CN206823800U - 气液固三相反应装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种气液固三相反应装置，属于反应装置技术领域，为解决现有装置难以产生足够小气泡的问题而设计。本实用新型气液固三相反应装置包括釜体和微孔曝气组件，微孔曝气组件包括伸入釜体内的进气管、设置在进气管末端的至少一个微孔曝气头和设置在釜体侧壁上的用于向釜体内通入蒸汽的蒸气进口；微孔曝气头上设置有多个孔径为微米级的曝气孔，进气管和蒸气进口分别连通釜体的内部与外部。本实用新型气液固三相反应装置令从进气管进入的反应气体经微孔曝气头后体积变小，细小的气泡保证反应物质中气液接触面积更大、反应气体的利用率更高；能耗低，使用成本低，实现气液固三相的高效反应。

Description

气液固三相反应装置

技术领域

本实用新型涉及反应装置技术领域，尤其涉及一种气液固三相反应装置。

背景技术

在湿法冶金等领域存在大量的气-液-固三相反应，采用常规布气方法的气体在反应过程中溶解度低、扩散慢，无法实现高效的反应。为了提高反应效率、降低反应能耗，需要强化反应气体的分布和扩散，以与反应介质在最优的反应温度、浓度等条件下实现高效的气液固三相反应。

为了增进溶气，目前大多采用充气泵曝气增气的方法。该方法的缺陷是：气泡颗粒大，与液体的接触表面积小；大气泡在液体中因快速的上升而使逗留时间过短，难以实现有效的反应，达不到理想的溶气效果；特别是在高温常压条件下，增气的效果更差。

发明内容

本实用新型的目的在于提出一种无需采用高压泵装置即可产生微米级反应气泡的气液固三相反应装置。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种气液固三相反应装置，包括釜体和微孔曝气组件，所述微孔曝气组件包括伸入所述釜体内的进气管、设置在所述进气管末端的至少一个微孔曝气头和设置在所述釜体侧壁上的用于向所述釜体内通入蒸汽的蒸气进口；所述微孔曝气头上设置有多个孔径为微米级的曝气孔，所述进气管和所述蒸气进口分别连通所述釜体的内部与外部。

特别是，所述气液固三相反应装置还包括设置在所述釜体内的气泡破碎组件，所述气泡破碎组件包括至少一个设置在所述釜体内壁上的筛板，所述筛板上设置有多个筛孔和一个安装孔，所述进气管穿过所述安装孔；所述筛孔的延伸方向与反应气体在所述釜体内的移动方向相同。

进一步，所述筛板呈锥台形，所述筛板的侧面与所述釜体内壁之间的夹角β小于90°。

特别是，所述气液固三相反应装置还包括气体搅拌组件，所述气体搅拌组件至少包括设置在所述釜体侧壁上的搅拌气进口，所述搅拌气进口用于向所述釜体内输送搅拌气。

进一步，所述微孔曝气头设置在所述釜体的中部或下部；所述搅拌气进口位于所述微孔曝气头的下方。

特别是，所述进气管和所述微孔曝气头之间通过密封螺母连接。

特别是，所述进气管由金属管制成。

特别是，所述釜体的侧壁上设置有加热夹套。

特别是，在所述釜体的侧壁上方设置有进料口、视镜和测温口，在所述釜体的侧壁下方设置有放料口，所述放料口上设置有放料阀。

进一步，在所述放料口上和/或所述釜体的侧壁上设置有取样口。

本实用新型气液固三相反应装置包括微孔曝气头，微孔曝气头上设置有多个孔径为微米级的曝气孔，令从进气管进入的反应气体经微孔曝气头后体积变小，细小的气泡保证反应物质中气液接触面积更大、反应气体的利用率更高，适用于湿法冶金过程中气-液-固三相反应过程，尤其适用于高粘度介质中；无需采用高压泵装置即可产生微米级的反应气泡，实现气液固三相常压高效反应；能耗低，使用成本低，实现气液固三相的高效反应。

附图说明

图1是本实用新型优选实施例提供的气液固三相反应装置的结构示意图；

图2是本实用新型优选实施例提供的筛板的俯视图。

图中：

1、釜体；3、筛板；4、搅拌气进口；5、加热夹套；11、进料口；12、视镜；13、测温口；14、放料口；15、放料阀；16、取样口；21、进气管；22、微孔曝气头；23、蒸气进口；24、密封螺母；31、筛孔；32、安装孔。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

优选实施例：

本优选实施例公开一种气液固三相反应装置。如图1所示，该反应装置包括釜体1和微孔曝气组件，微孔曝气组件包括伸入釜体1内的进气管21、设置在进气管21末端的至少一个微孔曝气头22和设置在釜体1侧壁上的用于向釜体1内通入蒸汽的蒸气进口23；微孔曝气头22上设置有多个孔径为微米级的曝气孔，进气管21和蒸气进口23分别连通釜体1的内部与外部。

微孔曝气头22能释放微米级的气泡，从而强化反应气体在溶液中的分散(工作原理是：减小所鼓入反应气体的气泡尺寸可以增强反应气体的溶解和扩散，该微气泡法能增强水溶液中的气化性)，提高了反应效率，降低了反应能耗；从蒸气进口23通入的高压蒸汽除用于釜体1内液体的加热外，还能对微孔曝气头22起到冲刷作用，防止微孔曝气头22上的曝气孔发生堵塞。

为了得到更好的加热、冲刷效果，从蒸气进口23通入的高压蒸汽温度优选为100-200℃。

在上述结构的基础上，气液固三相反应装置还包括设置在釜体1内的气泡破碎组件，气泡破碎组件包括至少一个设置在釜体1内壁上的筛板3，筛板3上设置有多个筛孔31和一个安装孔32，进气管21穿过安装孔32；筛孔31的延伸方向与反应气体在釜体1内的移动方向相同(此处的相同包括筛孔31的延伸方向与反应气体在釜体1内的移动方向完全一致或相近，不影响反应气体在釜体1内的移动即可)。

筛板3的主要作用是将搅拌气体、反应气体产生的气泡进一步剪切破碎产生更小的气泡，增加反应气体与液体的接触表面积，降低气泡的上升速度、延长气泡的逗留时间，进一步增强反应气体的溶解和扩散，实现气液固三相的有效反应。

筛板3优选呈锥台形，焊接固定在釜体1内壁和进气管21之间；筛板3的侧面与釜体1内壁之间的夹角β小于90°，优选为70°。筛孔31的直径优选为5-10mm，对气泡的剪切效果更好。

在上述结构的基础上，气液固三相反应装置还包括气体搅拌组件，气体搅拌组件至少包括设置在釜体1侧壁上的搅拌气进口4，搅拌气进口4用于向釜体1内输送搅拌气，搅拌气的气压优选为10-20MPa。

为了进一步增强反应气体的溶解和扩散，微孔曝气头22设置在釜体1的中部或下部，搅拌气进口4位于一根微孔曝气头22的下方，蒸气进口23位于另一根微孔曝气头22的下方。蒸气对微孔曝气头22的冲刷更为彻底，搅拌气对反应气体的搅拌效果更好。

微孔曝气头22上曝气孔的直径优选为5-20μm，微孔曝气头22与蒸气进口23之间的距离优选为20-40mm，微孔曝气头22与搅拌气进口4之间的距离亦优选为20-40mm。

进气管21和微孔曝气头22之间的连接关系不限，能令反应气体通过进气管21顺畅进入微孔曝气头22、产生微米级气泡即可。优选的，进气管21和微孔曝气头22之间通过密封螺母24连接。

为了延长反应装置的使用寿命，进气管21由耐高温高压且耐腐蚀的金属管制成；釜体1的侧壁上设置有加热夹套5，可以根据使用需求而对釜体1的反应物质进行加热。

在釜体1的侧壁上方设置有进料口11、视镜12和测温口13，在釜体1的侧壁下方设置有放料口14，放料口14上设置有放料阀15，控制放料的数量。

在放料口14上和釜体1的侧壁上设置有取样口16，用于对釜体1内的反应物质进行取样，可以随时检测釜体1中物料的反应效果。当釜体1内设置有上下两层筛板3时，筛板3将釜体1内分隔成三层空间，相应地，釜体1的侧壁上设置有三个取样口16，每个取样口16对应釜体1内的一层空间，保证取样的精确性。

工作时反应物料至少要覆盖住最下一层筛板3，通过控制蒸汽的进入量可以达到物料升温、清洗曝气头的作用；控制搅拌气体的进入压力可以控制物料的搅拌效果和反应气体的进入量。筛板3很好地起到了对大颗粒气泡切割的作用，使气体与液体的接触表面积更大，减慢气体的上升速度、增加气体在液体内的逗留时间，从而实现气液固三相常压的高效反应。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用的技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种气液固三相反应装置，其特征在于，包括釜体(1)和微孔曝气组件，所述微孔曝气组件包括伸入所述釜体(1)内的进气管(21)、设置在所述进气管(21)末端的至少一个微孔曝气头(22)和设置在所述釜体(1)侧壁上的用于向所述釜体(1)内通入蒸汽的蒸气进口(23)；所述微孔曝气头(22)上设置有多个孔径为微米级的曝气孔，所述进气管(21)和所述蒸气进口(23)分别连通所述釜体(1)的内部与外部。

2.根据权利要求1所述的气液固三相反应装置，其特征在于，所述气液固三相反应装置还包括设置在所述釜体(1)内的气泡破碎组件，所述气泡破碎组件包括至少一个设置在所述釜体(1)内壁上的筛板(3)，所述筛板(3)上设置有多个筛孔(31)和一个安装孔(32)，所述进气管(21)穿过所述安装孔(32)；所述筛孔(31)的延伸方向与反应气体在所述釜体(1)内的移动方向相同。

3.根据权利要求2所述的气液固三相反应装置，其特征在于，所述筛板(3)呈锥台形，所述筛板(3)的侧面与所述釜体(1)内壁之间的夹角β小于90°。

4.根据权利要求1所述的气液固三相反应装置，其特征在于，所述气液固三相反应装置还包括气体搅拌组件，所述气体搅拌组件至少包括设置在所述釜体(1)侧壁上的搅拌气进口(4)，所述搅拌气进口(4)用于向所述釜体(1)内输送搅拌气。

5.根据权利要求4所述的气液固三相反应装置，其特征在于，所述微孔曝气头(22)设置在所述釜体(1)的中部或下部；所述搅拌气进口(4)位于所述微孔曝气头(22)的下方。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的气液固三相反应装置，其特征在于，所述进气管(21)和所述微孔曝气头(22)之间通过密封螺母(24)连接。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的气液固三相反应装置，其特征在于，所述进气管(21)由金属管制成。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的气液固三相反应装置，其特征在于，所述釜体(1)的侧壁上设置有加热夹套(5)。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的气液固三相反应装置，其特征在于，在所述釜体(1)的侧壁上方设置有进料口(11)、视镜(12)和测温口(13)，在所述釜体(1)的侧壁下方设置有放料口(14)，所述放料口(14)上设置有放料阀(15)。

10.根据权利要求9所述的气液固三相反应装置，其特征在于，在所述放料口(14)上和/或所述釜体(1)的侧壁上设置有取样口(16)。