一種間歇式超聲波反應(yīng)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種新型間歇式超聲波反應(yīng)裝置，具體涉及一種間歇式超聲波反應(yīng)裝 置。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)今在工業(yè)生產(chǎn)過程中，隨著對安全、高效、清潔等要求的不斷提高，一些過程強(qiáng) 化技術(shù)及設(shè)備也越來越受到人們的重視。氣、液、固三相體系是化工中最常見的體系，有效 提高傳質(zhì)傳熱效率始終是該體系需要解決的問題。雖然固定床、流化床和超重力設(shè)備等裝 置獲得了廣泛的應(yīng)用，特別是超重力設(shè)備通過旋轉(zhuǎn)液體造成一種穩(wěn)定的、可以調(diào)節(jié)的離心 力場，強(qiáng)大的離心力使液體在巨大的剪切力和撞擊下被拉伸成薄膜、細(xì)小的絲，產(chǎn)生了較大 的相間接觸面積，提高了傳遞速度，使得該設(shè)備在精餾、吸收和復(fù)反應(yīng)等化工單元操作中氣 液兩相的相對速度大大提高，但該裝置仍然存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜、耗能高、可靠性不及一般的塔 設(shè)備，特別是液滴細(xì)化不足和細(xì)化不穩(wěn)定，從而影響三相反應(yīng)和傳質(zhì)效率等問題。
[0003] 超聲波在液體中通過高頻率的振動，可以產(chǎn)生"空化效應(yīng)"，即由超聲波發(fā)生器發(fā) 出的高頻振蕩信號通過超聲波換能器轉(zhuǎn)換成高頻機(jī)械振蕩而傳播到液體中，使液體產(chǎn)生數(shù) 以萬計(jì)的微小氣泡，當(dāng)升壓副值達(dá)到一定值時，氣泡將迅速膨脹，然后突然閉合，在破裂的 一瞬間產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊波和微射流。通過空化作用可以從本質(zhì)上細(xì)化微粒、更新催化劑表 面活性，從而加快反應(yīng)速度，提高反應(yīng)效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，設(shè)計(jì)了一種新型間歇式超聲波聲學(xué)系統(tǒng)并與氣液交 換反應(yīng)器高效組合的反應(yīng)裝置。
[0005] 本發(fā)明提供了一種間歇式超聲波反應(yīng)裝置，包括保護(hù)罩、超聲波聲學(xué)系統(tǒng)、螺釘、 第一節(jié)流閥、超聲波發(fā)射槽、第一螺栓、四通分流管、壓力噴頭、第一緊固螺母、氣液交換反 應(yīng)室、導(dǎo)氣孔、第二螺栓、絲杠、第三螺栓、蓋子、第二緊固螺母、支撐環(huán)、雙螺母、第二節(jié)流 閥、第三節(jié)流閥、第四節(jié)流閥、第五節(jié)流閥、增壓泵、攪拌槳和循環(huán)儲液槽；
[0006] 所述的超聲波發(fā)射槽的底部中心位置布置一個15kHz的超聲波聲學(xué)系統(tǒng)，周圍對 稱布置四個20kHz的超聲波聲學(xué)系統(tǒng)；保護(hù)罩通過螺釘安裝在超聲波發(fā)射槽的底部；超聲 波發(fā)射槽左端為反應(yīng)液入口 D，入口端設(shè)有第一節(jié)流閥，右端為循環(huán)液體出口 H;超聲波發(fā) 射槽上端通過第一螺栓與氣液交換反應(yīng)室相連，氣液交換反應(yīng)室包含氣體入口 C，循環(huán)氣體 入口 J，循環(huán)氣體出口 F，氣體分散器，上隔板和下隔板；八個壓力噴頭設(shè)置在上、下隔板之 間，其中四個壓力噴頭設(shè)置在上隔板上，四個壓力噴頭繞同一圓心均勻分布，另外四個壓力 噴頭設(shè)置在下隔板上，下隔板上的四個壓力噴頭與上隔板的壓力噴頭對應(yīng)分布，壓力噴頭 分別與上、下兩個四通分流管連接，四通分流管通過第一緊固螺母分別固定于上下隔板上； 下隔板上設(shè)有導(dǎo)流孔，導(dǎo)流孔通過管道引到氣液交換反應(yīng)室外，管道上設(shè)有節(jié)流閥；氣體分 散器設(shè)置在氣液交換反應(yīng)室內(nèi)，支撐環(huán)通過第二螺栓與氣液交換反應(yīng)室上端連接；絲杠依 次穿過第二緊固螺母、支撐環(huán)和上隔板，并用雙螺母與上隔板固定，蓋子通過第三螺栓與支 撐環(huán)固定連接；超聲波發(fā)射槽通過循環(huán)管道與循環(huán)儲液槽連接，循環(huán)管道上設(shè)有第五節(jié)流 閥，循環(huán)儲液槽通過管道連接增壓泵，循環(huán)儲液槽內(nèi)設(shè)有攪拌槳，增壓泵通過主管道分流 成兩個副管道，每根副管道與一個四通分流管連接；主管道上設(shè)有第四節(jié)流閥，一根副管道 上設(shè)有第二節(jié)流閥，另一根副管道上設(shè)有第三節(jié)流閥。
[0007] 本發(fā)明提供一種新型間歇式超聲波反應(yīng)裝置。由于不同頻率的超聲波聲學(xué)系統(tǒng)在 液體中通過空化作用產(chǎn)生的效果不同，低頻率的超聲波聲學(xué)系統(tǒng)作用在液體中產(chǎn)生空化越 容易、力度大、空化內(nèi)破裂也較強(qiáng)烈，但通過空化作用產(chǎn)生的空化泡較大，數(shù)量少，液體細(xì)化 不足、不均勻；高頻率的超聲波聲學(xué)系統(tǒng)通過空化作用產(chǎn)生的空化泡更小、更多且空化內(nèi)破 裂不那么強(qiáng)烈，適合于更細(xì)微化的分散。因此，本發(fā)明在超聲波發(fā)射槽底部布置了 5套超聲 波聲學(xué)系統(tǒng)，中心布置1個15kHz超聲波聲學(xué)系統(tǒng)，四周對稱布置4個20kHz超聲波聲學(xué)系 統(tǒng)。工作時，首先打開15kHz的超聲波聲學(xué)系統(tǒng)，根據(jù)反應(yīng)液的濃度和反應(yīng)的要求不同，設(shè) 置一定的工作時間，將反應(yīng)液進(jìn)行初步細(xì)化，然后關(guān)閉15kHz的超聲波聲學(xué)系統(tǒng)并同時打 開兩組對稱布置的20kHz超聲波聲學(xué)系統(tǒng)中的一組，由于超聲波聲學(xué)系統(tǒng)不能連續(xù)長時間 工作，所以工作一段時間后打開另一組20kHz超聲波聲學(xué)系統(tǒng)，這樣通過兩組20kHz超聲波 聲學(xué)系統(tǒng)的間歇作用保證了反應(yīng)液被連續(xù)細(xì)化，從而產(chǎn)生更多更小且更均勻的空化泡，從 而將反應(yīng)液深度細(xì)化，最后再同時打開所有超聲波聲學(xué)系統(tǒng)一段時間進(jìn)行完全細(xì)化。
[0008] 本發(fā)明中的氣液交換反應(yīng)室上隔板調(diào)節(jié)裝置包括絲杠、緊固螺母、支撐板、雙螺 母，其中絲杠與上隔板空套連接，雙螺母與上隔板底部留有一定間隙以便絲杠可以靈活轉(zhuǎn) 動。調(diào)節(jié)時，首先松開緊固螺母，然后擰動絲杠手柄，絲杠在轉(zhuǎn)動過程中帶動上隔板上下移 動。待達(dá)到要求時，擰緊緊固螺母。
[0009] 本發(fā)明提供一種新型間歇式超聲波聲學(xué)系統(tǒng)與氣液交換反應(yīng)器高效組合的反應(yīng) 裝置，該裝置實(shí)施步驟如下：
[0010] 首先，將反應(yīng)液注入超聲波發(fā)射槽內(nèi)，按照預(yù)先設(shè)置好的工作順序打開相應(yīng)的超 聲波聲學(xué)系統(tǒng)，整個過程結(jié)束表示完成一次循環(huán)，繼而進(jìn)行下一次循環(huán)，待達(dá)到要求時將反 應(yīng)液放入循環(huán)儲液槽內(nèi)。
[0011] 其次，打開增壓泵將被細(xì)化的反應(yīng)液從循環(huán)儲液槽中抽出，并通過上下隔板上的 壓力噴頭噴到氣液交換反應(yīng)室內(nèi)，同時從氣體入口通入反應(yīng)氣體，兩股反應(yīng)液相撞在一起， 通過沖擊作用形成無數(shù)微小的液滴，并與被分散的氣體接觸進(jìn)行反應(yīng)，最后通過氣液交換 反應(yīng)室下隔板上的導(dǎo)流孔流出。
[0012] 本發(fā)明與現(xiàn)有反應(yīng)裝置相比具有明顯的效果：
[0013] ①通過超聲波空化作用，反應(yīng)液細(xì)化更均勻，更細(xì)微化；
[0014] ②在結(jié)晶過程中，可以有效細(xì)化晶粒，防止晶粒進(jìn)一步長大；
[0015] ③可以及時更新催化劑表面，保持催化劑的活性；
[0016] ④本裝置可在污水處理、化工生產(chǎn)等大批量過程中廣泛應(yīng)用。
【附圖說明】
[0017] 圖1是超聲波反應(yīng)裝置的主剖視圖；
[0018] 圖2是絲杠連接的局部放大圖；
[0019] 圖3是氣液交換反應(yīng)室的俯剖視圖；
[0020] 圖4是超聲波發(fā)射槽的俯剖視圖