专利名称：一体式悬浮床无机膜反应器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种悬浮床反应器，特别是一体式悬浮床无机膜反应器，用于悬浮态物料的化学反应及固液分离过程，属化工设备。
本一体式悬浮床无机膜反应器含有反应釜、密封盖、物料进口、出口和搅拌装置，釜内还设有无机膜分离组件和滤液出口管，所说的无机膜分离组件包括若干个无机膜管和膜管支撑架，所说的无机膜管可选取陶瓷、金属材料或它们的复合材料膜，各膜管以一定的排列方式固定在支撑架上；膜管的一端通过封板封闭，另一端与滤液出口管相通，滤液出口管可接有真空泵、储罐或其他设备。
以上所说的膜管支撑架是由上下两个环形板及连接两环形板的若干个撑杆组成的环形支架，上、下环形板均布有上下对应的若干个插孔，膜管的两端通过该插孔插接固定于上、下环形板之间，搅拌器伸入环形支架的中心孔内；各膜管的开口端通过导管与滤液出口管相连通。所说的环形支架通过设在上、下环形板外缘的耳板与反应器内壁的上、下托台连接固定或吊装于反应器顶端；各膜管的开口端导管也可通过一个聚液容器或聚液管与滤液出口管相通。
本发明反应器的膜管支撑架还可以是若干对设有插孔的水平条状板，膜管的上下两端通过该孔插接在各对上下对应的条状板之间，膜管的一端封闭，另一端为开口端，各对条状板固定在搅拌轴上并可随轴旋转，膜管的开口端通过导管汇聚并与滤液出口管连接，滤液出口管与反应器动态连接。本方案中，随搅拌轴旋转的膜管和支撑架兼作反应釜内的搅拌器。
膜管支撑架还可以是设有径向撑杆的若干个圈形板，各圈形板的中心通过径向撑杆与搅拌轴固定连接而可随轴旋转，搅拌轴为下端开口的中空管体，若干个无机膜管水平径向固定在圈形支撑架上，膜管的封口端固定在圈形板的内侧，开口端与搅拌轴管体相连并相通，搅拌轴管下端通釜外，兼作滤液出口管。
综上所述，本发明将无机膜分离组件设置于悬浮床反应器的釜内，使悬浮态物料的反应与悬浮物料的固液分离设备合为一体，反应釜内可同时进行物料反应和固液分离，即一边向反应器中连续进料进行反应，一边通过无机膜的筛分作用，将液相物料分离排出。其中，悬浮的固体微粒被膜截留在反应器内并继续参与反应，液相物料则透过无机膜进入膜管内并通过高压或负压流出反应器。搅拌装置使反应器中的悬浮物料一直处于搅动的状态，既能使反应物料均匀混合，充分反应，又可避免无机膜管的表面形成浓差极化层，有效地防止固体催化剂在膜的表面沉积，无机膜能保持较高的渗透通量，从而能延长膜的使用寿命，增加系统的可行性。与现有的分置式膜反应器相比，本发明大大减少了设备投资与操作费用，并且简化了工艺流程。无机膜组件耐高温、耐腐蚀，在高压条件下密封良好，长时间操作无机膜组件及其连接件不损坏，且易于拆卸与更换。可见本发明具有节省设备投资，简化工艺，改善膜分离性能诸多优点。
图3是含有竖直列管条形板支架膜管组件的一体式悬浮床无机膜反应器结构示意图，图4是反应器内俯视状态结构示意图。
图5是含有水平横管圈形板支架膜管组件的一体式悬浮床无机膜反应器结构示意图，图4是反应器内俯视状态结构示意图。
如
图1所示，本一体式悬浮床无机膜反应器有反应釜7、顶盖2，其间加设密封垫圈4，反应釜设有物料进口管5、物料出口管18、接有真空泵16的滤液出口管15，釜内设有无机膜组件，由无机膜管8和支撑架组成。本实施例中，膜管支撑架由圆环形金属支撑板21、24及连接二者的四根支撑杆25(见图2)组成，圆环形金属支撑板21、24通过耳板9用螺栓紧固在反应釜内壁的托台6上。无机膜管8的两端通过圆环形金属支撑板21、24的插接孔固定在两者之间，并通过螺栓、石墨垫片20、石墨垫片22、圆环形金属板19、23紧固。八根无机膜管8均匀地分布在平行的圆环形金属支撑板21、24之间(见图2)。膜管的上端被圆环形金属板23封死，下端通过导管10与圆形聚液容器11相连。圆形聚液容器11通过导管12、法兰13、垫片14、导管15与真空泵16相连。搅拌器1伸入圆环形支撑架的中心孔内。为了防止膜污染，本系统还配有反冲系统17，反冲时，停真空泵16，通过17向膜管内增压，使附着在膜管外侧面上的固体微粒脱离膜面，使无机膜管恢复通量。
图3(参见图4)实施例中，膜管支撑架是以搅拌轴1为中心对称设置的条状支撑板，该条状支撑板上下对应，成对设置。无机膜管8的两端分别插接于上下条状支撑板34、30之间，并通过螺栓、石墨垫片35、31、金属板36、32紧固。无机膜管的上端被金属板36封死，下端通过导管10、聚液管33与滤液出口管15连接。滤液出口管15通过动态密封组件37与反应器底部相连，并连接到真空泵16上。条状金属板34、30是平行的，并且固定在搅拌轴1上。无机膜管8竖直排列。釜内条状支撑板及膜管的数量可根据需要设置。搅拌轴1带动无机膜管及支撑架一起转动，代替搅拌桨的作用，因此本例省去了搅拌桨。这样，无机膜管就将反应器分为反应腔与分离腔。
图5(参见图6)实施例中，膜管支撑架是由四个圈形支撑板43和径向撑杆48组成，图6表示本例每个圈形支撑板43设有三个撑杆48。搅拌轴1下端为中空管体，每个圈形支架上固定有三个无机膜管8；膜管的外端通过螺栓、石墨垫片45、金属板44、46固定在圈形圈形架43的内侧，该管端被金属板44封口。膜管的内端通过石墨垫片41、金属板40、42锁紧，并通过导管49与搅拌轴1的中空管体相连并相通。搅拌轴下端通釜外，装有动态密封组件47，并与真空泵16连接。本实例中无机膜组件随搅拌轴1一同旋转，起到搅拌作用，同时还安装了搅拌桨1-1，使悬浮物料搅动更充分。
权利要求
1.一体式悬浮床无机膜反应器，含有反应釜、密封盖、物料进口、出口和搅拌装置，其特征是釜内还设有无机膜分离组件和滤液出口管，所说的无机膜分离组件包括若干个无机膜管和膜管支撑架，各膜管以一定的排列方式固定在支撑架上；膜管的一端通过封板封闭，另一端与滤液出口管相通。
2.根据权利要求1所述的一体式悬浮床无机膜反应器，其特征在于所说的膜管支撑架是由上下两个环形板及连接两环形板的若干个撑杆组成的环形支架，上下环形板均布有上下对应的若干个插孔，膜管的两端通过该插孔插接固定于上、下环形板之间，各膜管的开口端通过导管与滤液出口管相连通。
3.根据权利要求2所述的一体式悬浮床无机膜反应器，其特征在于所说的环形支架通过上、下环形板外缘的耳板固定在反应器内壁的上、下托台上。
4.根据权利要求2所述的一体式悬浮床无机膜反应器，其特征在于所说的环形支架吊装于反应器顶端。
5.根据权利要求2所述的一体式悬浮床无机膜反应器，其特征在于膜管开口端的各导管通过一个聚液容器或聚液管与滤液出口管相通。
6.根据权利要求1所述的一体式悬浮床无机膜反应器，其特征在于所说的膜管支撑架是若干对设有插孔的水平条状板，膜管的上下两端通过该插孔插接在各对上下对应的条状板之间，各对条状板固定在搅拌轴上并可随轴旋转，膜管的开口端通过导管汇聚并与滤液出口管连接，滤液出口管与反应器动态连接。
7.根据权利要求1所述的一体式悬浮床无机膜反应器，其特征在于膜管支撑架是设有径向撑杆的若干个圈形板，各圈形板的中心通过径向撑杆与搅拌轴固定连接而可随轴旋转，搅拌轴为下端开口的中空管体，若干个无机膜管水平径向固定在圈形支撑架上，膜管的封口端固定在圈形板的内侧，开口端与搅拌轴管体相连并相通，搅拌轴管下端通釜外，兼作滤液出口管。
8.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7所述的一体式悬浮床无机膜反应器，其特征在于无机膜管可选取陶瓷、金属材料或它们的复合材料膜。
全文摘要
本发明涉及一体式悬浮床无机膜反应器，用于液固、液液固、气液固等多相反应的反应物或生成物中含有细小的悬浮颗粒的场合。反应釜设有物料进、出口和搅拌装置，釜内还设有由若干个无机膜管和膜管支撑架组成的无机膜分离组件，各膜管以一定的排列方式固定在支撑架上；膜管的一端通过封板封闭，另一端与滤液出口管相通。膜管选取陶瓷、金属材料或它们的复合材料膜。膜管在釜内可根据支架的结构有竖直固定，竖直旋转或水平旋转等多种排列方式。本反应器使物料反应和悬浮物料的固液分离在同一设备中连续完成，边进料反应，边分离输出滤液，具有设备简化，占地面积小，流程短，能耗小，投资省的优点。
文档编号B01J8/10GK1403189SQ02138439
公开日2003年3月19日 申请日期2002年10月15日 优先权日2002年10月15日
发明者徐南平, 张利雄, 邢卫红, 陈日志 申请人:南京工业大学