专利名称：填球滚筒式万能反应器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种万能反应器，它不仅适用于大多数化学反应，也适用于不同状态物质相与相之间的传质过程，尤其是能较好的解决，许多类型反应塔，反应釜难以解决的问题。
目前，众多的反应器都或多或少的存在阻力大，易淤塞，搅拌不均、结垢、堵塞、催化效率不高、配套设备多、能耗大、连续化、自动化操作受限等问题。从化学动力的角度看，化学反应速度与反应物浓度的乘方成正比，与生成物浓度的乘方成反比，现有搅拌器的效果基本上仅能使物料作有序运动，故而物料分子团间的相对运动速度和幅度都并不大，一个化学反应发生后，若生成物不能迅速散开，它就会包裹在反应物分子团的表面，造成微观环境范围内反应物的浓度小，生成物的浓度大，从而阻碍反应的顺利进行。另由于反应器结垢这个难题的存在，限制了人们在单元操作中对提高浓度和温度等手段的充分使用。
本发明的目的是提供一种填球滚筒式万能反应器，它能很好的解决物料的充分搅拌、防止反应器结垢、防止催化剂失活、在反应过程中同时进行粉碎、在一个反应器内依次进行几步反应、简捷的进出料、高效加热、冷却等问题，该反应器尤其适用于有气相参与反应的作用过程，它具有接触界面大、系统阻力小、不淤塞填料、集几项功能于一体、运转费用低等特点。
本发明的目的是这样实现的在一个滚筒内装填有一定量的搅和球或降落球，球的大小、轻重、形状、材质等须根据物料在反应过程中的需要专门选用，对需使用固相催剂的反应，搅和球的表面需做成凹凸状，将催化剂植于凹入部，以免磨损，滚筒用栅栏或可以启闭的隔板分隔成若干节，每节可以单独加料、控制温度等进行单元操作，在滚筒各节的壁上开设有窗口，以便检修反应器和更换搅和球，滚筒壁上设有搅和翅或抛球斗，滚筒置于外套或水槽内，外套、水槽内装有一定量的水，控制水位，使其产生的浮力与滚筒的重力基本平衡，以减少转动滚筒的能耗，滚筒与外套的结合部用密封圈封住，防止夹套内的水外泄，若反应器的各节需单独控制温度，须将夹套对应滚筒的分节也分隔成若干格，格与格之间用密封圈封住。在滚筒最末一节封头上靠筒壁部位开设有出料口，若物料较易结垢，滚筒的封头就不宜与滚筒联成一体，让滚筒与封头之间有相对运动，使之能刮除出料口处的结垢物，滚筒的倾斜度可作调节，加大斜度，物料的流动速度相应加快，出料也快。当滚筒内已加入物料，滚筒按设定的速度转动起来，搅和翅便会划动搅和球和物料，使之在滚筒内翻滚，由于各部位的每个球都在作移动和旋转的合成运动，且速度、幅度较大，方向又不一致，因而球的快速运动会带动物料一起作杂乱无章的运动，使物料分子团间的相对运动速度和幅度都很大，起到搅匀作用，并通过物料间的冲撞为反应提供能量，搅和球在运动过程中对滚筒有较强的摩擦作用，因而滚筒不存在结垢的问题，若使用硬度高、重量大的搅和球，则可把反应器作为球磨机，在反应过程中对物料进行粉碎。该反应器用于有气相参与反应的作用过程，滚筒的直径需做得较大，以增加气流在反应器内的滞留时间，滚筒壁上设有抛球斗，滚筒在转动过程中，球载着降落球和吸收剂从滚筒的底部上升到顶部，借助重力和旋转的惯性力将球和吸收剂均匀的从斗中撒出。在滚筒内形成一片片密麻麻的球、液雨帘。降落球需选用重量很轻、耐磨的材料，做成空心球，使之具有飘浮性，以增加球在空中的滞留时间，为增大界面，并让球可携带较多的液体，球面可做有沟槽，当气流穿过球、液雨帘时，气体分子能在最大限度范围内与吸收剂分子接触，并受到冲撞，其中能与吸收剂发生反应的组分和固相成分在此纷纷被捕集。
由于采用上述方案，可以使参加反应的物料作用更充分，从而加快反应速度，提高转化率，利用球对筒壁的摩擦作用，可避免结垢问题。该反应器尤其适用有气相参与反应的作用过程，由于它对气流的阻力较小，接触界面大，两相分子间冲撞力度大，无淤塞问题、可集几项功能干一体，设施简单、运转费用低，因此它不仅工作效率高、而且投资较省。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明用于无气相参与反应类型的反应器纵剖面构造图。
图2是本发明用于有气相参与反应类型的反应器纵剖面构造图。
图3是本发明用于燃煤炉窑烟气脱硫、脱硝及消烟除尘的实施例纵剖面构造图。
图中1.滚筒 2.外套 3.栅栏 4.搅和球 5.降落球 6.搅和翅 7.抛球斗8.传动齿轮 9.密封圈 10.进料口 11.出料口 12.加热(或冷却)进汽(水)管13.夹套水排放管 14.催化剂 15.气流入口 16.气流出口 17.滚筒静止封头18.水槽 19.出料接收斗 20.滚筒窗口在图1中，滚筒(1)置于外套(2)之内，滚筒与外套间的夹套内装有一定水位的水，使浮力与滚筒的重力基本平衡，滚筒与外套的结合部用密封圈(9)加以密封，滚筒壁上设有搅和翅(6)，滚筒内搅和球(4)的装量占滚筒容积的1/2～2/3，若反应过程使用的催化剂(14)是固态的，须将催化剂植于搅合球的凹入部，滚筒两端设有传动齿轮(8)，外套上设有加热(或冷却)进汽(水)口(12)，滚筒用栅栏(3)或可启闭的隔板分隔成若干节，进料端为首节，出料端为末节，每节可单设进料口(10)，对应滚筒的各节，可以用密封圈将夹套也分隔成若干格，使每节可单独调控温度，出料口(11)设在滚筒末节封头紧靠筒壁的位置，出料口可设置多个，并装上阀门，抬高滚筒进料端可加大滚筒的倾斜度，斜度越大，物料在筒内流动的速度越快，出料也越快。
在图3中，将该发明用于燃煤炉窑烟气脱硫、脱硝及消烟除尘实施例中，滚筒(1)的直径需相对做得较大，为气流入口(15)直径为3～10倍，滚筒置于盛满水的水槽(18)之内，滚筒壁上设若干个抛球斗(7)，其数量、大小、形状需根据抛球密度的要求来确定，密度越大，界面越大，但对气流的阻力相应也越大，滚筒内填装降落球(5)的数量以运转中球斗能装满为限，尽可能大的在滚筒内给气流过往留出通道，滚筒用栅栏(3)分隔成若干节，每节长0.5～3米，节数根据烟气治理程度的需求来确定，必要时可将多个反应器串联或并联起来使用，在滚筒第一节设有脱硫剂进料口(10)，烟气从设在末节的气流入口(15)进，穿过滚筒，从设在首节的气流出口(16)出，滚筒外部上方设有冷却水喷淋管(12)，滚筒两端设有转动齿轮(8)，滚筒末节的直径需比前节直径大5～20厘米，长度要求较短，只需20～50厘米，不装填降落球，在该节设有出料接收斗(19)，筒壁上设有抛料斗(7)，用于将吸收剂和料渣抛起，送入出料接收斗内。各节均设有窗口，以便检修、换球。该实施例用于大中型炉窑宜选用氯水作脱硫剂，反应如下
气流中的烟尘等固相成份在滚筒内也一并被吸收剂捕集而除去。采用此法尽管所需的配套设施较多，运转费用较高，但生成物是氟肥，无二次污染的后顾之忧。该实施例用于中小型炉窑宜选用石灰水作脱硫剂，反应如下
气流中的烟尘等固相成份在滚筒内也一并被吸收剂捕集而除去。小炉窑的烟气不必作预处理，石灰水的浓度可不必很大，但量需较大，以降低烟气温度。采用此法尽管会产生一些废渣，但对单个小炉窑来说，量并不大，而其优点是一个反应器就能集脱硫、脱硝、消烟除尘、降温、排渣等几项功能于一体，设施简单，运转费用低，无人化操作，设备可以做导很小，特别是由于脱硫剂进出反应器的周期较长，吸收烟气的缓冲容量较大，它尤其适用于烟气浓度波动很大的餐饮、小锅炉等小型炉灶，甚至家庭使用的小炉子。
权利要求
1.一种填球滚筒式万能反应器。在滚筒的内壁上设有搅和翅或抛球斗，滚筒内装填有数量适中的搅和球或降落球，滚筒用栅栏或可启闭的隔板分隔成若干节，滚筒置于外套或水槽内，滚筒的倾斜度可以调节，其特征是滚筒内的反应物会随着滚筒的转动而翻滚，并受到搅和，尤其是能使物料分子团间的相对运动速度和幅度都极大的增加，滚筒在转动过程中不断抛出的降落球和吸收剂会形成一片片球、液雨帘，极大的增大接触界面，并对通过滚筒的气流产生较强的冲撞作用。
2.根据权利要求1所述的反应器，其特征是无气相参与反应类型的反应器，其滚筒直径相对较小，滚筒壁上设有搅和翅，翅板的高度和间距的设定要以能充分搅动物料和球为准，搅和球的重量、形状、大小、材质等参数依物料的特征而定。粘度较大的物料宜使用重量较大，形状特殊的异形球，反应过程中物料需粉碎时，须选用硬度高、重量大的球，搅和球的装量占滚筒容积的1/2～2/3。
3.根据权利要求1所述的反应器，其特征是对需催化的反应，若使用的催化剂是固态的，搅和球表面需做成凹凸状，凸出部分用耐磨材料制成，将催化剂植于凹入部，凹入部大小、深浅的尺寸需以避免催化剂受到其他球的直接摩擦为准。
4.根据权利要求1所述的反应器，其特征是有气相参与反应类型的反应器，其直径相对较大，为气流入口直径的3～10倍，以降低气流在滚筒内的流速，在滚筒壁上设有抛球斗，斗的形状、大小、间距等参数根据反应过程所需的球、液雨密度和对气流的阻力指数等确定，降落球需选用耐磨、较轻的材料，做成空心球，使其具有飘浮性，以增加球在空中的滞留时间，球的表面带有沟槽，以增大界面，并能携带较多的吸收剂。
5.根据权利要求1所述的反应器，其特征是滚筒用栅栏或可启闭的隔板分隔成若干节，各节可单设加料口，可单独调控温度，物料在节与节间的流动主要通过调节滚筒的倾斜度来控制。
6.根据权利要求1所述的反应器，其特征是滚筒置于外套或水槽内，滚筒与外套之间的夹层作为加热或冷却的夹套，外套与滚筒的结合部用密封圈封住，各节需单独调控温度的反应器，对应滚筒的各节，夹套也用密封圈分隔成若干格，夹套和水槽的水位可以调节，使其浮力与滚筒的重力基本平衡，以减少转动滚筒的能耗。
7.根据权利要求1所述的反应器，其特征是在滚筒末节封头上靠筒壁处设有出料口，出料口的大小可以调节，若物料较易结垢，堵塞山料口，采用的反应器其末节的封头就不能与滚筒联为一体，让滚筒与封头之间的缝隙作为出料口，滚筒转动起来与封头间便有相对运动，封头边缘上留有两处凸出部，作为刮刀，使之能不断刮除出料口处的结垢物。
8.根据权利要求1所述的反应器，其特征是滚筒的各节均而设有窗口，外套由上下两片合成，或只用下片作为水槽，以便安装，检修和更换滚筒内的填球。
9.根据权利要求1所述的反应器，其特征是该反应器用于中小型燃煤炉窑烟气的脱硫、脱硝和消烟除尘，采用石灰水作为吸收剂，在滚筒第一节有控制的按反应计量比加入石灰水，在末节控制吸收剂的PH值在7以下，使之既要防止设备处于酸性介质下受到腐蚀，又要尽可能少的产生碳酸钙废渣。
10.根据权利要求1所述的反应器，其特征是该反应器用于大中型燃煤炉窑烟气的脱硫、脱硝和消烟除尘，采用氨水作吸收剂，在滚筒的第一节有控制的按反应计量比加入氨水，在末节控制氨水略微过量，以使能提高吸收率，并防止设备处于酸性介质下受到腐蚀。
全文摘要
一种填球滚筒式万能反应器,在滚筒内装有搅和球或降落球,滚筒壁上设有搅和翅或抛球斗,滚筒用栅栏分隔成若干节,滚筒置于盛有水的外套或水槽内。转动滚筒球便会产生搅拌作用,从而最大限度提高物料分子闭间的相对运动速度,使反应物、生成物速聚速散,始终保持一个浓度相对稳定的微观环境。该反应器用于液－气反应,对气流阻力小,滞留时间长,降落球和吸收剂在被抛落过程中能形成球、液雨帘,使接触界面和冲撞力度加大,该反应器尤其适用于烟气的脱硫、消烟除尘。
文档编号B01J8/10GK1257749SQ9910437
公开日2000年6月28日 申请日期1999年4月25日 优先权日1999年4月25日
发明者章华正 申请人:章华正