CN115448440B - 一种分形氧化装置 - Google Patents
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Abstract
一种分形氧化装置。本发明公开的分形氧化装置包括氧化罐和分形氧化管组件，氧化罐上设置有进液口、注碱口、溢流口和通风口，位于氧化罐内的分形氧化管组件包括进气管、进液管和间隔布设的多根微气泡芯管，进气管和进液管经多根微气泡芯管相连通，进气管与外部氧气供应机构相通，进液管与外部浆液供应机构相通，多根微气泡芯管用于将来自进气管的氧气和来自进液管的浆液混合并对气液两相进行分形，使气相在液相内形成不同尺寸的气泡并将气泡喷入氧化罐内。该装置在保证氧化罐内湍动程度的前提下可提升传质效率和氧化效率，提高氧利用率及催化裂化再生烟气湿式钠法脱硫废水中COD的脱除效率，对烟气波动适应性好，保证COD达标排放的稳定性，同时能减少设备投资。
Description
技术领域
本发明涉及石油化工、煤化工、发电厂等设备领域，具体是一种用于脱硫废水中COD的氧化处理的分形氧化装置。
背景技术
催化裂化再生烟气脱硫除尘技术主要以湿式钠法洗涤技术为主，目前占据催化裂化烟气全部除尘脱硫技术的76%。湿法脱硫普遍存在脱硫废水排放情况，废水中COD的处理是脱硫废水处理环节中的重要一步，氧化COD所用的氧化剂绝大多数采用空气（实际氧化剂是空气中的氧气）。目前催化裂化再生烟气湿式钠法脱硫废水中COD的处理技术有两种比较有代表性的方式：一是采用传统风管小孔鼓泡+搅拌的氧化的方式；另一种是常规的射流曝气方式。两种方式理论上均是利用空气中的氧气去除脱硫废水中的假性COD，即亚硫酸钠被氧气氧化成硫酸钠。从实际运行过程来看，不管是传统的风管小孔曝气，还是常规射流曝气氧化方式都存在以下问题：①氧化设备中气泡尺寸大，聚并明显，上升速度快，造成氧利用率低下；②需要的供气量巨大，能耗高；③需要的氧化设备尺寸大，投资高；④氧化设备对烟气波动适应性较差，COD达标排放稳定性较差。其根本原因在于这两种方式对氧的传质速率较低，导致氧化效率低下，能耗及设备成本随之上升。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，基于分形气泡理论，提供一种分形氧化装置，该装置在保证氧化罐内湍动程度的前提下可提升传质效率和氧化效率，同时能提高氧利用率，并提高催化裂化再生烟气湿式钠法脱硫废水中COD的脱除效率，对烟气波动适应性好，保证COD达标排放的稳定性，同时能减少设备投资。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种分形氧化装置，包括氧化罐和分形氧化管组件，所述的氧化罐上设置有进液口、注碱口、溢流口和通风口，所述的进液口用于向所述的氧化罐内引入脱硫废水，所述的注碱口用于向所述的氧化罐内引入碱液，所述的溢流口用于排出氧化后的废水，所述的通风口用于排出所述的氧化罐内的气体，所述的分形氧化管组件位于所述的氧化罐内，所述的分形氧化管组件包括进气管、进液管和间隔布设的多根微气泡芯管，所述的进气管和所述的进液管经所述的多根微气泡芯管相连通，所述的进气管与外部氧气供应机构相通，所述的进液管与外部浆液供应机构相通，所述的多根微气泡芯管用于将来自进气管的氧气和来自进液管的浆液混合并对气液两相进行分形，使气相在液相内形成不同尺寸的气泡并将气泡喷入所述的氧化罐内。
本发明对用于脱硫废水氧化的传统风管小孔鼓泡+搅拌的方式进行更新换代，同时取消搅拌器，提出一种基于分形气泡理论的分形氧化装置。该分形气泡理论提出不同尺寸的气泡以一定比例共存于氧化罐内的反应区，较大气泡提供良好的液体局部湍动，提高液相一侧的传质系数，同时大量微细气泡提供足够的传质界面面积，以实现氧化装置的总传质能力的提高。
本发明分形氧化装置采用分形氧化管组件，由液相和气相共同提供传质需要的能量，在保证氧化罐内湍动程度的前提下可提升传质效率和氧化效率。本发明分形氧化装置能提高氧利用率，并提高催化裂化再生烟气湿式钠法脱硫废水中COD的脱除效率，对烟气波动适应性好，保证COD达标排放的稳定性，同时能减少设备投资。
在氧化过程中，氧化罐内液体的pH值会降低，不利于氧化反应的进行，而通过注碱管氧化罐内引入碱液，可有效解决这一问题。
作为优选，所述的进气管包括氧气入口管和多根气相主管，所述的氧气入口管的一端开口、另一端封堵，所述的氧气入口管的开口端与外部氧气供应机构相通，每根所述的气相主管的两端分别与所述的氧气入口管相连通，所述的进液管包括浆液入口管和多根液相主管，所述的浆液入口管的一端开口、另一端封堵，所述的浆液入口管的开口端与外部浆液供应机构相通，每根所述的液相主管的两端分别与所述的浆液入口管相连通，每根所述的气相主管和每根所述的液相主管经若干所述的微气泡芯管相连通。
作为优选，每根所述的微气泡芯管包括第一芯管和第二芯管，所述的第一芯管的一端与一根所述的气相主管相连通，所述的第一芯管的另一端与所述的第二芯管的中部相连通，所述的第二芯管的一端与一根所述的液相主管相连通，所述的第二芯管的另一端与所述的氧化罐的内腔相通。
作为优选，所述的氧气入口管和所述的浆液入口管分别为沿所述的氧化罐的径向布置的直管，每根所述的气相主管和每根所述的液相主管分别沿所述的氧化罐的轴线呈环形布置，所述的多根气相主管和所述的多根液相主管沿所述的氧化罐的径向呈同心圆式交替排布，每根所述的气相主管和与之相邻的液相主管经若干所述的微气泡芯管相连通。上述气相主管和液相主管的布管方式可确保不同尺寸的气泡能够均匀地喷入氧化罐内，保证对脱硫废水中COD的脱除效果。
作为优选，所述的氧化罐内设置有与所述的注碱口相连的注碱管，所述的注碱管位于所述的分形氧化管组件的上方，所述的注碱管上开设有多个注碱孔，以保证碱液的投放效果。
作为优选，所述的氧化罐包括罐体、上封头和下封头，所述的上封头和所述的下封头分别连接设置在所述的罐体的上端和下端，所述的下封头的底部固定在一裙座上，所述的进液口设置在所述的下封头上，所述的分形氧化管组件设置在所述的罐体的底部，所述的注碱口和所述的溢流口分别设置在所述的罐体的侧壁上，所述的注碱口靠近所述的分形氧化管组件，所述的溢流口靠近所述的上封头，所述的通风口设置在所述的上封头上。
作为优选，所述的罐体的侧壁上设置有备用口和人孔。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：本发明基于分形气泡理论提出一种分形氧化装置，通过在氧化罐内设置分形氧化管组件，由液相和气相共同提供传质需要的能量，使不同尺寸的气泡以一定比例共存于氧化罐内的反应区，较大气泡可提供良好的液体局部湍动，提高液相一侧的传质系数，同时大量微细气泡可提供足够的传质界面面积，以实现氧化装置的总传质能力的提高，从而在保证氧化罐内湍动程度的前提下可提升传质效率和氧化效率。本发明分形氧化装置能提高氧利用率，并提高催化裂化再生烟气湿式钠法脱硫废水中COD的脱除效率，对烟气波动适应性好，保证COD达标排放的稳定性，同时能减少设备投资。
附图说明
图1为实施例中分形氧化装置的结构示意图；
图2为图1中A-A剖视图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例的分形氧化装置，如图1和图2所示，包括氧化罐1和分形氧化管组件，氧化罐1上设置有进液口14、注碱口15、溢流口16和通风口17，进液口14用于向氧化罐1内引入脱硫废水，注碱口15用于向氧化罐1内引入碱液，氧化罐1内设置有与注碱口15相连的注碱管18，注碱管18位于分形氧化管组件的上方，注碱管18上开设有多个注碱孔，溢流口16用于排出氧化后的废水，通风口17用于排出氧化罐1内的气体，分形氧化管组件位于氧化罐1内，分形氧化管组件包括进气管2、进液管3和间隔布设的多根微气泡芯管4，进气管2和进液管3经多根微气泡芯管4相连通，进气管2与外部氧气供应机构相通，进液管3与外部浆液供应机构相通，多根微气泡芯管4用于将来自进气管2的氧气和来自进液管3的浆液混合并对气液两相进行分形，使气相在液相内形成不同尺寸的气泡并将气泡喷入氧化罐1内。
本实施例中，进气管2包括氧气入口管21和多根气相主管22，氧气入口管21的一端开口、另一端封堵，氧气入口管21的开口端与外部氧气供应机构相通，每根气相主管22的两端分别与氧气入口管21相连通，进液管3包括浆液入口管31和多根液相主管32，浆液入口管31的一端开口、另一端封堵，浆液入口管31的开口端与外部浆液供应机构相通，每根液相主管32的两端分别与浆液入口管31相连通，每根气相主管22和每根液相主管32经若干微气泡芯管4相连通。
本实施例中，每根微气泡芯管4包括第一芯管41和第二芯管42，第一芯管41的一端与一根气相主管22相连通，第一芯管41的另一端与第二芯管42的中部相连通，第二芯管42的一端与一根液相主管32相连通，第二芯管42的另一端与氧化罐1的内腔相通。
本实施例中，氧气入口管21和浆液入口管31分别为沿氧化罐1的径向布置的直管，每根气相主管22和每根液相主管32分别沿氧化罐1的轴线呈环形布置，多根气相主管22和多根液相主管32沿氧化罐1的径向呈同心圆式交替排布，每根气相主管22和与之相邻的液相主管32经若干微气泡芯管4相连通。
本实施例中，氧化罐1包括罐体11、上封头12和下封头13，上封头12和下封头13分别连接设置在罐体11的上端和下端，下封头13的底部固定在一裙座5上，进液口14设置在下封头13上，分形氧化管组件设置在罐体11的底部，注碱口15和溢流口16分别设置在罐体11的侧壁上，注碱口15靠近分形氧化管组件，溢流口16靠近上封头12，通风口17设置在上封头12上，罐体11的侧壁上设置有备用口19和人孔10。
上述分形氧化装置的工作原理：待处理的脱硫废水经进液口14进入氧化罐1并淹没分形氧化管组件，并将氧气入口管21向多根气相主管22内引入氧气、经浆液入口管31向多根液相主管32内引入浆液（浆液是指脱硫废水经过涨鼓式过滤器固液分离后得到的清液），氧气和浆液分别经各气相主管22和各液相主管32进入各微气泡芯管4，微气泡芯管4将氧气和浆液混合并对气液两相进行分形，使气相在液相内形成不同尺寸的气泡并将气泡喷入氧化罐1内，从而不同尺寸的气泡以一定比例共存于氧化罐1内的反应区，即微气泡芯管4作为混合区，氧化罐1的内腔作为反应区，混合区与反应区分开，不同尺寸的气泡进入反应区内的脱硫废水中进行氧化反应。其中，较小气泡的比表面积较大，可提供足够的传质界面面积；较大气泡的气液滑移速度快，可提供良好的液体局部湍动，从而液相表面更新加快，使液相一侧的传质系数提高。不同尺寸的气泡以一定比例共存于氧化罐1内的反应区，使得氧化装置的总传质能力大大提高，从而提高传质效率和氧化效率。上述分形氧化装置能提高氧利用率，并提高催化裂化再生烟气湿式钠法脱硫废水中COD的脱除效率，对烟气波动适应性好，保证COD达标排放的稳定性，同时能减少设备投资。
Claims (5)
1.一种分形氧化装置，其特征在于，包括氧化罐和分形氧化管组件，所述的氧化罐上设置有进液口、注碱口、溢流口和通风口，所述的进液口用于向所述的氧化罐内引入脱硫废水，所述的注碱口用于向所述的氧化罐内引入碱液，所述的溢流口用于排出氧化后的废水，所述的通风口用于排出所述的氧化罐内的气体，所述的分形氧化管组件位于所述的氧化罐内，所述的分形氧化管组件包括进气管、进液管和间隔布设的多根微气泡芯管，所述的进气管和所述的进液管经所述的多根微气泡芯管相连通，所述的进气管与外部氧气供应机构相通，所述的进液管与外部浆液供应机构相通，所述的多根微气泡芯管用于将来自进气管的氧气和来自进液管的浆液混合并对气液两相进行分形，使气相在液相内形成不同尺寸的气泡并将气泡喷入所述的氧化罐内；所述的进气管包括氧气入口管和多根气相主管，所述的氧气入口管的一端开口、另一端封堵，所述的氧气入口管的开口端与外部氧气供应机构相通，每根所述的气相主管的两端分别与所述的氧气入口管相连通，所述的进液管包括浆液入口管和多根液相主管，所述的浆液入口管的一端开口、另一端封堵，所述的浆液入口管的开口端与外部浆液供应机构相通，每根所述的液相主管的两端分别与所述的浆液入口管相连通，每根所述的气相主管和每根所述的液相主管经若干所述的微气泡芯管相连通；每根所述的微气泡芯管包括第一芯管和第二芯管，所述的第一芯管的一端与一根所述的气相主管相连通，所述的第一芯管的另一端与所述的第二芯管的中部相连通，所述的第二芯管的一端与一根所述的液相主管相连通，所述的第二芯管的另一端与所述的氧化罐的内腔相通。
2.根据权利要求1所述的一种分形氧化装置，其特征在于，所述的氧气入口管和所述的浆液入口管分别为沿所述的氧化罐的径向布置的直管，每根所述的气相主管和每根所述的液相主管分别沿所述的氧化罐的轴线呈环形布置，所述的多根气相主管和所述的多根液相主管沿所述的氧化罐的径向呈同心圆式交替排布，每根所述的气相主管和与之相邻的液相主管经若干所述的微气泡芯管相连通。
3.根据权利要求1所述的一种分形氧化装置，其特征在于，所述的氧化罐内设置有与所述的注碱口相连的注碱管，所述的注碱管位于所述的分形氧化管组件的上方，所述的注碱管上开设有多个注碱孔。
4.根据权利要求1所述的一种分形氧化装置，其特征在于，所述的氧化罐包括罐体、上封头和下封头，所述的上封头和所述的下封头分别连接设置在所述的罐体的上端和下端，所述的下封头的底部固定在一裙座上，所述的进液口设置在所述的下封头上，所述的分形氧化管组件设置在所述的罐体的底部，所述的注碱口和所述的溢流口分别设置在所述的罐体的侧壁上，所述的注碱口靠近所述的分形氧化管组件，所述的溢流口靠近所述的上封头，所述的通风口设置在所述的上封头上。
5.根据权利要求4所述的一种分形氧化装置，其特征在于，所述的罐体的侧壁上设置有备用口和人孔。
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