CN219400117U - 一种光催化氯化反应装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种光催化氯化反应装置，该反应装置为管式反应器，管式反应器包括：与两组光催化反应器交替排列的第一冷却器和第二冷却器，位于管式反应器最底端的反应釜，位于管式反应器最顶端的冷凝器；其中，反应釜连接在第二冷却器下方，冷凝器连接在光催化反应器的上方，反应釜内部设有用于通入氯气的砂芯气体分布器；光催化反应器内横置着若干光源保护套，光源保护套内设置着带有LED紫外灯带的玻璃冷阱，玻璃冷阱主要用于冷却光源，避免LED紫外灯带长时间发光造成的局部过热，导致副反应增加。

Description

一种光催化氯化反应装置

技术领域

本实用新型涉及一种氯化反应装置，尤其涉及一种光催化氯化反应装置。

背景技术

有机氯产品广泛应用于医药、纺织、农业、石油、日化等行业，用氯气作氯化试剂氯化合成有机化合物也是常用手段。以氯气为氯化剂的氯化生产工艺,主要有热氯化法、催化氯化法和光催化氯化法等。热氯化一般存在反应温度高、能量消耗大、副反应多、产品质量差以及原料收率低的问题；催化氯化法因增加了原料品种，造成产品提纯困难，甚至可能存在催化剂成分影响产品性能的情况，使用范围受到限制。光催化氯化是利用光能获得氯自由基，与前两种方法相比较，光催化技术是一种有着重要应用前景的绿色技术，光氯化法反应温度低、能量消耗少、产品质量稳定、副反应少，是目前行业中先进及普遍采用的生产工艺。

在光催化氯化工艺中，光源主要采用汞灯等气体放电光源工作时温度较高。光源安装位置通常有外加光源和内置光源两种方式，其中内置光源效果远高于外加光源，所以一般采用内置光源为主。内置光源主要安装方式为：在反应器预留孔位置安装石英玻璃管作为保护管，然后将紫外灯管固定在石英玻璃保护管中。

光源保护管需频繁拆卸清洗，使用寿命短，且严重影响反应连续性因光源工作时温度远高于反应温度，光源处局部温度过高，导致光源保护管接触物料侧容易结焦糊结在保护管上，使用保护管透光性急剧下降，达不到预期效果，需频繁拆卸保护管清洗。拆卸保护管需停机清洗，严重影响生产效率和增加生产成本，而且清洗也不可避免会导致保护管表面发毛，这又加剧了保护管表面结焦情况，缩短保护管的使用寿命。

光源温度高，加之氯化反应本身放热，在光源附近容易引起局部温度过高，造成反应副产增加，影响产品质量。

灯管寿命取决于光源散热条件，灯管长期处在高温条件下工作,灯的寿命较短。上述问题，可以通过增加冷却装置来缓解，一种方法是在光源保护管内通入冷却剂降温，该方法降温效果好，但因该方案密封难度大，且容易造成保护管破裂，引发安全风险，故该方法实际生产中很少采用。另一种方法是在光源保护管内通入空气或氮气冷却，该方法安全可靠，且装置简单，但该方法降温效果很差，很难取得良好效果。

实用新型内容

本实用新型为解决现有技术中存在的问题，提出了一种光催化氯化反应装置。

该反应装置为管式反应器，管式反应器包括：与两组光催化反应器交替排列的第一冷却器和第二冷却器，位于管式反应器最底端的反应釜，位于管式反应器最顶端的冷凝器；其中，反应釜连接在第二冷却器下方，冷凝器连接在光催化反应器的上方，反应釜内部设有用于通入氯气的砂芯气体分布器；光催化反应器内横置着若干光源保护套，光源保护套内设置着带有LED紫外灯带的玻璃冷阱。

进一步地，LED紫外灯带螺旋缠绕在玻璃冷阱的外部，紫外光灯珠均匀地排列在LED紫外灯带上。

进一步地，玻璃冷阱内部沿着长度方向设置一根冷却介质导管，冷却介质导管的一端被包裹在玻璃冷阱内，另一端延伸至玻璃冷阱外部，形成冷却介质入口，玻璃冷阱的侧面设有径向向外延伸的冷却介质出口。

进一步地，冷凝器、第一冷却器和第二冷却器内部均盘旋着能够通入冷却介质的蛇管，蛇管的出口和入口均从冷凝器或第一冷却器或第二冷却器的侧壁伸出。

进一步地，光源保护套采用透明的石英玻璃制作而成。

进一步地，光源保护套位于光催化反应器内的部分为封闭结构，光源保护套位于光催化反应器外的部分为开口结构，玻璃冷阱上的冷却介质入口和冷却介质出口位于开口结构外部。

进一步地，各所述玻璃冷阱的冷却介质入口通过并联管路连接至冷却液供液管，冷却介质出口通过并联管路连接至冷却液排液管，每条并联管路上设置着一个截止阀。

本实用新型的技术效果在于：管式反应器内部为碳酸二甲酯溶液，氯气通过底部的砂芯气体分布器通入碳酸二甲酯溶液中，随着氯气沿着管式反应器上升，在紫外光灯珠的照射下发生氯化反应，顶部的冷凝器冷凝尾气里的物料，下部的第一冷却器和第二冷却器，控制物料温度。

LED光源发光波长专一，发光效率高，可达到80％以上，且发热量有限，采用节能高效的LED紫外光源作为氯化反应的催化光源，避免了高压汞灯的发热量大引起反应器内局部过热发生副反应，光源寿命高。

氯化器的结构采用模块单元化，不同功能的反应器可任意拼接组合，氯化器的停留时间调整灵活、换热效率高，反应速度快。

光源采用内部通入流动的冷却介质的玻璃冷阱主动降温，保护发光元件，光源拆装便捷。

附图说明

图1是本实用新型中管式反应器的主视图；

图2是本实用新型中光催化反应器的主视图；

图3是本实用新型中玻璃冷阱的主视图。

图中，1.玻璃冷阱，2.LED紫外灯带，3.光催化反应器，4.光源保护套，5.截止阀，6.冷凝器，7.第一冷却器，8.第二冷却器，9.反应釜，10.管式反应器，21.紫外光灯珠，22.冷却介质入口，23.冷却介质出口，24.冷却介质导管，31.冷却液供液管，32.冷却液排液管，61.蛇管，91.砂芯气体分布器。

具体实施方式

下面结合图1至图3对本实用新型的实施方式进行具体说明。

图1示意了管式反应器的组合结构，该反应装置为管式反应器10，管式反应器10包括：与两组光催化反应器3交替排列的第一冷却器7和第二冷却器8，位于管式反应器10最底端的反应釜9，位于管式反应器10最顶端的冷凝器6；其中，反应釜9连接在第二冷却器8下方，冷凝器6连接在光催化反应器3的上方，反应釜9内部设有用于通入氯气的砂芯气体分布器91。

冷凝器6、第一冷却器7和第二冷却器8内部均盘旋着能够通入冷却介质的蛇管61，蛇管61的出口和入口均从冷凝器6或第一冷却器7或第二冷却器8的侧壁伸出。

图2示意了光催化反应器的内部结构，光催化反应器3内横置着若干光源保护套4，光源保护套4内设置着带有LED紫外灯带2的玻璃冷阱1，光源保护套4采用透明的石英玻璃制作而成；光源保护套4位于光催化反应器3内的部分为封闭结构，光源保护套4位于光催化反应器3外的部分为开口结构，玻璃冷阱1上的冷却介质入口22和冷却介质出口23位于开口结构外部。

各所述玻璃冷阱1的冷却介质入口22通过并联管路连接至冷却液供液管31，冷却介质出口23通过并联管路连接至冷却液排液管32，每条并联管路上设置着一个截止阀5。

图3示意了单个玻璃冷阱的具体结构以及LED紫外灯带2的固定方式，LED紫外灯带2螺旋缠绕在玻璃冷阱1的外部，紫外光灯珠21均匀地排列在LED紫外灯带2上；玻璃冷阱1内部沿着长度方向设置一根冷却介质导管24，冷却介质导管24的一端被包裹在玻璃冷阱1内，另一端延伸至玻璃冷阱1外部，形成冷却介质入口22，玻璃冷阱1的侧面设有径向向外延伸的冷却介质出口23。

工作原理：反应装置采用分段管式反应器10，将光催化反应器与冷却段进行单元化，可根据反应所需停留时间任意调节，本实用新型展示的为一种最广谱的排列方式。

氯气从反应釜9内部的砂芯气体分布器91通入碳酸二甲酯溶液中，光源保护套4伸入光催化反应器3内部，确保紫光照射的范围覆盖通过管式反应器的所有反应物，反应物在紫外光灯珠21的照射下快速发生反应，反应产生的热量使管式反应器10内部温度上升，第一冷却器7和第二冷却器8内的蛇管61内部通入循环的冷却介质，确保管式反应器10内温度上升可控。

LED紫外灯带缠绕在玻璃冷阱1外部，玻璃冷阱1设置的冷却介质入口22和冷却介质出口23供冷却液循环流动，对光源进行主动冷却降温，保证紫外光灯珠21处于低温环境下持续发光，其目的在于大幅度的延长光源的使用寿命，同时反应器外壁缠绕光反射层，减少紫外光散射。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种光催化氯化反应装置，其特征在于，该反应装置为管式反应器(10)，管式反应器(10)包括：与两组光催化反应器(3)交替排列的第一冷却器(7)和第二冷却器(8)，位于管式反应器(10)最底端的反应釜(9)，位于管式反应器(10)最顶端的冷凝器(6)；

其中，反应釜(9)连接在第二冷却器(8)下方，冷凝器(6)连接在光催化反应器(3)的上方，反应釜(9)内部设有用于通入氯气的砂芯气体分布器(91)；

光催化反应器(3)内横置着若干光源保护套(4)，光源保护套(4)内设置着带有LED紫外灯带(2)的玻璃冷阱(1)。

2.根据权利要求1所述的光催化氯化反应装置，其特征在于，所述LED紫外灯带(2)螺旋缠绕在玻璃冷阱(1)的外部，紫外光灯珠(21)均匀地排列在LED紫外灯带(2)上。

3.根据权利要求2所述的光催化氯化反应装置，其特征在于，所述玻璃冷阱(1)内部沿着长度方向设置一根冷却介质导管(24)，冷却介质导管(24)的一端被包裹在玻璃冷阱(1)内，另一端延伸至玻璃冷阱(1)外部，形成冷却介质入口(22)，玻璃冷阱(1)的侧面设有径向向外延伸的冷却介质出口(23)。

4.根据权利要求1所述的光催化氯化反应装置，其特征在于，所述冷凝器(6)、第一冷却器(7)和第二冷却器(8)内部均盘旋着能够通入冷却介质的蛇管(61)，蛇管(61)的出口和入口均从冷凝器(6)或第一冷却器(7)或第二冷却器(8)的侧壁伸出。

5.根据权利要求1所述的光催化氯化反应装置，其特征在于，所述光源保护套(4)采用透明的石英玻璃制作而成。

6.根据权利要求3所述的光催化氯化反应装置，其特征在于，所述光源保护套(4)位于光催化反应器(3)内的部分为封闭结构，光源保护套(4)位于光催化反应器(3)外的部分为开口结构，玻璃冷阱(1)上的冷却介质入口(22)和冷却介质出口(23)位于开口结构外部。

7.根据权利要求6所述的光催化氯化反应装置，其特征在于，各所述玻璃冷阱(1)的冷却介质入口(22)通过并联管路连接至冷却液供液管(31)，冷却介质出口(23)通过并联管路连接至冷却液排液管(32)，每条并联管路上设置着一个截止阀(5)。