Реактор фотохимического окисления с использованием газа окислителя

 

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°

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН ( (l9l SU (Ill

ЗЦ1) С 02 Г 1/34 (ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ

К АВТОРО-1ОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (Ф (в

М

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ (21) 3540629/23-26 (22) 14.01.83 (46) 23.04.84;Бюл. Ф 15 (72) А.В.Блохина, Г.Л.Вакс, В.А.Кожемякин, Л.Н.Молоткова, Г.Г.Noрозов и Б.И.Рощин (71) Государственный ордена Октябрьской Революции научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности (53) 628. 16(088.8) (56) 1. Патент Франции Р 2167782, кл. С 02 С 5/02, 1973. (54) (57) 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 инте(сификации процесса окисления за счет обеспе- чения мелкодисперсной газовой фазы в жидкости, газараспределительное 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 переЖ менной конусностью каждой части, считая от вершины 15-40, 45-60 и

65-120.

1087469

Изобретение относится к химичес- > кому машиностроению и может быть использовано для глубокого окисления органических соединений в сточных водах предприятий цветной металлур- 5 гии и химической промышленности, а также для интенсификации химических процессов, связанных с окислительновосстановительными реакциями.

Известно устройство для очистки сточных вод фотоокислением, содержащее цилиндрическую емкость, вдоль оси которой расположена лампа ультрафиолетового излучения, помещенная в кварцевом стакане, омываемым жидкостью. Газ через дырчатый газораспределитель поступает в нижнюю часть емкости и барботирует вдоль чехла

УФ-лампы P j .

Однако при барботаже происходит неполное использование газа-окислителя и ультрафиолетового излучения из-за недостаточно эффективного перемешивания и малой поверхности контакта газа с жидкостью в связи с образо-2 ванием крупных пузырьков газа, поэтому производительность апдарата недостаточна.

Целью изобретенця является интенсификация процесса окисления орга- ЗО нических соединений в водной фазе за счет обеспечения мелкодисперсной газовой фазь> в жидкости.

Эта цель достигается тем, что в реакторе, включающем емкость, внутри которого расположена ампула с лампой ультрафиолетового излучения и газораспределительное устройство с подводящим патрубком, расположенное

4О под ампулой, газораспределительное устройство выполнено в виде неподвижной турбины из двух дисков с пслуцилиндрическими лопатками, снабженной аэродинамическим конусом, осно45 вание которого закреплено на внутренней поверхности верхнего диска турбинь>, а вершина расположена в подводящем патрубке, при этом аэродинамический конус выполнен из трех частей

5О с переменной конусностью каждан части, считая от вершины 15 — 40, 45 — 60 и 65 — 120, Газораспределительное устройство, выполненное в виде неподвижной турбины 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 иэмельчение 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 нижа них пределов: 15, 45 и 65 приводит к ухудшению условий равномерного диспергирования из-за недостаточного сжатия струи воздуха„ а конусность каждой части более верхних пределов

О

40, 60 и 120 не улучшает условия диспергирования при од»овременно конструктивном усложнении газораспределитепьного устройства.

Выполнение газораспределительного устройства 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, продольный разрез, на фиг.3 — разрез А-А на фиг.2.

1087469

Реактор представляет собой цилиндрическую емкость 1, по центру которой в кварцевой ампуле 2 помещен источник 3 УФ-излучения. Под кварцевой ампулой размещается газораспредели- 5 тельное устройство 4. Рабочий элемент гаэораспределительного устройства выполнен в виде неподвижной турбины с полуцилиндрическими лопатками 5, снабженной аэродинамическим ко- 1О нусом 6, основание которого закреплено на внутренней поверхности верхнего диска 7, а вершина расположена в подводящем патрубке 8, при этом конус выполнен иэ трех частей с переменной конусностью каждой части соответственно 15-40, 45-60 и 65-120.

О

Пределы конусности выбраны для равномерного 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 постоянного уровня, обусловленного сливным патрубком 10. Гаэ-окисли- 30 тель (в данном случае озоно-воэдушная смесь) подводится через патрубок 8 в гаэораспределитель 4, Устройство работает следующим образом.

Поток газа-окислителя подается на вершину аэродинамического конуса 6, выполненного с переменной конусностью о

15-40, 45-60 и 65-120, равномерно сжи-, мается, что приводит к увеличению его скоро"ти 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 иэ 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 максут.

1087469

I087469

1087469

Составитель Л.Суханова

Техред Л. Бабинец Корректор С. Шекмар

Редактор Н.Егорова

3аказ 2571/19.Тираж 8б7 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035; Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Филиал ППИ "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4