公布日：2022.08.19
申请日：2022.06.01
分类号：C02F1/72(2006.01)I;C02F1/78(2006.01)I
摘要
本发明公开一种用于废水氧化的多相强化反应器，包括自下而上的气液混合器、气液全混流反应区、强化反应区和气液传热传质区；气体通过气液混合器进入气液全混流反应区，该区内设置环流导筒和带有气液分布器的分隔板；强化反应区内设置若干传质强化塔板，上部设置液体出口；气液传热传质区内自下而上设置集液盘、换热区和液体入口，液体通过集液盘上的液体通道向上，集液盘处设置有液体循环出口连接气液混合器；反应器的顶部设置气体出口。该多相强化反应器适用于废水处理处理过程，具备气液混合均匀充分、多段式反应、气液传质面积大、反应速率快、操作弹性大的特点，可显著提升高浓度废水的氧化效率，提高氧气利用率，降低运行成本。
权利要求书
1.一种用于废水氧化的多相强化反应器，其特征在于，包括自下而上依次设置的气液混合器、气液全混流反应区、强化反应区和气液传热传质区，所述气液混合器设置于所述反应器的底部，气体通过所述气液混合器进入所述反应器，所述气液混合器的出口设置于所述气液全混流反应区内，所述气液全混流反应区内设置有若干串联的全混流组件，所述全混流组件包括竖直设置的环流导筒和在所述环流导筒上方水平设置的分隔板，所述分隔板上设置有气液分布器，所述分隔板下方的气液混合物通过所述气液分布器进入所述分隔板上方的区域，所述强化反应区内水平设置有若干传质强化塔板，所述强化反应区的上部设置液体出口，所述气液传热传质区内自下而上依次设置有集液盘、换热区和液体入口，所述集液盘上设置有若干液体通道，液体通过所述液体通道由所述集液盘下方的区域进入所述集液盘上方的区域，所述集液盘处设置有液体循环出口，所述液体循环出口连接所述气液混合器的液体入口，所述反应器的顶部设置气体出口；优选的，所述液体通道为降液管。
2.根据权利要求1所述的用于废水氧化的多相强化反应器，其特征在于，所述全混流组件有2-4组。
3.根据权利要求1所述的用于废水氧化的多相强化反应器，其特征在于，所述环流导筒的内径满足，其中d为所述环流导筒的内径，D为所述反应器的内径，所述环流导筒与所述反应器同轴设置。
4.根据权利要求1所述的用于废水氧化的多相强化反应器，其特征在于，每个所述分隔板上均匀分布4-6个气液分布器。
5.根据权利要求1所述的用于废水氧化的多相强化反应器，其特征在于，所述气液分布器为内径50mm的盘式分布器，所述盘式分布器的升气管上设置有挡液帽。
6.根据权利要求1所述的用于废水氧化的多相强化反应器，其特征在于，所述传质强化塔板为筛板、固阀塔板或立体塔板。
7.根据权利要求1所述的用于废水氧化的多相强化反应器，其特征在于，所述传质强化塔板的数量为1-5个。
8.根据权利要求1所述的用于废水氧化的多相强化反应器，其特征在于，每个所述传质强化塔板均含有10-15个传质强化通道，所述传质强化通道的内径为20mm，所述传质强化塔板的传质强化通道的高度为60mm。
9.根据权利要求1所述的用于废水氧化的多相强化反应器，其特征在于，所述换热区的高度为200-500mm，所述换热区内设置有多相换热器。
10.权利要求1-9任一所述的用于废水氧化的多相强化反应器的使用方法，其特征在于，包括：气相进料经由所述气液混合器进入反应器，原料液相从所述液体入口进入，在所述换热区与反应后上升的气相换热，升温后在所述集液盘上聚集，经所述液体循环出口进入所述气液混合器的液体入口，与气相进料一起经所述气液混合器混合均匀进入所述反应器内；气液混合物首先进入所述全混流反应区的环流导筒，由形成的环流增加气液停留时间，使气液相充分接触，，之后所述气液分布器将气液混合物重新混合均匀，以多股流体的方式进入所述强化反应区，气液混合物在所述传质强化塔板的作用下充分混合，将剩余原料反应完全，液体产物由上方的液体出口流出，剩余气体在换热区与原始液相充分换热后，由气体出口排出。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种用于废水氧化的多相强化反应器及其使用方法，能够有效地提高废水臭氧氧化及湿式氧化效率。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：一种用于废水氧化的多相强化反应器，包括自下而上依次设置的气液混合器、气液全混流反应区、强化反应区和气液传热传质区，所述气液混合器设置于所述反应器的底部，气体通过所述气液混合器进入所述反应器，所述气液混合器的出口设置于所述气液全混流反应区内，所述气液全混流反应区内设置有若干串联的全混流组件，所述全混流组件包括竖直设置的环流导筒和在所述环流导筒上方水平设置的分隔板，所述分隔板上设置有气液分布器，所述分隔板下方的气液混合物通过所述气液分布器进入所述分隔板上方的区域，所述强化反应区内水平设置有若干传质强化塔板，所述强化反应区的上部设置液体出口，所述气液传热传质区内自下而上依次设置有集液盘、换热区和液体入口，所述集液盘上设置有若干液体通道，液体通过所述液体通道由所述集液盘下方的区域进入所述集液盘上方的区域，所述集液盘处设置有液体循环出口，所述液体循环出口连接所述气液混合器的液体入口，所述反应器的顶部设置气体出口。
气液混合物由所述气液混合器充分混合后，进入所述环流导筒，通过环流作用形成全混流反应，气液反应主要在该部分进行。所述环流导筒上方的气液分布管使气液反应物能够以均匀混合的状态进入下一区域。所述强化反应区内的传质强化塔板能够将气泡进一步破碎，增加气液传质效率，使反应更加充分并在该区域快速达到平衡状态。反应结束的液相由所述集液盘重新进入气液混合器进行循环。所述气液传热传质区内上方新鲜料液（低温）从所述反应器顶部的液体入口处进入并向下，在换热区与上升的高温气相接触换热，并由新鲜料液将上升气相中的液滴及泡沫冲洗下来。反应剩余气体则从所述反应器顶部的气体出口排出，气液相分开回收再利用。
进一步的，所述气液混合器为静态混合器。气液混合物直接被静态混合器高效预混后进入所述气液全混流反应区。
进一步的，所述全混流组件有2-4组。气液经环流导筒形成环流。
进一步的，所述环流导筒的高度为300mm。
进一步的，所述环流导筒的内径满足，其中d为所述环流导筒的内径，D为所述反应器的内径，所述环流导筒与所述反应器同轴设置。
进一步的，每个所述分隔板上均匀分布4-6个气液分布器。气液分布器可减小液体不良分布而引起的分离效率下降，起到均化组分、均布流体的作用。
进一步的，所述气液分布器的高度为50mm。
进一步的，所述气液分布器为内径50mm的盘式分布器，所述盘式分布器的升气管上设置有挡液帽。
进一步的，所述传质强化塔板为筛板、固阀塔板或立体塔板。
进一步的，所述传质强化塔板的数量为1-5个。
进一步的，所述强化反应区的高度为500mm。
进一步的，相邻所述传质强化塔板的间距为20mm。
进一步的，每个所述传质强化塔板均含有10-15个传质强化通道，所述传质强化通道的内径为20mm，所述传质强化塔板的传质强化通道的高度为60mm。
进一步的，所述液体入口连接喷淋器。新鲜料液从顶部喷淋下来，在换热区与上升的气相换热，升温后经液体循环出口进入反应器底部，与气相进料一起经所述气液混合器混合均匀，进入反应器。
进一步的，所述传热传质区的高度为900mm。
进一步的，所述液体通道为降液管。能有效均布液体停留时间。
进一步的，所述降液管的高度为50mm。
进一步的，所述换热区的高度为200-500mm，所述换热区内设置有多相换热器。
液体入口进入的是原始废水，由喷淋器喷洒而出，液体入口上部为反应器顶部，设有气体出口，反应器内剩余气体由此排出。
进一步的，所述用于废水氧化的多相强化反应器还包括：设置于所述液体循环出口和所述气液混合器的液体入口之间的液相进料泵、氧气储存罐、预处理装置、冷却装置及尾气处理装置。
本发明还提供一种上述用于废水氧化的多相强化反应器的使用方法，包括：气相进料经由所述气液混合器进入反应器，原料液相从所述液体入口进入，在所述换热区与反应后上升的气相换热，升温后在所述集液盘上聚集，经所述液体循环出口进入所述气液混合器的液体入口，与气相进料一起经所述气液混合器混合均匀进入所述反应器内；气液混合物首先进入所述全混流反应区的环流导筒，由形成的环流增加气液停留时间，使气液相充分接触，，之后所述气液分布器将气液混合物重新混合均匀，以多股流体的方式进入所述强化反应区，气液混合物在所述传质强化塔板的作用下充分混合，将剩余原料反应完全，液体产物由上方的液体出口流出，剩余气体在换热区与原始液相充分换热后，由气体出口排出。
本发明所提供的用于废水氧化的多相强化反应器的有益效果在于：
1.首先，气液混合物经环流导筒能形成气液环流区域，增加了气液停留时间，使气液两相充分接触，气体亦可通过气液分布器分散成均匀的细小气泡，也大大增加了气液接触面积，显著强化了气液传质效率。
2.该多相强化反应器能够将气液相经过多阶段区域充分混合反应，增加气相停留时间，加快气液反应速率，提高气体利用率，提升气液反应效率，循环利用热能，降低能源消耗。
（发明人：罗华勋;巫先坤）