CN223717118U - 一种生成微纳米气泡的气液固三相反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及化学反应设备技术领域，具体涉及一种生成微纳米气泡的气液固三相反应器，旨在提高气液固三相之间的传质效率和反应效果。该反应器包括：气液固三相反应器壳体、固体物料收集单元、螺旋剪切分散式微纳米气泡生成单元、锯齿挡板导流筒和电动搅拌装置。通过各个组件的协同作用，实现了高效的传质混合和高效的三相反应，适用于多种需要高效传质和高速混合反应的化学反应过程和应用场景，如环境治理、工业水处理、化学合成、生物工程等多个领域。

Description

一种生成微纳米气泡的气液固三相反应器

技术领域

本实用新型涉及化学反应设备技术领域，具体涉及一种生成微纳米气泡的气液固三相反应器，旨在提高气液固三相之间的传质效率和反应效果。通过各个组件的协同作用，实现了高效的传质混合和高效的三相反应，具有结构紧凑、高效、低能耗、操作简便、维护方便等优点，适用于多种需要高效传质和高速混合反应速率的化学反应过程和应用场景，如环境治理、工业水处理、化学合成、生物工程等多个领域。

背景技术

在生产过程中，气液固三相反应是一种常见的化学反应类型，广泛应用于环境治理、工业水处理、化学合成、生物工程等领域，气液固三相混合的反应效果直接影响到化学反应的运行效率与最终产品的质量。然而，在现有的气液固三相反应器中，传质效率低下是一个普遍存在的问题，传统气液固三相反应器由于气体泡径较大，导致气-液-固接触面积有限，严重影响了传质效率和反应速度。

为了解决上述问题，本实用新型提出了一种微纳米气泡气液固三相反应器，通过引入微纳米气泡技术，利用极小尺寸的微纳米气泡的特性，来增强气-液-固三相的接触面积，增强传质效果，可以极大的突破传统气液混合反应器存在的局限性，从而实现更高效、更均匀的气液固三相反应。

实用新型内容

本实用新型涉及化学反应设备技术领域，具体涉及一种生成微纳米气泡的气液固三相反应器，旨在提高气液固三相之间的传质效率和反应效果。通过各个组件的协同作用，实现了高效的传质混合和高效的三相反应，具有结构紧凑、高效、低能耗、操作简便、维护方便等优点，适用于多种需要高效传质和高速混合反应速率的化学反应过程和应用场景，如环境治理、工业水处理、化学合成、生物工程等多个领域。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

设计一种生成微纳米气泡的气液固三相反应器，包括气液固三相反应器壳体，固体物料收集单元设置在反应器的底部和壳体圆周上与反应器形成环形夹角，螺旋剪切分散式微纳米气泡生成单元设置于反应器和锯齿挡板导流筒的下部，位于反应器和锯齿挡板导流筒的中心位置，电动搅拌装置设置在反应器的顶部，搅拌桨伸入锯齿挡板导流筒内部，位于反应器和锯齿挡板导流筒的中心位置，与螺旋剪切分散式微纳米气泡生成单元连接。

进一步的，所述气液固三相反应器壳体，包括反应器外壳体、气液混合物料进口、含固体物料进口、液体辅料进口、固体物料排放口、溶液溢流口、排气口及仪表检测口。

进一步的，所述固体物料收集单元，包括沉降斜板和壳体底部锥底。

进一步的，所述螺旋剪切分散式微纳米气泡生成单元，包括气液固均相网和螺旋式剪切分散桨，螺旋式剪切分散桨位于气液固均相网的上部，一层或多层组成，多层组合时螺旋式剪切分散桨为旋转式分布，每层的旋转角度在5-30度之间，其旋转方向与料液流动方向相反。

进一步的，所述锯齿挡板导流筒，包括圆形导流桶、锯齿型挡板及导流桶溢流口，锯齿型挡板沿导流桶内壁均布2-5排。

进一步的，所述电动搅拌装置，包括：电动机、减速机和搅拌桨，其桨叶形式为斜桨式、推进式、涡轮式中的任意一种，搅拌液流方向为向上流动。

更进一步的，所述气液混合物料进口和液体辅料进口，从下端以切线方向进入锯齿挡板导流筒内。

再进一步的，所述螺旋式剪切分散桨，其桨叶固定在搅拌桨的转轴上，其水平角度在10-90度之间，桨叶形式为涡轮式、桨式、推进式中的任意一种或组合。

通过本实用新型提供的一种生成微纳米气泡的气液固三相反应器，能够达到如下的有益效果：

(1)高效的气液固混合效率：

相比现有技术，本设备可以实现气体的均匀分散和高效溶解，显著增加气体与液体和固体的接触面积，极大的提升了气体的溶解效率、反应速度和反应过程的稳定性。

(2)优化的气液固接触条件：

微纳米级别的气泡不仅具有极大的比表面积，且这些气泡可以长时间悬浮于液体中，增加气体与液体和固体间的接触时间，从而大幅提高物质间的传质效率。实现了气泡与液体和固体间的深度交互，极大的增强了反应效果，提升了反应速度、缩短了反应时间和在特定反应方面有着重要作用。

(3)高效的模块化设计：

所有零件采用模块化设计，便于安装，易于维护管理，模块化构造方便拆卸清洗，简化了日常维护流程。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，以下描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图所示实施例得到其它的实施例及其附图。

图1为本实用新型的基本结构图。

图中标号说明：

1、反应器外壳体，2、气液混合物料进口，3、含固体物料进口，4、液体辅料进口，5、固体物料排放口，6、溶液溢流口，7、排气口，8、仪表检测口，9、沉降斜板，10、壳底锥底结构，11、气液固均相网，12、螺旋式剪切分散桨，13、圆形导流桶，14、锯齿型挡板，15、电动机，16、减速机，17、搅拌桨，18、导流桶溢流口

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本实用新型所保护的范围。

实施例1

用于高浓度树脂生产废液处理的生成微纳米气泡的气液固三相反应器。

本实施例中设备参数如下：反应器高度4.0米，反应器直径1.2米，圆形导流桶高度3.0米，直径0.6米，内计4排锯齿型挡板，挡板高度1.5米，螺旋式剪切分散桨采用12叶开启涡轮式桨叶，桨叶水平角度为45度，桨叶层数为9层，桨叶长度为0.25米，桨叶宽度为0.06米，每层桨叶旋转10度安装，斜板和锥底水平角度60度，共设置3层沉降斜板，搅拌功率5.5KW，搅拌桨形式为推进式，转速250-350转。设备材质为：钛材。

本实施例中：臭氧气体与高浓度树脂生产废液，通过气液混合泵或射流器形成气液混合物料后，从气液混合物料进口进入气液固三相反应器的锯齿挡板导流筒内，混凝剂和絮凝剂溶液从液体辅料进口进入气液固三相反应器的锯齿挡板导流筒内，同时石灰浆通过含固体物料进口进入气液固三相反应器的锯齿挡板导流筒内，臭氧气体被高效地切割成微纳米级的细微气泡，微纳米级臭氧气泡具有极大的比表面积和溶解效率，氧化效率远超传统曝气，且能够同时与水分子反应生成氧化能力极强的自由基(多为羟基自由基·OH，能够使绝大部分有机物完全矿化或分解)，废水中的有机物被氧化分解，生产无机盐、水和废气，废液中的固体颗粒物、分解产物与石灰浆、混凝剂和絮凝剂在锯齿挡板导流筒快速反应后形式大量沉淀，沉淀物从导流筒溢流口溢出后进入固体物料收集单元，经过斜板快速沉降后，在锥底位置形式污泥沉淀物，沉降后液从溶液溢流口溢出，处理后的高浓底树脂生产废液中的有机物和固体颗粒物大大降低。本气液固三相反应器，能够显著提高气体、液体和固体的扩散、传质和反应效率，且实现了高级氧化反应，极大的加速了高浓度有机废水的处理效率。

实施例2

用于废旧铜粉高效溶解的生成微纳米气泡的气液固三相反应器。

本实施例中设备参数如下：反应器高度4.5米，反应器直径1.5米，圆形导流桶高度3.5米，直径0.8米，内设3排锯齿型挡板，挡板高度1.6米，螺旋式剪切分散桨采用6叶开启涡轮式桨叶，桨叶水平角度为45度，桨叶层数为12层，桨叶长度为0.35米，桨叶宽度为0.06米，每层桨叶旋转15度安装，斜板和锥底水平角度为60度，共设置4层沉降斜板，搅拌功率：7.5KW，搅拌桨形式为推进式，转速150-250转。设备材质为：904L超级奥氏体不锈钢。

本实施例中：空气或氧气与50-60度热水通过气液混合泵或射流器形成气液混合物料后，从气液混合物料进口进入气液固三相反应器的锯齿挡板导流筒内，浓硫酸从液体辅料进口进入气液固三相反应器的锯齿挡板导流筒内，同时废旧铜粉矿浆从含固体物料进口进入气液固三相反应器的锯齿挡板导流筒内，空气中的氧气被高效地切割成微纳米级别气泡形成富氧气溶水，同时部分氧气与水分子反应生成氧化能力极强的自由基(多为羟基自由基·OH，能够将铜氧化与硫酸的快速反应)，在强氧化性气氛下，铜、氧与硫酸发生氧化还原反应生产硫酸铜溶液和水(Cu+1/2O₂+H₂SO₄＝CuSO₄+H₂O)，没有溶解的剩余物质从导流筒溢流口溢出后进入固体物料收集单元，经过斜板快速沉降后，在锥底位置形式溶铜浸出渣，沉降后的硫酸铜溶液从溢流口溢出。相比于传统溶铜设备，溶铜速度缓慢，效率低的缺陷，本气液固三相反应器，能够显著提高溶铜效率。

本实用新型提供的各种实施例可根据需要以任意方式相互组合，通过这种组合得到的技术方案，也在本实用新型的范围内。

显然，本领域技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若对本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种生成微纳米气泡的气液固三相反应器，其特征在于，包括气液固三相反应器壳体，固体物料收集单元设置在反应器的底部和壳体圆周上与反应器形成环形夹角，螺旋剪切分散式微纳米气泡生成单元设置于反应器和锯齿挡板导流筒的下部，位于反应器和锯齿挡板导流筒的中心位置，电动搅拌装置设置在反应器的顶部，搅拌桨伸入锯齿挡板导流筒内部，位于反应器和锯齿挡板导流筒的中心位置，与螺旋剪切分散式微纳米气泡生成单元连接。

2.根据权利要求1所述的一种生成微纳米气泡的气液固三相反应器，其特征在于，所述气液固三相反应器壳体，包括反应器外壳体(1)、气液混合物料进口(2)、含固体物料进口(3)、液体辅料进口(4)、固体物料排放口(5)、溶液溢流口(6)、排气口(7)及仪表检测口(8)。

3.根据权利要求1所述的一种生成微纳米气泡的气液固三相反应器，其特征在于，所述固体物料收集单元，包括沉降斜板(9)和壳体底部锥底(10)。

4.根据权利要求1所述的一种生成微纳米气泡的气液固三相反应器，其特征在于，所述螺旋剪切分散式微纳米气泡生成单元，包括气液固均相网(11)和螺旋式剪切分散桨(12)，螺旋式剪切分散桨(12)位于气液固均相网(11)的上部，一层或多层组成，多层组合时螺旋式剪切分散桨(12)为旋转式分布，每层的旋转角度在5-30度之间，其旋转方向与料液流动方向相反。

5.根据权利要求1所述的一种生成微纳米气泡的气液固三相反应器，其特征在于，所述锯齿挡板导流筒，包括圆形导流桶(13)、锯齿型挡板(14)及导流桶溢流口(18)，锯齿型挡板沿导流桶内壁均布2-5排。

6.根据权利要求1所述的一种生成微纳米气泡的气液固三相反应器，其特征在于，所述电动搅拌装置，包括电动机(15)、减速机(16)和搅拌桨(17)，其桨叶形式为斜桨式、推进式、涡轮式中的任意一种，搅拌液流方向为向上流动。

7.根据权利要求2所述的一种生成微纳米气泡的气液固三相反应器，其特征在于，所述气液混合物料进口(2)和液体辅料进口(4)，从下部以切线方向进入锯齿挡板导流筒内。

8.根据权利要求4所述的一种生成微纳米气泡的气液固三相反应器，其特征在于，所述螺旋式剪切分散桨(12)固定在搅拌桨(17)的转轴上，其水平角度在10-90度之间，桨叶形式为涡轮式、桨式、推进式中的任意一种或组合。