CN219111593U - 光化学反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种光化学反应器，光化学反应器包括：外管，具有反应介质入口和反应介质出口；内管，设置在外管内，内管与外管之间形成反应腔，反应腔用于放置物料，反应介质入口和反应介质出口分别与反应腔连通，内管由透明材料制成；光源，设置在内管内，光源用于对反应腔内的物料进行光照以使物料进行光化学反应；换热部，设置在外管的外侧壁上，换热部用于与反应腔换热。通过本申请提供的技术方案，能够解决现有技术中光化学反应器的光能损耗大、反应效果差的问题。

Description

光化学反应器

技术领域

本实用新型涉及光化学反应器技术领域，具体而言，涉及一种光化学反应器。

背景技术

光化学反应是指物质由于光的作用引起的化学反应，目前光化学反应一般通过连续式光化学反应器进行。

现有的连续式光化学反应器包括光源和反应部，光源设置在由透明材料制成的套筒内，反应部的外壁与套筒外壁相贴合设置，以利用光源对反应部内的物品进行催化化学反应。由于光线需要透过套筒外壁和反应部外壁两层材料才能照射到物料进行催化反应，会存在较大的光能损失，同时反应部在设置时由于结构限制也会减少有效的光照体积造成光能浪费；因此，现有的光化学反应器的反应效果差，难以满足用户使用要求。

实用新型内容

本实用新型提供一种光化学反应器，以解决现有技术中光化学反应器的光能损耗大、反应效果差的问题。

本实用新型提供了一种光化学反应器，光化学反应器包括：外管，具有反应介质入口和反应介质出口；内管，设置在外管内，内管与外管之间形成反应腔，反应腔用于放置物料，反应介质入口和反应介质出口分别与反应腔连通，内管由透明材料制成；光源，设置在内管内，光源用于对反应腔内的物料进行光照以使物料进行光化学反应；换热部，设置在外管的外侧壁上，换热部用于与反应腔换热。

进一步地，光化学反应器还包括安装板，安装板的内端面具有插槽，安装板与外管可拆卸连接，外管的两端均设置有安装板，内管的两端分别与对应的安装板的插槽配合连接。

进一步地，外管的两端设置有遮挡结构，遮挡结构用于防止光源照射的光线外泄。

进一步地，光源为柱状结构，安装板还包括安装槽，插槽位于安装槽的外周，光源的两端分别与对应的安装板的安装槽配合连接。

进一步地，遮挡结构包括端盖和密封圈，安装槽贯穿安装板设置，端盖封堵在安装槽的远离光源的一端，密封圈设置在端盖的周缘，且位于端盖的靠近光源的一侧。

进一步地，换热部包括换热夹套，换热夹套套设在外管的外周，换热夹套具有换热入口和换热出口，换热夹套与外管之间形成换热腔，换热入口和换热出口分别与换热腔连通。

进一步地，换热入口和换热出口分别位于换热夹套的两端，且换热入口位于换热夹套的一侧，换热出口位于换热夹套的另一侧；反应介质入口和反应介质出口分别位于外管的两端，且反应介质入口位于外管的一侧，反应介质出口位于外管的另一侧。

进一步地，光化学反应器还包括保温层，保温层套设在换热夹套的外周。

进一步地，光化学反应器还包括视镜，视镜设置在外管的侧壁上，且视镜的一端由换热夹套内穿出。

进一步地，光化学反应器还包括：阀体，设置在反应介质入口和反应介质出口处，阀体用于控制物料的流量；控制器，分别与阀体和光源电连接，控制器能够控制阀体的开度以及光源的光照强度。

应用本实用新型的技术方案，该光化学反应器包括外管、内管、光源以及换热部。其中，光源设置在内管内，内管与外管之间形成反应腔，光源直接照射透明材料内管，催化反应腔体内的反应介质进行反应。通过上述设计，光源与物料之间只隔了内管管壁一层结构，其相比于现有的方案能够减少光能损失，提升反应速率，保证了反应效果。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了本实用新型提供的光化学反应器的结构示意图；

图2示出了图1中A处的局部放大图；

图3示出了图1中端盖的结构图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、外管；11、反应介质入口；12、反应介质出口；

20、内管；21、反应腔；

30、光源；

40、换热夹套；41、换热入口；42、换热出口；43、换热腔；

50、安装板；51、插槽；52、安装槽；

60、端盖；61、密封圈；

70、视镜。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型实施例提供一种光化学反应器，该光化学反应器包括外管10、内管20、光源30和换热部。其中，外管10具有反应介质入口11和反应介质出口12，用于反应介质的进料和出料。内管20设置在外管10内，内管20与外管10之间形成反应腔21，反应腔21用于放置物料进行光化学反应，反应介质入口11和反应介质出口12分别与反应腔21连通。光源30设置在内管20内，用于对反应腔21内的物料进行光照以使物料进行光化学反应。换热部设置在外管10的外侧壁上，用于与反应腔21换热。

通过本申请的技术方案，该光化学反应器包括外管10、内管20、光源30和换热部。其中，通过设置光源30能够催化外管与内管形成的反应腔中物料进行反应，换热部可以作为冷源降低反应生成的热量，防止温度过高；同时也可以作为热源提供热量，提升反应腔内物料的温度。并且通过设置反应介质入口和反应介质出口进行物料运输，可以满足连续式光化学反应的需求，如此该光化学反应器既可以单独作为反应容器使用，也可以从反应介质入口连续进料，反应介质出口连续出料，使该光化学反应器作为反应单元设置在生产线中作为单一反应部使用。

如背景技术所述，现有的连续式光化学反应器由于光线需要透过套筒外壁和反应部外壁两层材料才能照射到物料进行催化反应，会存在较大的光能损失，同时反应部在设置时由于结构限制也会减少有效的光照体积造成光能浪费。在本申请的一具体实施例中，通过光源、内管、外管、换热部的由内而外的逐层设计，光源只需透过一层透明内管即可到达反应腔照射物料进行催化反应，提升光能传递效率，同时内外套筒的结构设计可以尽量地提高反应腔内物料接受光照的面积，减少光能损失。

上述光化学反应器中，内管20采用透明材料制成，具体可选用石英石或者玻璃，优选为紫外线透过能力好的石英石制作内管；光源30可选择LED、汞灯、氙气灯、激光灯等类型以适应不同光化学反应的需求。

如图2和图3所示，该光化学反应器还包括安装板50，安装板50的内端面具有插槽51，安装板50与外管10可拆卸连接，具体可通过紧固件进行连接。外管10的两端均设置有安装板50，内管20的两端分别与对应的安装板50的插槽51配合连接。通过上述结构，能够提升内管、外管的连接和拆卸的效率，在实际生产工作中方便内管、外管的拆卸，在反应结束后方便清洗反应腔内残留的反应物。

具体地，外管10的两端设置有遮挡结构，遮挡结构能够防止光源30照射的光线外泄，降低光能损耗。其中，遮挡结构可以为不透光的挡板或遮挡布。

进一步地，该光源30为柱状结构，安装板50还包括安装槽52，插槽51位于安装槽52的外周，光源30的两端分别与对应的安装板50的安装槽52配合连接。通过上述结构，能够方便工作人员拆卸、安装光源。在本申请的其它实施例中，光源30也可通过紧固件与安装板固定连接，也可通过卡接结构与安装板50固定连接。

在本申请的一具体实施例中，遮挡结构包括端盖60和密封圈61，安装槽52贯穿安装板50设置，端盖60封堵在安装槽52的远离光源30的一端，密封圈61设置在端盖60的周缘，且位于端盖60的靠近光源30的一侧，端盖60能够防止光线外泄，端盖60与安装板50因设计公差会存在一定缝隙，如此可通过密封圈61对缝隙处进行遮挡，如此能够防止光源30的光线外泄。其中，在端盖60的内部还可以设置镜面结构，如此能够进一步增强光线反射，提升光能的利用效率。

换热部可以为电加热或通过流体介质进行换热，在本申请的一具体实施例中，换热部包括换热夹套40，换热夹套40套设在外管10的外周，换热夹套40具有换热入口41和换热出口42，换热夹套40与外管10之间形成换热腔43，换热入口41和换热出口42分别与换热腔43连通。其中，换热夹套与外管焊接连接，如此设置，反应腔中的反应物料与换热夹套40中的换热介质只隔了一层外管10，进而能够加快反应物料与换热介质的热量交换，提升了换热效率。

进一步地，换热入口41和换热出口42分别位于换热夹套40的两端，且换热入口41位于换热夹套40的一侧，换热出口42位于换热夹套40的另一侧。即参照图1所示的光化学反应器，换热入口41和换热出口42沿长度方向设置在换热夹套40的两端，且换热入口41和换热出口42沿长度方向的中心线分别位于换热夹套40的两侧。反应介质入口11和反应介质出口12分别位于外管10的两端，且反应介质入口11位于外管10的一侧，反应介质出口12位于外管10的另一侧，在本申请的一种优选实施例中，换热入口设置在相对换热出口的下方，使换热介质能够从下方通入，上方排出，如此设置可使物料进行充分换热，提升换热效率。

进一步地，该光化学反应器还包括保温层（图中未示出），保温层套设在换热夹套40的外周，如此设置可以防止换热夹套中的换热介质吸收外界热量或向外界散热，保证换热夹套40对反应腔21的换热效果。

在本申请的一具体实施例中，光化学反应器还包括视镜70，视镜70设置在外管10的侧壁上，且视镜70的一端由换热夹套40内穿出，可通过视镜观察反应腔中物料的反应进程和光源30的状态，方便操作人员及时调整光源30的光照强度和换热介质，以控制反应进、停止或控制反应进行的速率。

进一步地，该光化学反应器还包括,阀体和控制器，阀体设置在反应介质入口11和反应介质出口12处，阀体能够控制物料的流量。控制器分别与阀体和光源30电连接，控制器能够控制阀体的开度以及光源30的光照强度。工作人员可以从视镜中观察到当前反应腔内物料的反应状态，并通过控制器精密控制阀体开度和光照强度，保证整体反应以最佳状态进行；也可以直接通过自动控制系统自动采集反应步骤中各部分的重要参数，以通过控制器对阀体和光源30做出自动调整。

通过本申请提供的光化学反应器，具有以下优点：

1、通过内管和外管形成反应腔，光源只需通过一层内管透明材料即可催化反应，减少光在透过不同材料时的损耗，光能利用率高，提高整体反应效率。

2、将换热部直接设置在外管外壁上，换热部直接接触反应腔，即采用对流换热的方式，从而增强换热效果，使得光化学反应器能够进行更大换热量的反应。

3、本申请采用了控制器进行物料运输的控制，在自动生产线中能够更加精准送料，实现精细化生产。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光化学反应器，其特征在于，所述光化学反应器包括：

外管（10），具有反应介质入口（11）和反应介质出口（12）；

内管（20），设置在所述外管（10）内，所述内管（20）与所述外管（10）之间形成反应腔（21），所述反应腔（21）用于放置物料，所述反应介质入口（11）和所述反应介质出口（12）分别与所述反应腔（21）连通，所述内管（20）由透明材料制成；

光源（30），设置在所述内管（20）内，所述光源（30）用于对所述反应腔（21）内的物料进行光照以使物料进行光化学反应；

换热部，设置在所述外管（10）的外侧壁上，所述换热部用于与所述反应腔（21）换热。

2.根据权利要求1所述的光化学反应器，其特征在于，所述光化学反应器还包括安装板（50），所述安装板（50）的内端面具有插槽（51），所述安装板（50）与所述外管（10）可拆卸连接，所述外管（10）的两端均设置有所述安装板（50），所述内管（20）的两端分别与对应的所述安装板（50）的插槽（51）配合连接。

3.根据权利要求2所述的光化学反应器，其特征在于，所述外管（10）的两端设置有遮挡结构，所述遮挡结构用于防止所述光源（30）照射的光线外泄。

4.根据权利要求3所述的光化学反应器，其特征在于，所述光源（30）为柱状结构，所述安装板（50）还包括安装槽（52），所述插槽（51）位于所述安装槽（52）的外周，所述光源（30）的两端分别与对应的所述安装板（50）的安装槽（52）配合连接。

5.根据权利要求4所述的光化学反应器，其特征在于，所述遮挡结构包括端盖（60）和密封圈（61），所述安装槽（52）贯穿所述安装板（50）设置，所述端盖（60）封堵在所述安装槽（52）的远离所述光源（30）的一端，所述密封圈（61）设置在所述端盖（60）的周缘，且位于所述端盖（60）的靠近所述光源（30）的一侧。

6.根据权利要求1所述的光化学反应器，其特征在于，所述换热部包括换热夹套（40），所述换热夹套（40）套设在所述外管（10）的外周，所述换热夹套（40）具有换热入口（41）和换热出口（42），所述换热夹套（40）与所述外管（10）之间形成换热腔（43），所述换热入口（41）和所述换热出口（42）分别与所述换热腔（43）连通。

7.根据权利要求6所述的光化学反应器，其特征在于，所述换热入口（41）和所述换热出口（42）分别位于所述换热夹套（40）的两端，且所述换热入口（41）位于所述换热夹套（40）的一侧，所述换热出口（42）位于所述换热夹套（40）的另一侧；所述反应介质入口（11）和所述反应介质出口（12）分别位于所述外管（10）的两端，且所述反应介质入口（11）位于所述外管（10）的一侧，所述反应介质出口（12）位于所述外管（10）的另一侧。

8.根据权利要求6所述的光化学反应器，其特征在于，所述光化学反应器还包括保温层，所述保温层套设在所述换热夹套（40）的外周。

9.根据权利要求6所述的光化学反应器，其特征在于，所述光化学反应器还包括视镜（70），所述视镜（70）设置在所述外管（10）的侧壁上，且所述视镜（70）的一端由所述换热夹套（40）内穿出。

10.根据权利要求1所述的光化学反应器，其特征在于，所述光化学反应器还包括：

阀体，设置在所述反应介质入口（11）和所述反应介质出口（12）处，所述阀体用于控制所述物料的流量；

控制器，分别与所述阀体和所述光源（30）电连接，所述控制器能够控制所述阀体的开度以及所述光源（30）的光照强度。

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