CN203469966U - 一种用于气相光催化的反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于光催化反应装置技术领域，具体公开了一种用于气相光催化的反应器，包括反应气入口、反应气和产物出口、反应器腔体和光照窗口，分别用于反应气的进入、反应完成后气体的输出、盛放催化剂及提供催化反应空间和接受光源照射。反应气从反应器腔体的侧面进入，反应完成后气体从反应器腔体的底部排出，设于反应器腔体内底部的催化剂固定床在光照窗口与反应气和产物出口之间，光照窗口与反应器腔体之间可打开/密闭，以方便催化剂的加入与取出。为利于在室温下易液化的反应气或产物与其他气体分离，在反应气和产物出口侧面再开一条管路用于气体的流出。本实用新型的主要优点在于提高催化剂效率及避免反应气不通过催化剂而直接排空的缺陷。

Description

一种用于气相光催化的反应器

技术领域

本实用新型涉及化学催化反应装置技术领域，具体涉及一种用于气相光催化的反应器。

背景技术

当前用于气相光催化的反应器主要为水平放置的直线型石英反应器，两端分别为反应气入口和出口，中间扁平区为催化剂放置处，光源从扁平区的上方照入，从而进行光催化反应。

该反应器虽然比较简单，但存在加工工艺难度大、成本高、催化剂装入和取出操作均不方便、反应器的清洗麻烦、反应气不能与催化剂充分接触使催化效率降低、并且很难应用于室温下有易液化的反应气或产物的反应等一系列缺点。

反应器两端圆柱形的反应气入口和出口部分与中间放置催化剂的扁平区为一整体，且扁平区为空心的长方体，因此与两端圆柱形的接口技术要求较高，在保证接口密封的条件下不能使接口处变小，否则催化剂的装入和取出难度很大。而为了保证反应气尽可能地与催化剂接触，该扁平区的高度非常小，更加增加了这一接口技术的难度。进一步，为了保证反应气入口和出口部分与扁平区之间的结合，这三部分都要采用石英材质，也在一定程度上提高了反应器的生产成本。由于反应器入口、出口与中间放置催化剂的扁平区为一整体，催化剂的加入和取出只能从两端的圆柱形管道进行，操作非常不方便。同时由于这个原因，反应器的清洗也比较麻烦。

更为主要的是，由于催化剂只能放在扁平区的底部，有部分反应气将会从催化剂上部的空间通过，不能与催化剂接触，使得反应不能有效进行，降低了反应的催化效率。另外，如果反应中有室温下易液化的反应气或产物，它们将会在催化剂上液化，毒害催化剂并阻碍反应的进行，而且，若这些易液化的反应气或产物进入色谱的分离柱和检测器，也会降低这些设备的使用寿命。

因此，使用一种制作工艺简单、成本低、操作方便、能保证反应气与催化剂充分接触、甚至能将室温下易液化的反应气或产物分离出来的新型反应器不但能在制作成本和操作上带来很大的方便，还可以提高催化剂效率，延长催化剂与检测仪器的使用寿命，具有更好的应用前景。

实用新型内容

针对现有技术中存在的不足，本实用新型旨在提供一种用于气相光催化的反应器。它具有设计合理、制造容易、操作方便、可以保证反应气与催化剂充分接触、并能适用于室温下有易液化的反应气或产物的光催化反应等优点。

实现本实用新型目的的技术方案如下：

一种用于气相光催化的反应器，包括反应气入口、反应气和产物出口、反应器腔体和光照窗口，其特征在于：所述反应气入口设置于反应器腔体的侧面，反应气入口管道与反应器腔体密封结合；

所述反应器腔体内底部设有催化剂固定床，催化剂固定床与反应器腔体的底部无缝配合；

所述催化剂固定床材质为可与玻璃紧密粘接的、耐腐蚀的多孔性材料，如：石英砂。

所述反应气和产物出口设置于反应器腔体底部外侧，所述反应气和产物出口管道与反应器腔体密封结合；

所述光照窗口的材质为石英；

所述光照窗口通过活动连接的方式固定于反应器腔体的正上方，所述光照窗口与反应器腔体连接处密闭；

所述活动链接的方式为卡套连接或者螺纹连接；

所述反应气入口、反应气和产物出口管道均为圆柱形；

反应气通过反应气入口进入反应器腔体后将经过下方的催化剂固定床层与催化剂充分接触并进行光催化反应。进行光催化反应所需的光源从反应器腔体上部的石英光照窗口照入。反应完成后未反应的反应气及产生的产物经过催化剂固定床层从反应器腔体下方的反应气和产物出口排出。

进一步，在所述反应气和产物出口的管道上侧向开有一侧向出气口，目的是为利于在室温下易液化的反应气或者产物与其他气体的分离，在开有侧向出气口的情况下，反应气和产物出口则为易液化反应气或者产物的收集处，因而不需要再进行额外的分离工作。

本实用新型装置在使用时，打开光照窗口与反应器腔体连接处，将催化剂平铺在催化剂固定床上面，再盖上光照窗口，使其与反应器腔体密封接合；随后将反应器竖直固定，光源从光照窗口照入，从反应气入口进气，气体经过催化剂固定床层从下方的反应气和产物出口排出，直接通入检测器。如果有在室温下易液化的反应气或者产物，可以选择在在所述反应气和产物出口的管道上侧向开有一侧向出气口的反应器，将此侧向出气口通向检测器，易液化的反应气或者产物则在反应气和产物出口收集或者排出。

本实用新型的优点和有益效果如下：

1.除了作为光源照入的光照窗口使用石英外，其他部分均可以用普通玻璃制作，大大降低了反应器的生产成本。

2.光照窗口与反应器腔体之间可打开，也可密闭，可以方便催化剂的加入与取出，以及催化剂固定床的清洗。

3.反应气在排出之前要全部通过催化剂固定床层，能保证反应气在催化剂上充分反应，提高催化效率。

4.不但适应于气相反应，还可用于室温下有易液化的反应气或者产物的反应。

附图说明

图1为现有技术的结构示意图；

图2为实施例1所述的一种用于气相光催化的反应器的结构示意图；

图3为实施例2所述的一种用于气相光催化的反应器的结构示意图。

附图标记说明如下：

1-反应气入口；2-反应器腔体；3-光照窗口；4-光照窗口与反应器腔体连接处；5-催化剂固定床；6-反应气和产物出口；7-侧向出气口。

具体实施方式

下面申请人将结合具体的实施例对本实用新型做进一步的详细说明，应理解，以下内容不以任何方式解释为对本实用新型权利要求书请求保护范围的限制。

实施例1

一种用于气相光催化的反应器，包括反应气入口1、反应气和产物出口6、反应器腔体2和光照窗口3，所述反应气入口1设置于反应器腔体2的侧面，反应气入口1管道与反应器腔体2密封结合；

所述反应器腔体2内底部设有催化剂固定床5，催化剂固定床5与反应器腔体2的底部无缝配合；

所述催化剂固定床5材质为可与玻璃紧密粘接的、耐腐蚀的多孔性材料，本实施例中采用石英砂。

所述反应气和产物出口6设置于反应器腔体2底部外侧，所述反应气和产物出口6管道与反应器腔体2密封结合；

所述光照窗口3的材质为石英；

所述光照窗口3通过卡套连接或者螺纹连接固定于反应器腔体2的正上方，所述光照窗口3与反应器腔体2连接处4密闭；

所述反应气入口1、反应气和产物出口6管道均为圆柱形；

反应气通过反应气入口1进入反应器腔体2后将经过下方的催化剂固定床5与催化剂充分接触并进行光催化反应。进行光催化反应所需的光源从反应器腔体2上部的石英光照窗口3照入。反应完成后未反应的反应气及产生的产物经过催化剂固定床5从反应器腔体2下方的反应气和产物出口6排出。

实际应用过程中，首先将光照窗口3从反应器腔体2的正上方打开，将催化剂从该开口处加入，平铺在催化剂固定床5上，然后再将光照窗口3与反应器腔体2密闭。将装有催化剂的反应器竖直固定在光源的正下方。随后将气源与反应气入口1连接，色谱进样管与反应气和产物出口6连接，管路漏气检测后，通入反应气，待腔体中的空气完全置换后，将光源打开，开始进行反应。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于，在所述反应气和产物出口6的管道上侧向开有一侧向出气口7，目的是为利于在室温下易液化的反应气或者产物与其他气体的分离，色谱进样管与侧向出气口7连接，反应气和产物出口6则为易液化反应气或者产物的收集处，可将反应气和产物出口6放置在冰水混合物中，对产物进行液化收集，因而不需要再进行额外的分离工作。

Claims (10)

1.一种用于气相光催化的反应器，包括反应气入口、反应气和产物出口、反应器腔体和光照窗口，其特征在于：所述反应气入口设置于反应器腔体的侧面；

所述反应器腔体内底部设有催化剂固定床；

所述反应气和产物出口设置于反应器腔体底部外侧；

所述光照窗口通过活动连接的方式固定于反应器腔体的正上方。

2.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于：所述光照窗口与反应器腔体连接处密闭。

3.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于：所述光照窗口的材质为石英。

4.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于：所述反应气入口管道与反应器腔体密封结合。

5.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于：所述反应气和产物出口管道与反应器腔体密封结合。

6.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于：所述催化剂固定床与反应器腔体的底部无缝配合。

7.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于：所述活动连接的方式为卡套连接。

8.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于：所述活动连接的方式为螺纹连接。

9.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于：所述反应气入口、反应气和产物出口管道均为圆柱形。

10.根据权利要求1-9中任一所述的反应器，其特征在于：在所述反应气和产物出口的管道上侧向开有一侧向出气口。

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