州职业技术学院 一种污水脱氮处理的反应器

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202741099U (zh) * 2012-07-31 2013-02-20 济南大学 倒莲蓬式鼓泡搅拌反应釜
CN203490955U (zh) * 2013-08-06 2014-03-19 华北电力大学 自然循环多功能气体抬升器装置
US20150031099A1 (en) * 2013-07-29 2015-01-29 Lanzatech New Zealand Limited Fermentation of gaseous substrates
CN206746510U (zh) * 2017-01-20 2017-12-15 南京工业大学 一种新型气升式外循环反应器装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0824624A (ja) * 1994-07-12 1996-01-30 Ube Ind Ltd 気泡塔型ループリアクターにおける反応制御方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202741099U (zh) * 2012-07-31 2013-02-20 济南大学 倒莲蓬式鼓泡搅拌反应釜
US20150031099A1 (en) * 2013-07-29 2015-01-29 Lanzatech New Zealand Limited Fermentation of gaseous substrates
CN203490955U (zh) * 2013-08-06 2014-03-19 华北电力大学 自然循环多功能气体抬升器装置
CN206746510U (zh) * 2017-01-20 2017-12-15 南京工业大学 一种新型气升式外循环反应器装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN106582460A (zh) 2017-04-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2014213063B2 (en) System and method for improved gas dissolution
KR101225579B1 (ko) 혐기성 정화 장치 및 그 작동 방법
CN110586340B (zh) 一种基于孔板水力空化成泡的粗颗粒矿物水力浮选设备及浮选方法
CN106582460B (zh) 一种气升式外循环反应器装置及工艺
CN102166501B (zh) 一种气升-射流式多段环流反应器
US8721877B2 (en) Upflow reactor featuring controlled recirculation of biomass
KR101095298B1 (ko) 부상분리를 이용한 수처리 장치
CN204918050U (zh) 一种高效旋流气浮器
CN115849489B (zh) 一种用于溶气气浮的水力空化溶气反应器
CN1307112C (zh) 具有三态分离装置的反应器和分离三态混合物的方法
CN112264198A (zh) 微纳米泡浮选机
CN206746510U (zh) 一种新型气升式外循环反应器装置
CN109292981B (zh) 微纳米气泡供氧全过程脱氮反应器及其方法
CN209065558U (zh) 一种带微气泡旋流气浮的沉降罐
KR20070049065A (ko) 생물반응기
CN210057464U (zh) 一种油水分离装置
CN102491510A (zh) 一种上流式好氧生物反应器
CN106629958B (zh) 一种封闭式连续高压溶气装置及方法
CN101935081B (zh) 一种压力式气浮分离装置
CN113816457B (zh) 油田酸性采出水的集成处理工艺系统
CN211521737U (zh) 一种厌氧膜生物反应器
CN103103215B (zh) 沼气反应器内的梯度循环搅拌方法及其厌氧反应器
CN101857327A (zh) 分室气浮电解装置及其在废水处理中的应用
CN115518779A (zh) 一种含油污水旋流分离装置及分离方法
CN201021442Y (zh) 水射环流膜生物反应装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant