[發(fā)明專利]一種氣升式外循環(huán)反應(yīng)器裝置及工藝

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710051491.6
• 申請(qǐng)日: 2017-01-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106582460B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-01-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 景文珩;陳超;邢衛(wèi)紅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B01J10/00
• 分類(lèi)號(hào): B01J10/00;B01J19/24;C02F1/24;C02F1/40;C02F1/78
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責(zé)任公司 32218
• 代理人: 徐冬濤;袁正英

本發(fā)明涉及一種新型氣升式外循環(huán)反應(yīng)器裝置及工藝，由反應(yīng)釜體(5)、循環(huán)管(10)、泡罩式引流管(3)、直角氣液分離管(8)、供氣系統(tǒng)(13)、尾氣系統(tǒng)(14)和供料系統(tǒng)(15)組成；其中直角氣液分離管(8)安裝在上部橫接管(11)與降液管(9)的交接點(diǎn)處并與反應(yīng)器釜體(5)相通；反應(yīng)釜體(5)由下部的氣升管(4)和上部的氣液分離區(qū)(6)組成；循環(huán)管(10)由上橫接管(11)、下橫接管(12)和降液管(9)組成；泡罩式引流管(3)由圓柱形空心管(2)和折流罩(7)組成并安裝在氣升管(4)底部；供氣系統(tǒng)(13)由壓縮機(jī)C?1，流量計(jì)C?2和曝氣頭(1)組成；尾氣系統(tǒng)(14)中氣液分離罐D(zhuǎn)?1與壓縮機(jī)C?1相連接。本反應(yīng)器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能耗低，操作簡(jiǎn)易，氣液混合好，氣泡停留時(shí)間長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種氣升式外循環(huán)反應(yīng)器裝置及工藝，其適用于0-10MPa壓力下利用氣浮、CO₂曝氣、臭氧氧化處理高含油、含有機(jī)物、含硅廢水等。

背景技術(shù)

氣升式反應(yīng)器是一種改進(jìn)的鼓泡塔，其通過(guò)壓縮氣體推動(dòng)液體流動(dòng)，依靠氣升管與降液管間存在流體密度差而驅(qū)動(dòng)氣液循環(huán)。氣升式外循環(huán)反應(yīng)器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、低剪切應(yīng)力、高混合傳質(zhì)效率和低能耗等優(yōu)點(diǎn)，并廣泛地應(yīng)用到水處理，生物細(xì)胞培養(yǎng)，發(fā)酵等。氣升式外循環(huán)反應(yīng)器相比內(nèi)循環(huán)反應(yīng)器具有更好的流體流動(dòng)性和氣液混合效率，然而外循環(huán)反應(yīng)器容易在橫接管與降液管連接處形成氣泡空穴阻礙流體順暢流動(dòng)，影響反應(yīng)器循環(huán)性能，并且氣升式反應(yīng)器應(yīng)用于粘度高、乳化嚴(yán)重的液體效果不佳，因此氣升式反應(yīng)器的改進(jìn)優(yōu)化成為一個(gè)重要的研究方向。專利CN 102219326 A一種氧化納濾膜反應(yīng)器，氣升式外循環(huán)反應(yīng)器中引入陶瓷膜一方面可對(duì)氣體進(jìn)行再分布，另一方氣液兩相流可在膜通道內(nèi)形成彈狀流，專利CN 1751780A提出一種外環(huán)流氣升式膜反應(yīng)器反應(yīng)器，該反應(yīng)采用了雙循環(huán)管增加循環(huán)效率，但以上專利均采用采用了大孔曝氣，相比微孔曝氣大大降低了氣傳質(zhì)性能。專利CN 202157075 U提出一種外加磁場(chǎng)的生物反應(yīng)器，通過(guò)對(duì)氣升式罐體施加恒溫磁場(chǎng)來(lái)解決傳統(tǒng)發(fā)酵中發(fā)酵性能低、溶氧不充分等問(wèn)題。專利CN 104085986 A提出一種氣升式外循環(huán)渦旋強(qiáng)化生物脫氮反應(yīng)器，在氣升區(qū)設(shè)置多段文丘里管形成渦旋流場(chǎng)來(lái)增強(qiáng)氣-液-固三相傳質(zhì)性能，采用雙循環(huán)管和多段文丘里管構(gòu)成好氧-厭氧環(huán)境，進(jìn)行硝化和反硝化生物脫氮。雙循環(huán)反應(yīng)器在提高循環(huán)速率的同時(shí)也會(huì)增加氣泡在多段文丘里管中的停留時(shí)間，降低氣含率，從而導(dǎo)致充氧量低，降低好氧反應(yīng)效率，渦流強(qiáng)化也會(huì)增加剪切應(yīng)力對(duì)生物細(xì)胞的活性有一定的影響。同時(shí)這些外部組件的引入能夠提高氣升式反應(yīng)器的傳質(zhì)性能，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，同時(shí)會(huì)增加反應(yīng)器的能耗。本發(fā)明引入直角氣液分離器降低氣泡聚并，提高反應(yīng)器循環(huán)效率；引入泡罩式引流管改變流體流動(dòng)軌跡，增加氣泡停留時(shí)間和氣含量，進(jìn)一步提高反應(yīng)速率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種氣升式外循環(huán)反應(yīng)器裝置，本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供利用上述裝置的氣升式外循環(huán)反應(yīng)工藝。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種氣升式外循環(huán)反應(yīng)器裝置，其特征在于由反應(yīng)釜體5、循環(huán)管10、泡罩式引流管3、直角氣液分離管8、供氣系統(tǒng)13、尾氣系統(tǒng)14和供料系統(tǒng)15組成；其中反應(yīng)釜體5由下部的氣升管4和上部的氣液分離區(qū)6組成；循環(huán)管10由上橫接管11、下橫接管12和降液管9組成，上橫接管11和下橫接管12分別從氣升管4上部與底部引出，連接降液管9形成循環(huán)；泡罩式引流管3由圓柱形空心管2和折流罩7組成并安裝在氣升管4底部，其中圓柱形空心管2和折流罩7通過(guò)支點(diǎn)焊接，中間留有一定距離空隙供氣液流動(dòng)；直角氣液分離管8位于氣液分離區(qū)6側(cè)面，連通上橫接管11與降液管9并與氣液分離區(qū)6連接；供氣系統(tǒng)13由壓縮機(jī)C-1，流量計(jì)C-2和曝氣頭1組成，其中曝氣頭1安裝于釜體5底部中心，與氣升管4底部連通，并通過(guò)進(jìn)氣管16依次與流量計(jì)C-2、進(jìn)氣閥門(mén)V1和壓縮機(jī)C-1連接；尾氣系統(tǒng)14由氣液分離罐D(zhuǎn)-1與壓縮機(jī)C-1組成，排氣管17從釜體5上方引出并設(shè)有出氣閥門(mén)V4，連接氣液分離罐D(zhuǎn)-1與壓縮機(jī)C-1，氣液分離罐D(zhuǎn)-1底部設(shè)有尾氣閥門(mén)V5；供料系統(tǒng)15由供料泵組成，通過(guò)進(jìn)料管18與氣液分離區(qū)6左側(cè)相通，在連接氣液分離區(qū)6處設(shè)有進(jìn)料閥門(mén)V3。