专利名称：复相流光放电氧化液相溶质反应器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及等离子体化学领域，特别是在富氧环境下依靠流光放电产生非热等离子体氧化液相中溶质的反应器。
背景技术：
采用氨法脱除烟气中二氧化硫时，在反应器内生成亚硫酸盐类，然后需经氧化处理将四价硫氧化为六价。目前，对于所述的氧化处理方法，其一是采用压缩空气液相鼓泡法将溶液中的四价硫氧化为六价；其二是采用磷酸或硫酸将四价硫取代出来，生成的高浓度二氧化硫可用催化法氧化为硫酸，这里简称为取代法；其三是采用放电法氧化溶液中的污染物，使用内径21.7毫米、高260毫米容器装有含2.5毫摩尔苯乙酮污染物水溶液，在水中进行60瓦脉冲放电，需20多分钟方可降解到1毫摩尔，能量效率约为6.7微摩尔苯乙酮/瓦时。上述三种方法中鼓泡法反应器体积大、反应时间长；取代法流程长；放电法能量效率低。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种复相流光放电氧化液相溶质反应器，该反应器具有体积小、能耗低、反应时间及反应流程短等优点。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为复相流光放电氧化液相溶质反应器由待处理液体输入管、含氧气体输入管、含氧气源泵、气液混合管、喷雾器、反应器壳体、放电极、接地极、高压连接线、接线箱、高压电源、绝缘盖、干气引进窗、脱雾器、尾气输出管、循环气输送管、循环气泵、生成液罐、生成液输出管、冷却液输入管、冷却液输入泵、冷却液输出管、液阀和气阀等部分组成。待处理液体输入管和含氧气体输入管上分别装有液阀和气阀，含氧气源泵与含氧气体输入管连接，气液混合管的上端分别与待处理液体输入管和含氧气体输入管连接，所述气液混合管的下端与位于反应器壳体内上部的喷雾器相连接，在反应器壳体内的中部安装有放电极和接地极构成流光放电反应区，放电极通过高压连接线与高压电源连接，在高压连接线穿过反应器壳体的位置上设有接线箱，在接线箱内装有绝缘盖和干气引进窗，在引入干气的管道上装有气阀，在反应器壳体的下部设置有冷却液输入管，在该管道上连接有冷却液输入泵，冷却液输出管位于反应器壳体内的中部，在所述反应器壳体的底部连接有生成液罐，装有液阀的生成液输出管与生成液罐连接，在反应器壳体的一侧连接有脱雾器，装有气阀的尾气输出管与脱雾器连接，循环气输送管与尾气输送管连接，在循环气输送管上设有气阀和循环气泵，所述循环气输送管与气液混合管连接。所述电源为直流与高频交流叠加而成。所述含氧气体输入管内输送的气体为空气或一定纯度的氧气。所述放电极平行于气液混合流动方向设置，其形状为米字形锯齿线、十字形锯齿线或星形线中的一种。所述接地极的形状为平板或型板，当接地极为平板时，放电极均布在接地极板中间；当接地极为型板时，其布置形式为圆筒并列、蜂窝状并列、矩形密集圆筒并列、六角形密集圆筒并列或圆形密集圆筒并列等形式中的一种，放电极位于接地极的中心轴线位置。所述接地极朝向放电极的表面为光滑平面，或光滑多孔面，或敷有易沾湿、耐腐蚀、高比表面积衬物。
本实用新型所公开的流光放电氧化液相溶质反应器与现有的三种氧化液相溶质方法相比较，有如下的有益效果依靠流光放电产生非热等离子体氧化液相溶质，在烟气含氧量不及空气的三分之一的条件下，已能产生良好的脱硫效果，本实用新型在高温富氧气体中放电，自由基产额高，OH自由基在液相中引发链反应将四价硫氧化为六价，加之溶解氧浓度高，对液相中四价硫氧化的效果更好，有益于减小反应器体积，降低能耗，而且反应时间及反应流程短。
图1为复相流光放电氧化液相溶质反应器结构示意图；
图2为并联线-板结构放电系统示意图；图3为矩形截面并联线-筒结构放电系统示意图；图4为并联线-蜂窝结构放电系统示意图；图5为矩形截面线-筒密集结构放电系统示意图；图6为六角形截面线-筒密集结构放电系统示意图；图7为圆形截面线-筒密集结构放电系统示意图。
具体实施方式
1温度为40℃的SO2与当量氨及水反应生成的溶液含硫浓度为0.45mol/100cc，以5.0kg/s的流量从液体输入管1进入气液混合管4，含氧量为99％的气体以0.1m3/kg的气液比由含氧气体输入管2进入气液混合管4，经混合后的含氧液体由喷雾器5喷入反应器壳体6内，雾滴中位径为50μ，反应区长3.0m，宽2.0m，高2.3m，放电系统为1288个并联线筒结构，如图3所示，有四个反应段，接地极8分为四段，用沸石块制成，型块长宽各1m，厚0.5m，均布16×16个半径25mm的筒，每段用2×3个型块并列组成，段间筒对准，距离为100mm，放置上下接线的放电极支架，四条上下连杆在每段占16个圆筒位置，支撑杆每段占72个位置，冷却水管占640个位置。反应区装设放电极7共5152根，其形状为米字形锯齿线，线长500mm，放电极7通过高压连接线8与高压电源11连接，在所述高压连接线8穿过反应器壳体6的位置设有接线箱10，在该接线箱10内设有绝缘盖12和干气引进窗13，由含氧气体输入管2通过气阀24b引入干气以保护高压系统的绝缘，接入放电极7的高压电源11为10kv直流与峰对峰1.5KV频率为30KHz的交流电压叠加，总放电功率为290KW，经流光放电处理后的溶液含(NH4)2SO4正盐比率为99.5％，该溶液流入生成液罐18，所述生成液温度升高约30℃，适量由生成液输出管19流出送去脱水，以保持反应器内液流平衡。复相流光放电反应器内气体为纯度99％的氧气，耗量为1300kg/h，处理的亚硫酸铵溶液量相当于处理1200000Nm3/h含1500ppmSO2的烟气，能耗相当于0.24Wh/Nm3，能量效率为0.28摩尔硫/Wh。在被处理溶液接近饱和浓度时，通过冷却液输入泵21由冷却液输入管20向反应器壳体6内输入冷却水，以吸收反应产生的热量，然后由冷却液输出管22排出反应器壳体6外，循环冷却水量为180m3/h。本实施方式对待处理液体进行氧化处理使用纯度为99％的氧气，开启循环气泵17和气阀24c，关闭气阀24d，使反应器壳体6内的氧气经过脱雾器14脱雾后由循环气输送管16送入气液混合管4中循环使用。生产纯度为99％氧气和冷却的能耗尚未计入。
具体实施方式
2温度为35℃的SO2与当量氨及水反应生成的溶液含硫浓度为0.47mol/100cc，以0.75kg/s的流量和0.1m3(空气)/kg(液)的气液比在管道内混合，喷入复相流光放电反应器，雾滴中位径为50μ，反应器矩形截面长11.3m，宽9.04m，接地极为200个不锈钢筒组成的并列圆筒接地极，如图3所示，圆筒高2m，内径210mm，壁厚3mm，内有厚5mm堇青石衬里，放电极为米字形锯齿线，长2m，接入放电极的高压电为20KV直流与峰对峰7.5KV频率为30KHz的交流电压叠加，总放电功率为200KW，处理后的溶液含(NH4)2SO4正盐比率为99.5％，待处理液体的预处理系统采用空气氧化处理，关闭循环气泵17和气阀24c，反应后的尾气经脱雾器14脱雾后由尾气输出管15排出。处理的亚硫酸铵溶液量相当于处理190000Nm3/h含1500ppmSO2的烟气，能耗相当于1.05Wh/Nm3，能量效率为0.063摩尔硫/Wh。
具体实施方式
3温度为40℃的S02与当量氨及水反应生成的溶液含硫浓度为0.18mol/100cc(水)，以5.0kg/s的流量和0.1m3(99％氧气)/kg(液)的气液比在管道内混合，喷入复相流光放电反应器，雾滴中位径为50μ，反应区结构与具体实施方式
1相同，不同之处是在反应区内装设5792根放电极，接入放电极的高压电为10KV直流与峰对峰1.35KV频率为30KHz的交流电压叠加，总放电功率为116KW，处理后的溶液含(NH4)2SO4正盐比率为99.5％。复相流光放电反应器内气体为纯度99％的氧气，耗量为520kg/h。处理后的亚硫酸铵溶液量相当于处理含480000Nm3/h含1500ppmSO2的烟气，能耗相当于0.24Wh/Nm3，能量效率约为0.28摩尔硫/Wh。在无冷却条件下，放电处理后，所述生成液浓缩至0.22mol/100cc(水)，未出现结晶，温度升高约30℃，送去脱水。生产纯度为99％氧气的能耗尚未计入。
权利要求1.一种复相流光放电氧化液相溶质反应器，包括待处理液体输入管(1)、反应器壳体(6)、放电极(7)、接地极(8)、电源(11)、生成液罐(18)、生成液输出管(19)、液阀(23)和气阀(24)，其特征在于还包括含氧气体输入管(2)、含氧气源泵(3)、气液混合管(4)、喷雾器(5)、高压连接线(9)、接线箱(10)、绝缘盖(12)、干气引进窗(13)、脱雾器(14)、尾气输出管(15)、循环气输送管(16)、循环气泵(17)、冷却液输入管(20)、冷却液输入泵(21)和冷却液输出管(22)；待处理液体输入管(1)和含氧气体输入管(2)上分别装有液阀(23a)和气阀(24a)，含氧气源泵(3)与含氧气体输入管(2)连接，气液混合管(4)的上端分别与待处理液体输入管(1)和含氧气体输入管(2)连接，所述气液混合管(4)的下端与位于反应器壳体(6)内上部的喷雾器(5)相连接，在反应器壳体(6)内的中部安装有放电极(7)和接地极(8)构成流光放电反应区，放电极(7)通过高压连接线(9)与高压电源(11)连接，在高压连接线(9)穿过反应器壳体(6)的位置上设有接线箱(10)，在接线箱(10)内装有绝缘盖(12)和干气引进窗(13)，在引入干气的管道上装有气阀(24b)，在反应器壳体(6)的下部设置有冷却液输入管(20)，在该管道上连接有冷却液输入泵(21)，冷却液输出管(22)位于反应器壳体(6)内的中部，在所述反应器壳体(6)的底部连接有生成液罐(18)，装有液阀(23b)的生成液输出管(19)与生成液罐(18)连接，在反应器壳体(6)的一侧连接有脱雾器(14)，装有气阀(24d)的尾气输出管(15)与脱雾器(14)连接，循环气输送管(16)与尾气输出管(15)连接，在循环气输送管(16)上设有气阀(24c)和循环气泵(17)，所述循环气输送管(16)与气液混合管(4)连接。
2.根据权利要求1所述的复相流光放电氧化液相溶质反应器，其特征在于所述电源(11)为直流基压与高频交流叠加而成。
3.根据权利要求1所述的复相流光放电氧化液相溶质反应器，其特征在于所述含氧气体输入管(2)内输送的气体为空气或一定纯度的氧气。
4.根据权利要求1所述的复相流光放电氧化液相溶质反应器，其特征在于所述放电极(7)平行于气液混合流动方向设置，其形状为米字形锯齿线、十字形锯齿线或星形线中的一种。
5.根据权利要求1所述的复相流光放电氧化液相溶质反应器，其特征在于所述接地极(8)的形状为平板或型板，当接地极(8)为平板时，放电极(7)均布在接地极板(8)中间；当接地极(8)为型板时，其布置形式为圆筒并列、蜂窝状并列、矩形密集圆筒并列、六角形密集圆筒并列或圆形密集圆筒并列等形式中的一种，放电极(7)位于接地极(8)的中心轴线位置。
6.根据权利要求1所述的复相流光放电氧化液相溶质反应器，其特征在于所述接地极(8)朝向放电极(7)的表面为光滑平面，或光滑多孔面，或敷有易沾湿、耐腐蚀、高比表面积衬物。
专利摘要本实用新型公开了一种复相流光放电氧化液相溶质反应器，该反应器由待处理液体输入管、含氧气体输入管、气液混合管、喷雾器、流光放电反应系统、尾气及循环气输送系统、生成液输出系统、冷却液循环系统等部分组成。对待处理液体的氧化处理使用空气或具有一定纯度的氧气，流光放电反应系统所使用的高压电源为直流与高频交流叠加而成，位于流光放电反应区的放电极和接地极有良好的极配。本实用新型提供的复相流光放电氧化液相溶质反应器是在高温富氧条件下依靠流光放电产生非热等离子体氧化液相溶质，所述反应器具有体积小、能耗低、反应时间及反应流程短等优点。
文档编号B01D53/74GK2547392SQ0223352
公开日2003年4月30日 申请日期2002年4月29日 优先权日2002年4月29日
发明者李瑞年, 张鸿迪, 徐光 , 冯肇霖, 王毅, 谢有畅, 朱月香, 尉继英 申请人:广东杰特科技发展有限公司