Реактор фотохимического окисления с использованием газа окислителя Советский патент 1984 года по МПК C02F1/32 C02F1/78 C02F103/16 C02F103/34 

Изобретение относится к химическому машиностроению и может быть использовано для глубокого окислени органических соединений в сточных водах предприятий цветной металлургии и химической промышленности, а также для интенсификации химических процессов, связанных с окислительно восстановительными реакциями. Известно устройство для очистки сточных вод фотоокислением, содержащее цилиндрическую емкость, вдоль оси которой расположена лампа ультр фиолетового излучения, помещенная в кварцевом стакане, омываемым жидкостью. Газ через дырчатый газораспределитель поступает в нижнюю част емкости и барботирует вдоль чехла УФ-лампы ll . Однако при барботаже происходит неполное использование газа-окислителя и ультрафиолетового излучения из-за недостаточно эффективного пер мешивания и малой поверхности конта та газа с жидкостью в связи с образ ванием крупных пузырьков газа, поэт му производительность апдарата недо таточна. Целью изобретения является интен сификация процесса окисления органических соединений в водной фазе ; за счет обеспечения мелкодисперсной газовой фазы в жидкости. Эта цель достигается тем, что в реакторе, включающем емкость, вну ри которого расположена ампула с лам пой ультрафиолетового излучения и газораспределительное устройство с подводящим патрубком, расположенное под ампулой, газораспределительное устройство выполнено в виде неподвижной турбины из двух дисков с полу цилиндрическими лопатками, снабженной аэродинамическим конусом, основание которого закреплено на внутрен ней поверхности верхнего диска турбины, а вершина расположена в подводящем патрубке, при этом аэродинамический конус выполнен из трех частей с переменной конусностью каждой части, считая от вершины 15 - 40, 45 - 60 и 65 - 120 Газораспределительное устройство выполненное в виде неподвижной турби ны с полуцилиндрическими лопатками и с аэродинамическим конусом, обеспечивает получение мелкодисперсной газовой фазы в жидкости за счет явления кавитации, возникающего при прохождении газа через лопасти турбины, причем измельчение пузырьков газа превышает их измельчение при барботаже более, чем на порядок. В процессе работы устройства образуется пена с мельчайшими пузырьками газа, приводящая к резкому увеличению поверхности контакта газа-окислителя с растворимыми органическими соединениями в жидкой фазе и к интенсификации массообменных процессов. Постепенное увеличение конусности аэродинамического конуса, установленного на внутренней поверхности диска турбины, в три ступени создает условия равномерного сжатия струи воздуха, что обуславливает увеличение скорости потока газа, приводящее к равномерному диспергированию газа в жидкости. Конусность каждой части менее нижних пределов: 15, 45 и 65 приводит к ухудшению условий равномерного дис пергирования из-за недостаточного сжатия струи воздуха, а конусность каждой части более верхних пределов 40, 60 и 120 не улучшает условия диспергирования при одновременно конструктивном усложнении газораспределительного устройства. Выполнение газораспределительного ycTpoticTBa в виде неподвижной турбины с полуцилиндрическими лопатками выгодно отличается от известных устройств своей конструктивной простотой и возможностью совмещения без усложнений с другими узлами реактора, например, с лампами ультрафиолетового излучения, с одновременным возникновением явления кавитации. Известно, что явление кавитации значительно ускоряет многие процессы, в том числе и диспергирование газа в жидкости. В таком реакторе можно совместить процессы диспергирования газа в жидкости и облучения, например ультрафиолетового. Это существенно интенсифицирует технологический процесс окисления вредных органических соединений в сточных водах, сокращает габариты аппарата, увеличивает его производительность. На фиг.1 изображен реактор фотохимического окисления; на фиг.2 нижняя часть реактора, продольньш разрезj на фиг.З - разрез А-А на фиг.2. Реактор представляет собой цилиндрическую емкость 1, по центру которой в кварцевой ампуле 2 помещен источник 3 УФ-излучения. Под кварцевой ампулой размещается газораспределительное устройство 4.Рабочий элемент газораспределительного устройства выполнен в виде неподвижной турбины с полуцилиндрическими лопатка ми 5, снабженной аэродинамическим конусом 6, основание которого закрепле но на внутренней поверхности верхнего диска 7, а вершина расположена в подводящем патрубке 8, при этом конус выполнен из трех частей с переменной конусностью каждой части соответственно 15-40, 45-60 и 65-120 Пределы конусности выбраны для равно мерного сжимания газового потока, увеличения его скорости и создания турбулентности, что в конечном счете способствует интенсификации процесса окисления. При меньшей или большей конусности уменьшается поверхность контакта газа с растворимыми органическими соединениями. Вода вводится в реактор через патрубок 9 и заполняет реактор до по стоянного уровня, обусловленного сливным патрубком 10. Газ-окислитель (в данном случае озоно-воздуш10894 ная смесь) подводится через патрубок 8 в газораспределитель 4, Устройство работает следующим образом. Поток газа-окислителя подается на вершину аэродинамического конуса 6, с переменной конусностью выполненного 15-40, 45-60 и 65-120, равномерно ежи-. мается, что приводит к увеличению его скорости и попадая в межлопаточное пространство неподвижной турбины, которая закручивает поток газа, разбивается на мельчайшие пузырьки, чем создается явление кавитации. Таким образом, озоно-воздушная смесь выходит из распределителя мелкодисперсными пузырьками, аэрирует воду вокруг кварцевой ампулы 2, что способствует более полному использованию окислительных свойств озона. Через патрубок 11 воздух выводится из реактора. Сточные воды, обработанные озоновоздушной смесью, выводятся из реактора через патрубок 10. Предлагаемое устройство позволяет в два раза увеличить интенсивность окисления, в результате чего увеличивается в 1,5 раза производительность реактора - с 10 до 15-20 н/сут.

Озоно ноя

Фа г.7

Вода

РЕАКТОР ФОТОХИМИЧЕСКОГО ОКИСЛЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГАЗА-ОКИСЛИТЕЛЯ, содержащий емкость, внутри которой расположена ампула с лампой ультрафиолетового излучения и газораспределительное устройство с подводящим патрубком, расположенное под ампулой, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса окисления за счет обеспечения мелкодисперсной газовой фазы в жидкости, газораспределительное устройство выполнено в виде неподвижной турбины из двух дисков с полуцилиндрическими лопатками и аэродинамическим конусом, основание которого прикреплено на внутренней поверхности верхнего диска турбины, а вершина расположена в подводящем патрубке, при этом аэродинамический конус выполнен из трех частей с пере- Q менной конусностью каждой части, считая от вершины 15-40, 45-60 и 65-120°