[發明專利]一種強化的光化學反應器

有效

• 申請號: 200810020946.9
• 申請日: 2008-08-08
• 公開（公告）號: CN101337174A
• 公開（公告）日: 2009-01-07
• 發明（設計）人: 陸小華;李東;楊祝紅;馮新
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: B01J19/12
• 分類號: B01J19/12;B01J8/00
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司
• 代理人: 徐冬濤

技術領域

本發明涉及一種強化的光化學反應器，具體涉及一種能有效增強徑向混合的光化學平推流反應器。

背景技術

光化學反應過程具有良好的選擇性，且可在常溫常壓下進行，所以人們逐漸開始探索將光化學反應過程用于生產實際。如烴的亞硝酰化反應、光鹵化反應及光化學法合成維生素等。從70年代開始，光催化反應過程的研究報道日益增多。其中光催化水分解制氫作為利用太陽能的一個手段曾引起許多研究者的重視。近年來利用光催化反應過程解決環境污染問題又成為光催化領域的研究熱點，如利用光催化氧化處理廢水中有機污染物，光催化還原回收金屬離子等。光化學反應器作為光化學生產中的關鍵設備，其性能優劣對于光化學反應過程的應用有十分重要的作用。然而，就目前而言，光化學反應器無論是從生產強度還是運行成本上都無法與傳統化工生產反應器相比，因此，必須要對光化學反應過程進行強化，設計出高效率的光化學反應器。

光化學反應過程與傳統的化工生產過程很大的一個不同在于前者有光子的參與，由比爾-朗博定律可知，光在介質中的傳播會以指數形式衰減。而光強在光化學反應中嚴重影響著反應速率的大小，因此，在沿光輻射的方向上反應速率是急劇減小的。同時，光強對反應過程的選擇性有很大的影響。由傳統化工的知識可知，平推流反應器由于返混很小，可以使反應在最大的速率下進行，反應效率最高。然而，當將平推流反應器應用到光化學反應過程中時，若不考慮光輻射在反應介質中分布的特性，會導致反應效率低下。其重要原因就是反應流體在光輻射方向上的混和不夠，使反應物在沿光輻射方向上存在濃度梯度，反應體系受傳質限制的影響很大。

發明內容

本發明的目的是克服上述不足之處提供一種強化的光化學反應器。該反應器特點是一種能有效增強徑向混合的光化學平推流反應器。該反應器對均相和非均相光化學過程都具有良好的強化效果，尤其可以解決光化學反應過程工業放大中傳質限制的發生。

本發明的目的可以通過以下過程來達到：

一種強化的光化學反應器，包括外殼體1、石英套管2、光源3，其特征在于石英套管2內置光源3，并置于外殼體1中央，石英套管2與外殼體1之間采用法蘭4和密封件5連接，外殼體1由直管段6和渦流段7構成，外殼體1兩端設有進料口8和出料口9，直管段6與石英套管2的距離A在1mm～50mm之間，直管段6的長度L在50mm～500mm之間，渦流段7的高度H在5mm～50mm之間，渦流段7的寬度W在5mm～50mm之間。

上述強化的光化學反應器，其特征在于光源3采用波長在100～800nm的光源。

上述強化的光化學反應器的長徑比不小于20。

上述強化的光化學反應器外殼體1的渦流段7可采用剛性材料或柔性材料。所述的剛性材料可為金屬或玻璃等，優選不銹鋼；所述的柔性材料可為橡膠、纖維、棉、塑料或它們的混合物，優選橡膠。渦流段7采用柔性材料時，渦流段7可在反應器軸向上進行幅度為渦流段7總長度5％以內的伸縮運動以加強徑向混合。

當反應流體從進料口8進入光化學反應器后，以一定的流速從直管段6流經渦流段7時，由于產生邊界層分離，會在內部形成渦流，從而達到在光輻射方向上的混和。在軸向上，由于反應器長徑比較大，反應流體的返混很小，可以保持較好的平推流，從而保證了高的反應速率。

本發明的有益效果：本發明的優點是將連續操作的光化學反應過程在反應器中得到有效的強化，能在降低運行成本的同時，使降解率提高10％以上，適合于工業放大的要求。

附圖說明

圖1是本發明強化的光化學反應器示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實例對本發明做進一步說明：

本發明涉及一種強化的光化學反應器，如圖1所示，具體的是通過設計出一種能有效增強徑向混合的光化學平推流反應器來進行光化學反應過程的強化。該強化的光化學反應器，包括外殼體1、石英套管2、光源3及連接部件；其中，石英套管2內置光源3，并置于外殼體1中央，石英套管2與外殼體1之間采用法蘭4和密封件5連接，外殼體1由直管段6和渦流段7構成，外殼體1兩端設有進料口8和出料口9。

實施例1～4