CN112755768A - 一种亚硫酸铵氧化的强化微界面反应系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种亚硫酸铵氧化的强化微界面反应系统，包括：亚硫酸铵存储罐、氧气进气管道、外置式微界面发生器和第一氧化反应器；所述第一氧化反应器内设置有液动式微界面发生器和第一氧气微界面发生器；所述第一氧化反应器的侧面设置有微界面机组，所述微界面机组由若干个所述外置微界面发生器构成，所述微界面机组连接有所述亚硫酸铵存储罐和所述氧气进气管道；所述第一氧化反应器和第二氧化反应器并联，所述第二氧化反应器内部设置有所述第二氧气微界面发生器和液体喷射器，所述氧气进气管道连接有所述第二氧气微界面发生器，所述亚硫酸铵存储罐连接有所述液体喷射器。本发明的反应系统保证了气体的充分利用，提高了气含率和反应效率。

Description

一种亚硫酸铵氧化的强化微界面反应系统及方法

技术领域

本发明涉及亚硫酸氧化的领域，具体而言，涉及一种亚硫酸铵氧化的强化微界面反应系统及方法。

背景技术

氨法脱硫工艺是一种绿色工艺，采用氨作为吸收剂除去烟气中的SO2并生成亚硫酸铵，亚硫酸铵也可作为化肥直接施用，但产品的稳定性较差，难被农民接受；作为小造纸厂的生产原料，将产生废水，造成二次污染。而硫酸铵产品性能稳定，其中含有氮和硫两种营养元素，对植物生长有利，既能作为单独的肥料，也能作为生产复合肥料的原料，故亚硫酸铵的氧化问题越来越受到人们的重视。如何高效经济地将亚硫酸铵转化为硫酸铵或其他高效化肥，是氨法脱硫工艺实现工业化的关键。

现有技术中亚硫酸铵氧化的过程中氧气与亚硫酸铵溶液的相界传质面积较小，从而导致反应速率慢，生成硫酸铵的效率低；同时现有技术中气泡容易在反应器的顶部产生聚并，降低反应效率。因此，亟需改进亚硫酸铵氧化的反应系统，加快亚硫酸铵氧化为硫酸铵的反应速率，提高硫酸铵的生产效率。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种亚硫酸铵氧化的强化微界面反应系统，本反应系统通过在第一氧化反应器内部设置有第一氧气微界面发生器，使得氧气在反应前预先破碎分散成氧气微气泡，增大了氧气和亚硫酸铵溶液之间的相界传质面积，从而解决了现有技术中氧气与亚硫酸铵溶液的相界传质面积较小，反应速率慢，生成硫酸铵效率低的问题，本反应系统在第一氧化反应器内部还设置有液动式微界面发生器，将第一氧化反应器顶部聚集的氧气通过液相为动力进行卷吸，保证气体的充分利用，提高反应效率；本反应系统在第一氧化反应器外部设置有微界面机组，将氧气预先破碎分散为微气泡并与亚硫酸铵溶液进行混合，，提高了气含率，提高了反应效率；本反应系统在第二氧化反应器内的顶部设置液体喷射器，将聚集在第二氧化反应器顶部的氧气冲散回流至第二氧化反应器的中部，保证了气体的充分利用，提高了反应效率；本反应系统在第二氧化反应器内的中部和底部设置有第二氧气微界面发生器用以将羊蹄预先破碎分散为氧气微气泡，增大氧气与亚硫酸铵溶液之间的相界传质面积，提高了气含率，提高了反应效率。

本发明的第二目的在于提供一种采用上述反应系统的方法，该方法操作简便，反应速率快，得到的产品品质高，值得广泛推广进行应用。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明提供了一种亚硫酸铵氧化的强化微界面反应系统，包括：亚硫酸铵存储罐、氧气进气管道、外置式微界面发生器和第一氧化反应器；

所述第一氧化反应器内设置有液动式微界面发生器和第一氧气微界面发生器，所述氧气进气管道连接有所述第一氧气微界面发生器和所述液动式微界面发生器；

所述第一氧化反应器的侧面设置有微界面机组，所述微界面机组由若干个所述外置微界面发生器构成，所述微界面机组连接有所述亚硫酸铵存储罐和所述氧气进气管道用以将氧气和亚硫酸铵溶液进入到所述微界面机组内部破碎分散，破碎分散后的氧气微气泡伴随着亚硫酸铵溶液进入到所述第一氧化反应器；

所述第一氧化反应器和第二氧化反应器并联，所述第二氧化反应器内部设置有所述第二氧气微界面发生器和液体喷射器，所述氧气进气管道连接有所述第二氧气微界面发生器，所述亚硫酸铵存储罐连接有所述液体喷射器。

现有技术亚硫酸铵氧化的过程中氧气与亚硫酸铵溶液的相界传质面积较小，从而导致反应速率慢，生成硫酸铵的效率低；同时现有技术中气泡容易在反应器的顶部产生聚并，降低反应效率。本发明为了解决上述技术问题提供了一种新型的反应系统，该反应系统通过在第一氧化反应器内设置第一氧气微界面发生器用以将氧气预先破碎分散为氧气微气泡，增大氧气与亚硫酸铵溶液之间的相界传质面积，提高了气含量，提高了反应效率；该反应系统通过在第一氧化反应器内设置液动式微界面发生器，将第一氧化反应器顶部聚集的氧气通过液相为动力进行卷吸，保证气体的充分利用，提高了反应效率；该反应系统通过在第一氧化反应器侧面设置有微界面机组，将进入第一氧化反应器的氧气预先破碎分散后和亚硫酸铵溶液混合，增大了氧气与亚硫酸铵溶液的相界传质面积，提高了气含量和反应效率，该反应系统还设置了与第一氧化反应器并联的第二氧化反应器，第二氧化反应器的内部设置有第二氧气微界面发生器用以将氧气预先破碎分散为氧气微气泡，增大氧气与亚硫酸铵溶液之间的相界传质面积，提高了气含量和反应效率；该反应系统在第二氧化反应器的内部设置有液体喷射器，将聚集在第二氧化反应器顶部的氧气冲散返回至第二氧气反应器的中部，保证了气体的充分利用，提高了反应效率。第一氧化反应器和第二反应氧化器并联可以在同等情况下成倍增加产量并能保证产品的转化率一致。

优选的，所述液动式微界面发生器设置在所述第一氧化反应器的顶部，所述第一氧气微界面发生器设置在所述第一氧化反应器的底部，所述液动式微界面发生器与所述第一氧气微界面发生器相对设置。之所以将第一氧气微界面发生器设置在第一氧化反应器的底部，是因为氧气是气体，气体在溶液中是自下而上的，将第一氧气微界面发生器设置在第一氧化反应器的底部可以增加氧气与亚硫酸铵溶液之间的反应时间；之所以将液动式微界面发生器设置在第一氧化反应器的顶部，是因为氧气会聚集在第一氧化反应器的顶部，液动式微界面发生器通过外部设置的循环泵将第一氧化反应器顶部的溶液卷吸进入液动式微界面发生器之后向下输送到第一氧化反应器的底部，保证了氧气的充分利用，提高反应效率；液动式微界面发生器与第一氧气微界面发生器相对设置，是因为液动式微界面发生器向下出来的溶液可以与第一氧气微界面发生器出来的氧气微气泡发生对冲，增大氧气与亚硫酸铵溶液之间的相界传质面积，提高了含气率和反应效率。

优选的，所述液动式微界面发生器和所述第一氧气微界面发生器设置在所述第一氧化反应器的中轴线上。之所以将第一氧气微界面发生器和液动式微界面发生器设置在第一氧化反应器的中轴线上，是因为氧气微气泡会粘黏在第一氧化反应器内部的侧壁上，设置在第一氧化反应器的中轴线上和侧壁之间保留了一定的距离，使得氧气微气泡不容易沾黏在第一氧化反应器的侧壁上。

优选的，所述外置式微界面发生器的个数为3个，相邻所述外置式微界面发生器之间设置有连接通道。

优选的，所述外置式微界面发生器沿垂直方向由上至下依次设置。

优选的，所述亚硫酸铵存储罐连接有所述微界面机组顶部的所述外置式微界面发生器，所述氧气进气管道连接有所述微界面机组底部的所述外置式微界面发生器。

本发明之所以将外置式微界面发生器的个数为三个且沿垂直方向由上至下依次设置，且氧气进气管道连接有微界面机组底部的外置式微界面发生器，是因为氧气是气体自下而上，依次进入三个外置式微界面发生器，相当于在每个微界面发生器均形成一次微界面体系，以实现气相在液相为介质的前提下在微界面发生器内部得到充分的破碎分散。亚硫酸铵醇储罐连接有微界面机组顶部的外置式微界面发生器是因为亚硫酸铵溶液是液体，受到重力的影响会从微界面机组的顶部流向微界面机组的底部，从而带动了氧气在微界面机组里的循环。外置式微界面发生器之间设置有连接通道，可以使得三个外置式微界面发生器之间的亚硫酸铵溶液和氧气互通。微界面机组外还设置有抽取泵用于将微界面机组里的亚硫酸铵溶液和氧气微气泡输送至第一氧化反应器。设置微界面机组的优点在于将氧气在反应前预先进行了破碎分散并与亚硫酸铵溶液混合，增大了氧气与亚硫酸铵溶液之间的相界传质面积，提高了气含量和反应效率。

优选的，所述第二氧气微界面发生器的个数为两个，一个设置在所述第二氧化反应器的中部，另一个设置在所述第二氧化反应器的底部。之所以将氧气微界面发生器的个数设置为两个，一个设置在第二氧化反应器的中部，另一个设置在第二氧化反应器的底部是因为这样可以增大氧气与亚硫酸铵之间的相界传质面积，从第二氧化反应器中部出来的氧气微气泡大多与中部以上的亚硫酸铵发生反应，从第二氧化反应器底部出来的氧气微气泡大多与中部以下的亚硫酸铵发生反应，提高了亚硫酸铵的利用率，提高了气含量和反应效率。

优选的，所述液体喷射器水平设置在所述第二氧化反应器的顶部，所述液体喷射器的喷射头朝向所述第二氧化反应器的顶部。之所以液体喷射器水平设置在所述第二氧化反应器的顶部且喷射头朝向所述第二氧化反应器的顶部，是要将聚集在第二氧化反应器顶部的氧气冲散返回至第二氧气反应器的中部，保证气体的充分利用，提高了反应效率。

优选的，所述亚硫酸铵存储罐与所述第一氧化反应器和所述第二氧化反应器之间设置有供液泵以用于调节向所述第一氧化反应器和所述第二氧化反应器提供亚硫酸铵溶液的量，所述氧气进气管道与所述第一氧气微界面发生器和所述第二氧气微界面发生器之间设置有供气阀以用于调节向所述第一氧化反应器和所述第二氧化反应器提供氧气的量。所述供液泵和所述供气阀可以调节向第一氧化反应器和第二氧化反应器中输送亚硫酸铵溶液和氧气的量，控制反应速率。

本领域所属技术人员可以理解的是，本发明所采用的微界面发生器在本发明人在先专利中已有体现，如申请号CN201610641119.6、CN201610641251.7、CN201710766435.0、CN106187660、CN105903425A、CN109437390A、CN205833127U及CN207581700U的专利。在先专利CN201610641119.6中详细介绍了微米气泡发生器(即微界面发生器)的具体产品结构和工作原理，该申请文件中记载了“微米气泡发生器包括本体和二次破碎件、本体内具有空腔，本体上设有与空腔连通的进口，空腔的相对的第一端和第二端均敞开，其中空腔的横截面积从空腔的中部向空腔的第一端和第二端减小；二次破碎件设在空腔的第一端和第二端中的至少一个处，二次破碎件的一部分设在空腔内，二次破碎件与空腔两端敞开的通孔之间形成一个环形通道。微米气泡发生器还包括进气管和进液管。”从该申请文件中公开的具体结构可以知晓其具体工作原理为：液体通过进液管切向进入微米气泡发生器内，超高速旋转并切割气体，使气体气泡破碎成微米级别的微气泡，从而提高液相与气相之间的传质面积，而且该专利中的微米气泡发生器属于气动式微界面发生器。

另外，在先专利201610641251.7中有记载一次气泡破碎器具有循环液进口、循环气进口和气液混合物出口，二次气泡破碎器则是将进料口与气液混合物出口连通，说明气泡破碎器都是需要气液混合进入，另外从后面的附图中可知，一次气泡破碎器主要是利用循环液作为动力，所以其实一次气泡破碎器属于液动式微界面发生器，二次气泡破碎器是将气液混合物同时通入到椭圆形的旋转球中进行旋转，从而在旋转的过程中实现气泡破碎，所以二次气泡破碎器实际上是属于气液联动式微界面发生器。其实，无论是液动式微界面发生器，还是气液联动式微界面发生器，都属于微界面发生器的一种具体形式，然而本发明所采用的微界面发生器并不局限于上述几种形式，在先专利中所记载的气泡破碎器的具体结构只是本发明微界面发生器可采用的其中一种形式而已。

此外，在先专利201710766435.0中记载到“气泡破碎器的原理就是高速射流以达到气体相互碰撞”，并且也阐述了其可以用于微界面强化反应器，验证本身气泡破碎器与微界面发生器之间的关联性；而且在先专利CN106187660中对于气泡破碎器的具体结构也有相关的记载，具体见说明书中第[0031]-[0041]段，以及附图部分，其对气泡破碎器S-2的具体工作原理有详细的阐述，气泡破碎器顶部是液相进口，侧面是气相进口，通过从顶部进来的液相提供卷吸动力，从而达到粉碎成超细气泡的效果，附图中也可见气泡破碎器呈锥形的结构，上部的直径比下部的直径要大，也是为了液相能够更好的提供卷吸动力。

由于在先专利申请的初期，微界面发生器才刚研发出来，所以早期命名为微米气泡发生器(CN201610641119.6)、气泡破碎器(201710766435.0)等，随着不断技术改进，后期更名为微界面发生器，现在本发明中的微界面发生器相当于之前的微米气泡发生器、气泡破碎器等，只是名称不一样。综上所述，本发明的微界面发生器属于现有技术。

另外，本发明还提供了一种亚硫酸铵氧化的微界面反应系统的反应方法，包括如下步骤：

将亚硫酸铵与氧气混合微界面分散破碎后进行氧化反应，再经过蒸发、过滤、干燥得到固体硫酸铵进行收集。

具体的，该制备方法通过在第一氧化反应器内部设置有第一氧气微界面发生器用以将氧气预先破碎分散为氧气微气泡，增大氧气与亚硫酸铵溶液之间的相界传质面积，提高了气含率和反应效率；该制备方法通过在第一氧化反应器内设置液动式微界面发生器，将第一氧化反应器顶部聚集的氧气通过液相为动力进行卷吸，保证气体的充分利用，提高反应效率，该制备方法通过在第一氧化反应器外设置微界面机组，预先将氧气破碎分散后和亚硫酸铵溶液混合，增大了氧气与亚硫酸铵溶液之间的相界传质面积，提高了反应效率。该制备方法通过在第二氧化反应器内部设置两个氧气微界面发生器预先将氧气破碎分散为氧气微气泡，增大氧气与亚硫酸铵溶液之间的相界传质面积，提高了气含率和反应效率；该制备方法通过在第二氧化反应器内部设置液体喷射器，将聚集在第二氧化反应器顶部的氧气冲散返回至第二氧气反应器的中部，保证了气体的充分利用，提高了反应效率。该制备方法还将第一氧化反应器和第二反应氧化器并联，增加了产量并能保证产品的转化率一致。

采用本发明反应方法得到的硫酸铵产品品质好，效率高。且该制备方法不需要硫酸钴等催化剂同时提高了反应效率和产量。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)本发明的亚硫酸铵氧化的反应系统通过在第一氧化反应器内设置第一氧气微界面发生器用以将氧气预先破碎分散为氧气微气泡，增大氧气与亚硫酸铵溶液之间的相界传质面积，提高了反应效率；该反应系统通过在第一氧化反应器内设置液动式微界面发生器，将第一氧化反应器顶部聚集的氧气通过液相为动力进行卷吸，保证气体的充分利用，提高反应效率，该反应系统通过在第一氧化反应器外设置微界面机组，预先将氧气破碎分散后和亚硫酸铵溶液混合，增大了氧气与亚硫酸铵溶液之间的相界传质面积，提高了反应效率；该反应系统通过在第二氧化反应器内设置第二氧气微界面发生器，增大氧气与亚硫酸铵溶液之间的相界传质面积，提高了气含率和反应效率；该反应系统通过在第二氧化反应器内设置液体喷射器，将聚集在第二氧化反应器顶部的氧气冲散返回至第二氧气反应器的中部，保证气体的充分利用，提高了反应效率；该反应系统还通过第一氧化反应器和第二氧化反应器并联，增加了产量并能保证产品的转化率一致。

(2)本发明的反应方法操作简便，反应速率快，得到的产品品质高，值得广泛推广进行应用。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于展示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例提供的亚硫酸铵氧化的强化微界面反应系统的结构示意图；

其中：

11亚硫酸铵存储罐； 12氧气进气管道；

20第一氧化反应器； 13微界面机组；

131外置式微界面发生器； 132连接通道；

21液动式微界面发生器； 22第一氧气微界面发生器；

201第二氧化反应器； 23液体喷射器；

24第二氧气微界面发生器； 30蒸发结晶器；

40过滤离心机； 50干燥器；

60硫酸铵存储罐； 71供液泵；

72供气阀。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为了更加清晰的对本发明中的技术方案进行阐述，下面以具体实施例的形式进行说明。

实施例

参阅图1所示，为本发明实施例提供的亚硫酸铵氧化的强化微界面反应系统，其主要包括第一氧化反应器20、微界面机组13、亚硫酸铵存储罐11、氧气进气管道12、第二氧化反应器201、蒸发结晶器30、过滤离心机40、干燥器50和硫酸铵存储罐60。亚硫酸铵存储罐11与微界面机组13中最上方的外置式微界面发生器131相连，氧气进气管道12与微界面机组13中最下方的外置式微界面发生器131相连，亚硫酸铵存储罐11与上方的外置式微界面发生器131相连是因为亚硫酸铵溶液会因为重力的原因从上往下流动，形成一个循环，氧气进气管道12与最下方的外置式微界面发生器131相连是因为氧气在亚硫酸铵溶液中自上而下运动，将其设置在下方可以增加氧气与溶液之间的反应时间。微界面机组13由三个外置式微界面发生器131组成，这三个外置式微界面发生器131沿垂直方向由上至下依次设置，相邻的外置式微界面发生器131之间还设置有连接通道132用以让氧气与亚硫酸铵溶液可以在三个外置式微界面发生器131里循环，微界面机组13外还设置有循环泵，将最下方的外置式微界面发生器131里的溶液进行抽取，一部分返回至最上方的外置式微界面发生器131，一部分送入到第一氧化反应器20。

氧气进气管道12还与第一氧化反应器20中的第一氧气微界面发生器22和液动式微界面发生器21相连，第一氧气微界面发生器22和液动式微界面发生器21将氧气破碎分散为氧气微气泡，增大了氧气与亚硫酸铵溶液之间的相界传质面积，提高了反应的效率。

液动式微界面发生器21设置在第一氧化反应器20的顶部，第一氧气微界面发生器22设置在第一氧化反应器20的底部，液动式微界面发生器21与第一氧气微界面发生器22相对设置。液动式微界面发生器21之所以在顶部，是因为液动式微界面发生器21可以通过外部设置的循环泵将第一氧化反应器20顶部聚集的氧气连同亚硫酸铵溶液卷吸并返回至第一氧化反应器20的底部，第一氧气微界面发生器22之所以在底部是因为增加氧气上升的距离，从而增加了氧气与亚硫酸铵溶液的反应时间。液动式微界面发生器21与第一氧气微界面发生器22相对设置，是因为液动式微界面发生器21卷吸下来的溶液可以与氧气微界面发生器出来的氧气微气泡相对冲，增大氧气与亚硫酸铵之间的相界传质面积，提高了气含率和反应效率。

液动式微界面发生器21和第一氧气微界面发生器22设置在第一氧化反应器20的中轴线上目的是防止氧气微气泡沾黏在第一氧化反应器20的内侧壁上，影响反应效率。

第二氧化反应器201和第一氧化反应器20相互并联，第二氧化反应器201内部设置有第二氧化反应器201和液体喷射器23。氧气进气管道12连接有第二氧化反应器201内部的第二氧气微界面发生器24，亚硫酸铵存储罐11连接有第二氧化反应器201内的液体喷射器23。

第二氧气微界面发生器24的个数为两个，一个设置在第二氧化反应器201的中部，另一个设置在第二氧化反应器201的底部，设置在中部的第二氧气微界面发生器24出来的氧气微气泡与第二氧化反应器201中上部的亚硫酸铵溶液反应，设置在底部的第二氧气微界面发生器24出来的氧气微气泡更多的与第二氧化反应器201中下部的亚硫酸铵溶液反应，提高了亚硫酸铵溶液的利用率，提高了反应效率。第二氧化反应器201顶部设置液体喷射器23用以将第二氧化反应器201顶部聚集的氧气微气泡冲散返回至第二氧化反应器201的中部，保证气体的利用率，提高反应效率。

亚硫酸铵存储罐11与第一氧化反应器20和第二氧化反应器201之间还设置有供液泵71，供液泵71可以通过人工调节的方式控制向第一氧化反应器20和第二氧化反应器201提供亚硫酸铵溶液的量，氧气进气管道12与第一氧气微界面发生器22和第二氧气微界面发生器24之间设置有供气阀72，供气阀72可以通过人工调节的方式控制向第一氧化反应器20和第二氧化反应器201提供氧气的量。

第一氧化反应器20和第二氧化反应器201中的亚硫酸铵溶液被氧气氧化后生成硫酸铵溶液，第一氧化反应器20和第二氧化反应器201生成的硫酸铵溶液并联后一同进入到蒸发结晶器30中，蒸发结晶器30进一步的将硫酸铵溶液里的水分蒸发，之后将含有少量水分的硫酸铵送进过滤离心机40，过滤离心机40将少量硫酸铵溶液中的硫酸铵晶体分离出来，并将其送到干燥器50进行干燥，在干燥器50中水分将彻底被去除，只剩下固体硫酸铵，将固体硫酸铵送至硫酸铵存储罐60用以封装保存。

对比例

其他步骤与实施例一致，区别在于第一氧化反应器20外侧不设置微界面机组13，第一氧化反应器20里不设置液动式微界面发生器21和氧气微界面发生器22，第二氧化反应器201里不设置液体喷射器23和第二氧气微界面发生器24，亚硫酸铵存储罐11和氧气进气管道12直接连接第一氧化反应器20和第二氧化反应器201，在不同空气进料量(NL/h)情况下，实施例和对比例内部的气含率和反应速率如下表1和表2所示：

表1.使用不同空气进料量时的气含率

表2.使用不同空气进料量时的反应速率mol/(L·min)

使用不同浓度的亚硫酸铵溶液(mol/L)的情况下实施例和对比例内部的气含率和反应速率如下表3和表4所示：

表3.使用不同浓度的亚硫酸铵溶液时的气含率

表4.使用不同浓度的亚硫酸铵溶液时的反应速率mol/(L·min)

通过上述表1和表2的对比，可以看出没有设置微界面发生器的对比例在不同空气进料量时的气含率和反应速率远不如设置了微界面发生器的实施例，因此可以得出结论不同空气进料量情况下，使用微界面强化反应技术能够显著提高气含率和气液相界面积，进而大幅提高反应速率；

通过上述表3和表4的对比，可以看出没有设置微界面发生器的对比例在不同浓度的亚硫酸铵溶液时气含量和反应速率远不如设置了微界面发生器的实施例，因此可以得出结论使用不同浓度的亚硫酸铵溶液时，使用微界面强化反应技术能够显著提高气含率和气液相界面积，进而大幅提高反应速率。

因此可以得出结论，本发明的亚硫酸铵氧化的微界面反应系统通过在第一氧化反应器20外设置微界面机组13，在第一氧化反应器20内设置第一氧气微界面发生器22和液动式微界面发生器21，通过在第二氧化反应器201内部设置第二氧气微界面发生器24和液体喷射器23，增大氧气与亚硫酸铵溶液之间的相界传质面积，提高了气含率和反应效率。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种亚硫酸铵氧化的强化微界面反应系统，其特征在于，包括：亚硫酸铵存储罐、氧气进气管道、外置式微界面发生器和第一氧化反应器；

所述第一氧化反应器内设置有液动式微界面发生器和第一氧气微界面发生器，所述氧气进气管道连接有所述第一氧气微界面发生器和所述液动式微界面发生器；

所述第一氧化反应器的侧面设置有微界面机组，所述微界面机组由若干个所述外置微界面发生器构成，所述微界面机组连接有所述亚硫酸铵存储罐和所述氧气进气管道用以将氧气和亚硫酸铵溶液进入到所述微界面机组内部破碎分散，破碎分散后的氧气微气泡伴随着亚硫酸铵溶液进入到所述第一氧化反应器；

所述第一氧化反应器和第二氧化反应器并联，所述第二氧化反应器内部设置有所述第二氧气微界面发生器和液体喷射器，所述氧气进气管道连接有所述第二氧气微界面发生器，所述亚硫酸铵存储罐连接有所述液体喷射器。

2.根据权利要求1所述的反应系统，其特征在于，所述液动式微界面发生器设置在所述第一氧化反应器的顶部，所述第一氧气微界面发生器设置在所述第一氧化反应器的底部，所述液动式微界面发生器与所述第一氧气微界面发生器相对设置。

3.根据权利要求1所述的反应系统，其特征在于，所述液动式微界面发生器和所述第一氧气微界面发生器设置在所述第一氧化反应器的中轴线上。

4.根据权利要求1所述的反应系统，其特征在于，所述外置式微界面发生器的个数为3个，相邻所述外置式微界面发生器之间设置有连接通道。

5.根据权利要求1所述的反应系统，其特征在于，所述外置式微界面发生器沿垂直方向由上至下依次设置。

6.根据权利要求5所述的反应系统，其特征在于，所述亚硫酸铵存储罐连接有所述微界面机组顶部的所述外置式微界面发生器，所述氧气进气管道连接有所述微界面机组底部的所述外置式微界面发生器。

7.根据权利要求1所述的反应系统，其特征在于，所述第二氧气微界面发生器的个数为两个，一个设置在所述第二氧化反应器的中部，另一个设置在所述第二氧化反应器的底部。

8.根据权利要求1所述的反应系统，其特征在于，所述液体喷射器水平设置在所述第二氧化反应器的顶部，所述液体喷射器的喷射头朝向所述第二氧化反应器的顶部。

9.根据权利要求1-8所述的反应系统，其特征在于，所述亚硫酸铵存储罐与所述第一氧化反应器和所述第二氧化反应器之间设置有供液泵以用于调节向所述第一氧化反应器和所述第二氧化反应器提供亚硫酸铵溶液的量，所述氧气进气管道与所述第一氧气微界面发生器和所述第二氧气微界面发生器之间设置有供气阀以用于调节向所述第一氧化反应器和所述第二氧化反应器提供氧气的量。

10.采用权利要求1-9任一项所述的亚硫酸铵氧化的反应系统的反应方法，其特征在于，包括如下步骤：

将亚硫酸铵与氧气混合微界面分散破碎后进行氧化反应，再经过蒸发、过滤、干燥得到固体硫酸铵进行收集。

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