CN208695019U - 一种生产臭氧分解催化剂的系统装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种生产臭氧分解催化剂的系统装置，所述系统装置包括依次连接的配料装置、反应装置、洗涤装置和过滤装置，所述反应装置包括并列设置的水热反应釜和沉淀反应釜，水热反应釜的进料口和沉淀反应釜的进料口均与配料装置的出料口相连，水热反应釜的出料口和沉淀反应釜的出料口均与洗涤装置的进料口相连。本实用新型通过将水热反应釜和沉淀反应釜以并列方式设置，满足不同要求臭氧分解催化剂的生产，过滤装置的设置可将催化剂的洗涤时间缩短50％以上；本实用新型所述系统装置较为简单，操作便捷，生产周期短，可实现不同规格臭氧分解催化剂的大批量生产。

Description

一种生产臭氧分解催化剂的系统装置

技术领域

本实用新型属于催化剂技术领域，涉及一种生产臭氧分解催化剂的系统装置。

背景技术

臭氧是氧气的同素异形体，对于人类赖以生存的环境有双刃剑的作用。在大气同温层，臭氧能够吸收太阳光中有害的紫外线，使地球上的生物免遭紫外线的伤害，对人类的生存环境的维持具有极大好处；然而在近地表处，臭氧却是一个无形杀手，会对人体的皮肤以及神经系统等产生不同程度的影响，还能够损害人体的免疫机能，致使淋巴细胞发生染色体病变，加速人体的衰老，导致畸形儿的出生率增加。世界卫生组织规定，连续工作8小时环境中臭氧的浓度不能超过0.1ppm。目前，室内家居、办公场所、大型娱乐场所等都存在臭氧污染问题，开发实用效果优良的臭氧清除剂具备较好的市场前景。

目前处理臭氧的方法主要有：热处理法、活性碳吸附法、电磁波辐射分解法、药液吸收法和催化分解法，其中催化分解法是目前消除臭氧最为理想的方法之一。催化剂开发是一个十分活跃研究领域，但批量化生产臭氧分解催化剂的设备还没有专业设计和优化考量。CN 107166573A公开了一种臭氧制氧一体机构，所述臭氧制氧一体机构包括PEM臭氧发生器、与所述PEM臭氧发生器的臭氧出口连接的臭氧分解罐，所述臭氧分解罐内设有加速臭氧分解为纯氧的催化剂，所述催化剂包括氧化银和氧化铜中的一种或两种的混合物及氧化锰。该催化剂加速臭氧分解，将臭氧常温下分解时间从30～50分钟降低至1秒钟，快速分解为氧气；所述臭氧制氧一体机构可产生臭氧除甲醛、灭菌和去异味等，产生纯氧增加室内氧气浓度，具有结构简单，成本低的优点，但该催化剂的大批量制备仍较为困难。CN105102115A公开了一种用于催化剂制备的系统，所述系统包括搅拌器、加热系统、预接触器、转送管线、反应器以及传感器，该催化剂制备系统的预处理阶段所用装置较多，结构较为复杂，成本较高，只适用于特定种类的催化剂的制备，应用范围较窄。此外，臭氧分解催化剂制备得到后，制备过程中溶液的性质，往往需要进行洗涤才能使得催化剂具有较高的活性。

因此，臭氧分解催化剂的生产系统，不仅需要反应装置，也需要洗涤装置，同时具有较大的可调节性，实现批量生产。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种生产臭氧分解催化剂的系统装置，所述系统装置中反应装置以并列方式设置，可满足不同要求臭氧分解催化剂的生产，再辅以洗涤过滤装置，得到高活性的臭氧分解催化剂；同时，所述系统装置较为简单，成本较低，生产周期短，可实现大批量臭氧分解催化剂的生产制备。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型提供了一种生产臭氧分解催化剂的系统装置，所述系统装置包括依次连接的配料装置、反应装置、洗涤装置和过滤装置，所述反应装置包括并列设置的水热反应釜和沉淀反应釜，水热反应釜的进料口和沉淀反应釜的进料口均与配料装置的出料口相连，水热反应釜的出料口和沉淀反应釜的出料口均与洗涤装置的进料口相连。

本实用新型中，臭氧分解催化剂的生产包括配料、反应、洗涤以及过滤等步骤，为了能够满足催化剂的不同生产要求，将反应装置并列设置为水热反应釜和沉淀反应釜，其中的反应条件可以单独进行控制，而前端的配料装置、后端的洗涤装置和过滤装置均可以共同使用。水热法和沉淀法制备得到的臭氧分解催化剂要分开进行洗涤处理，两者的反应和洗涤交替进行，当水热法制备的臭氧分解催化剂进行洗涤时，沉淀反应釜则在进行反应，反之，水热反应釜发生反应时，沉淀法制备的臭氧分解催化剂进行洗涤，如此可以充分缩短生产周期，提高装置的利用率。反应生成的催化剂经过洗涤和过滤，将表面附着的杂质清洗，使得臭氧分解催化剂具有较高的活性。

以下作为本实用新型优选的技术方案，但不作为本实用新型提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本实用新型的技术目的和有益效果。

作为本实用新型优选的技术方案，所述配料装置和反应装置之间设有隔膜泵。

作为本实用新型优选的技术方案，所述配料装置的数量为2个，每个配料装置均通过隔膜泵与反应装置相连。

本实用新型中，所述配料装置与反应釜的外形相似，内部配有搅拌装置，反应物先在配料装置中溶解，再由隔膜泵输送到反应装置，隔膜泵可以控制溶液的流量，使得两种溶液的加入量满足催化剂制备的反应比例，更有利于生成臭氧分解催化剂。

作为本实用新型优选的技术方案，所述反应装置外部设有夹套。

本实用新型中，由于水热反应釜的反应温度较高，外部夹套中为油，通过循环油浴进行加热升温，水热反应的温度为30～300℃，例如30℃、60℃、90℃、120℃、150℃、180℃、210℃、240℃、270℃或300℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，其温度误差不超过1℃，水热反应的时间为6～48h，例如6h、12h、18h、24h、30h、36h、42h或48h等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，水热温度和时间的选择根据反应釜内物料量等实际情况综合决定。反应完成后，采用低温水浴来降低反应釜内的温度和压力至安全条件以下。

沉淀反应釜为常压反应釜，其设计温度一般不超过100℃，例如100℃、90℃、100℃、80℃、60℃、50℃、30℃或20℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，本实用新型中臭氧分解催化剂制备时通常设定在90℃条件下工作，通过加热棒加热包覆的油浴完成升温，反应时间为6～24h，例如6h、10h、12h、15h、18h、20h、或24h等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，反应温度和时间同样根据实际情况设定，反应结束后关闭加热棒自然降温。

本实用新型中，水热法和沉淀法制备的臭氧分解催化剂的粒径大小和密度有所不同，其中，水热法制备的臭氧分解催化剂颗粒疏松，形貌为纤维状，粒径较小；而沉淀法制备的臭氧分解催化剂颗粒较大，但密度高，分离相对容易。

作为本实用新型优选的技术方案，所述洗涤装置设置有密封盖，密封盖上设置有进气口和进料口，洗涤装置底部设置出料口，所述洗涤装置的进料口与反应装置的出料口相连。

作为本实用新型优选的技术方案，所述系统装置还包括压缩机，所述压缩机的出气口与洗涤装置密封盖上设置的进气口相连。

本实用新型中，所述洗涤装置包括清洗槽，反应后的催化剂浆液进入清洗槽，将臭氧分解催化剂进行清洗，压缩机是为使清洗槽中的催化剂和液体共同进入过滤装置提供动力，因此压缩机将气体从清洗槽顶部送入，利用气体压力将清洗槽中的浆液推送至过滤装置中，因此清洗槽需要设置密封盖来维持密封条件。

作为本实用新型优选的技术方案，所述过滤装置包括布袋过滤器，所述布袋过滤器顶部设置进料口，底部设置出液口，所述布袋过滤器的进料口与洗涤装置的出料口相连。

作为本实用新型优选的技术方案，所述布袋过滤器中过滤网的孔径为10～50μm，例如10μm、20μm、30μm、40μm或50μm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

本实用新型中，催化剂充分搅拌洗涤后，催化剂浆液被推送至布袋过滤器中，根据制得的臭氧分解催化剂的粒径大小来决定布袋过滤器中过滤网的孔径大小，一般臭氧分解催化剂的粒径比过滤网的孔径稍大，以使得洗涤过程中溶解的酸性物质和其他溶解的杂质连同水分一起从底部排出，臭氧分解催化剂被截留下来。及时测定过滤的液体的pH值，如仍呈酸性，则将过滤器中截留的催化剂返回到清洗槽中再次洗涤，多次重复，直至过滤后的液体呈中性清澈为止，得到清洗干净的臭氧分解催化剂颗粒。

作为本实用新型优选的技术方案，所述配料装置、反应装置和洗涤装置内均设有搅拌装置。

作为本实用新型优选的技术方案，所述系统装置还包括动力装置，所述搅拌装置与动力装置相连。

本实用新型中，为了使反应物能够快速溶解、混合、反应，配料装置和反应装置内均设有搅拌装置，为了臭氧分解催化剂表面附着的杂质能够充分清洗下来，在洗涤装置内也设有搅拌装置，根据装置的尺寸大小和物料的加入量，控制搅拌速度，一般为0～300r/min，例如10r/min、50r/min、100r/min、150r/min、200r/min、250r/min或300r/min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，而搅拌时间从0～24h不等，例如0.5h、1h、2h、5h、8h、12h、16h、20h或24h等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

(1)本实用新型将水热反应釜和沉淀反应釜以并列方式设置，可满足不同要求臭氧分解催化剂的生产，装置的利用率高，可调节性较强；

(2)本实用新型所用洗涤过滤装置可将洗涤时间缩短50％以上，通过去除催化剂表面的杂质提高其催化活性；

(3)本实用新型所述系统装置较为简单，操作便捷，生产周期短，实现不同规格臭氧分解催化剂的大批量生产。

附图说明

图1是本实用新型实施例1提供的生产臭氧分解催化剂系统装置的结构示意图；

其中，1-配料装置，2-反应装置，21-水热反应釜，22-沉淀反应釜，3-洗涤装置，4-过滤装置，5-压缩机。

具体实施方式

为更好地说明本实用新型，便于理解本实用新型的技术方案，下面结合附图对本实用新型进一步详细说明。但下述的实施例仅仅是本实用新型的简易例子，并不代表或限制本实用新型的权利保护范围，本实用新型保护范围以权利要求书为准。

实施例1：

本实施例提供了一种生产臭氧分解催化剂的系统装置，所述系统装置的结构示意图如图1所示，包括依次连接的配料装置1、反应装置2、洗涤装置3和过滤装置4，所述反应装置2包括并列设置的水热反应釜21和沉淀反应釜22，水热反应釜21的进料口和沉淀反应釜22的进料口均与配料装置1的出料口相连，水热反应釜21的出料口和沉淀反应釜22的出料口均与洗涤装置3的进料口相连。

其中，所述配料装置1和反应装置2之间设有隔膜泵，所述配料装置的数量为2个，每个配料装置均通过隔膜泵与反应装置2相连，所述反应装置2外部设有夹套。

所述洗涤装置3设置有密封盖，密封盖上设置有进气口和进料口，洗涤装置3底部设置出料口，所述洗涤装置3的进料口与反应装置2的出料口相连。

所述系统装置还包括压缩机5，所述压缩机5的出气口与洗涤装置3密封盖上设置的进气口相连。

所述过滤装置4包括布袋过滤器，所述布袋过滤器顶部设置进料口，底部设置出液口，所述布袋过滤器的进料口与洗涤装置3的出料口相连，所述布袋过滤器中过滤网的孔径为10μm。

所述配料装置1、反应装置2和洗涤装置3内均设有搅拌装置。

所述系统装置还包括动力装置，所述搅拌装置均与动力装置相连。

本实用新型中，所述系统装置的运行过程为：将两种反应物分别加入不同配料装置1中搅拌溶解，在隔膜泵作用下按反应所需摩尔比例输送到反应装置2中，其中，反应装置2包括并列设置的水热反应釜21和沉淀反应釜22，水热反应釜21的设定反应温度为150℃，反应时间为25h，沉淀反应釜22的设定反应温度为90℃，反应时间为18h，反应结束降温后，将反应制备得到的臭氧分解催化剂直接输送到洗涤装置3中，加入清水进行搅拌，控制搅拌速率和搅拌时间，催化剂表面的杂质溶解，之后在压缩机5作用下，用气体将洗涤装置3内的浆液推送至布袋过滤器，水热反应釜21制备的臭氧分解催化剂平均粒径为15μm左右，沉淀反应釜22制备的臭氧分解催化剂平均粒径为30μm左右，大于布袋过滤器中过滤网的孔径，溶解的杂质被过滤，臭氧分解催化剂被截留下来；将截留下来的催化剂取出再加入洗涤装置3，重复上述清洗、过滤过程，直到滤液清澈且呈中性为止。

实施例2：

本实施例提供了一种生产臭氧分解催化剂的系统装置，所述系统装置的结构参照实施例1，区别仅在于：所述配料装置的数量为1个；所述过滤装置4中过滤网的孔径为20μm。

本实用新型中，所述系统装置的运行过程为：将两种反应物按反应摩尔比在配料装置1中搅拌溶解，在隔膜泵作用下输送到反应装置2中，其中，反应装置2包括并列设置的水热反应釜21和沉淀反应釜22，水热反应釜21的设定反应温度为100℃，反应时间为24h，沉淀反应釜22的设定反应温度为80℃，反应时间为24h，水热反应釜21制备的臭氧分解催化剂平均粒径为25μm左右，沉淀反应釜22制备的臭氧分解催化剂平均粒径为40μm左右，后续处理过程与实施例1中相同。

实施例3：

本实施例提供了一种生产臭氧分解催化剂的系统装置，所述系统装置的结构参照实施例1，区别仅在于：所述过滤装置4中过滤网的孔径为30μm。

本实用新型中，所述系统装置的运行过程参照实施例1，区别仅在于：水热反应釜21的设定反应温度为300℃，反应时间为6h，沉淀反应釜22的设定反应温度为100℃，反应时间为6h，水热反应釜21制备的臭氧分解催化剂平均粒径为35μm左右，沉淀反应釜22制备的臭氧分解催化剂平均粒径为50μm左右。

以上实施例中，水热反应和沉淀反应可同时进行，得到的臭氧分解催化剂满足不同的生产要求，相同时间内催化剂产量高；同时，清洗之后的过滤处理使得催化剂更易沉降分离，将催化剂的清洗时间缩短至1天以内，提高了臭氧分解催化剂的生产效率。

对比例1：

本对比例提供了一种生产臭氧分解催化剂的系统装置，所述系统装置的结构参照实施例1，区别仅在于：所述反应装置2只包括水热反应釜21。

对比例2：

本对比例提供了一种生产臭氧分解催化剂的系统装置，所述系统装置的结构参照实施例1，区别仅在于：所述反应装置2只包括沉淀反应釜22。

对比例1和2中，由于反应装置2只包括单一反应釜，在运行过程中，与实施例1相比，洗涤过滤装置的利用率降低，浪费了整套系统装置的有效使用时间，臭氧分解催化剂的生产效率降低了50％以上，且只能满足催化剂的单一生产要求。

对比例3：

本对比例提供了一种生产臭氧分解催化剂的系统装置，所述系统装置的结构参照实施例1，区别仅在于：所述系统装置不包括过滤装置4。

本对比例中，由于系统装置不包括布袋过滤器，催化剂在洗涤装置3中长时间搅拌处理后静置沉降，清洗处理的时间约为2～3天，清洗时间较长也会影响反应装置的连续运行，生产周期大大增加，与实施例1相比，生产周期增长约1倍，生产效率降低了50％左右。

综合上述实施例和对比例可以看出，本实用新型通过将水热反应釜和沉淀反应釜以并列方式设置，满足不同要求催化剂的生产，可调节性较强，同时可提高洗涤装置、过滤装置的利用率；过滤装置的设置可将催化剂的洗涤时间缩短50％以上，通过去除催化剂表面的杂质提高其催化活性；本实用新型所述系统装置较为简单，操作便捷，生产周期短，可实现臭氧分解催化剂的大批量生产。

申请人声明，本实用新型通过上述实施例来说明本实用新型的具体装置和运行过程，但本实用新型并不局限于上述装置和过程，即不意味着本实用新型必须依赖上述装置和过程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本实用新型的任何改进，对本实用新型系统装置的等效替换及辅助装置的添加、具体方式的选择等，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种生产臭氧分解催化剂的系统装置，其特征在于，所述系统装置包括依次连接的配料装置、反应装置、洗涤装置和过滤装置，所述反应装置包括并列设置的水热反应釜和沉淀反应釜，水热反应釜的进料口和沉淀反应釜的进料口均与配料装置的出料口相连，水热反应釜的出料口和沉淀反应釜的出料口均与洗涤装置的进料口相连。

2.根据权利要求1所述的一种生产臭氧分解催化剂的系统装置，其特征在于，所述配料装置和反应装置之间设有隔膜泵。

3.根据权利要求2所述的一种生产臭氧分解催化剂的系统装置，其特征在于，所述配料装置的数量为2个，每个配料装置均通过隔膜泵与反应装置相连。

4.根据权利要求1所述的一种生产臭氧分解催化剂的系统装置，其特征在于，所述反应装置外部设有夹套。

5.根据权利要求1所述的一种生产臭氧分解催化剂的系统装置，其特征在于，所述洗涤装置设置有密封盖，密封盖上设置有进气口和进料口，洗涤装置底部设置出料口，所述洗涤装置的进料口与反应装置的出料口相连。

6.根据权利要求5所述的一种生产臭氧分解催化剂的系统装置，其特征在于，所述系统装置还包括压缩机，所述压缩机的出气口与洗涤装置密封盖上设置的进气口相连。

7.根据权利要求1所述的一种生产臭氧分解催化剂的系统装置，其特征在于，所述过滤装置包括布袋过滤器，所述布袋过滤器顶部设置进料口，底部设置出液口，所述布袋过滤器的进料口与洗涤装置的出料口相连。

8.根据权利要求7所述的一种生产臭氧分解催化剂的系统装置，其特征在于，所述布袋过滤器中过滤网的孔径为10～50μm。

9.根据权利要求1所述的一种生产臭氧分解催化剂的系统装置，其特征在于，所述配料装置、反应装置和洗涤装置内均设有搅拌装置。

10.根据权利要求9所述的一种生产臭氧分解催化剂的系统装置，其特征在于，所述系统装置还包括动力装置，所述搅拌装置与动力装置相连。