一种外循环式光化反应设备的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种外循环式光化反应设备，其工艺设备主要为富氧塔、光化反应器、外置光源、冷却器以及温度控制系统组成。外置富氧塔可以减少气泡对光能的吸收损失，提高效率。外置光源的设计利于反应器的扩大、提高了反应设备的耐压程度，进而提高反应液溶氧量，利于循环反应，为实现安全、经济、高效的工业化光化反应提供了实践指导。
【专利说明】一种外循环式光化反应设备
【技术领域】
[0001]本设备的光化反应与我们的日常生活息息相关，它与有机合成、生命化学、材料化学、环境化学、染料化学等诸多方面都有着密切的联系，因此本设备有较广的应用范围。
【背景技术】
[0002]光化反应是指物质一般在可见光或紫外线的照射下而产生的化学反应，是由物质的分子吸收光子后所引发的反应。其过程具有良好的选择性，且可在常温常压下进行，因此光化学反应较广泛的用于生活中。但是光化反应目前仍具有以下几个缺点:
[0003]I)光源置于反应内部，不但不利于反应器的扩大，而且具有潜在着火的风险。光源温度高，工作环境恶劣，寿命短；
[0004]2)气体的吸收与光化反应在同一设备内，大量气泡的存在使得光能迅速耗散，催化效率不高，增加经济成本；
[0005]3)由于反应器主体构件为玻璃而且结构复杂，导致操作条件只能在常压下进行，从而使得反应液中氧浓度低，溶剂随尾气排放损耗量大。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是提供一种安全、经济、高效的适合工业化的外循环式光化反应设备。
[0007]光化反应是在光化管里完成，光化管是由半个(或多半个)管子和两个平面组成，其平面侧开有厚石英玻璃的耐压视窗。本设备光源置于反应器外，通过耐压视窗射入光化管内部提供反应能量。反应液在光能作用下与溶解在其中的氧气发生光化反应，反应后液体通过泵的驱动作用进入冷却器，冷却器带走光源辐射传递给反应液的热量，冷却的反应液进入富氧塔，在塔内吸收氧气，富氧反应液再经过循环泵进入到光化管内进行循环反应。其中，I)光化反应管是由金属做成，可以水平放置也可以竖直放置，水平放置时无自重，有利于延长光源寿命；2)外置光源的光通过集光罩的反射经耐压视窗射入反应光化管内部；3)富氧塔可以选择板式或填料式；4)高压操作环境有利于溶剂对于反应后气体的捕集，减少损失。
[0008]本设备的明显优点:1)该外循环式光化反应器内无气泡，使得反应物充分接触，利于反应进行，减少气泡能耗损失和溶剂消耗；2)富氧塔中的吸收可以在高压下进行，该设备的允许压力是3?6个压力，其耐压程度根据石英视窗耐压程度而定；3)由于反应液溶氧量与压力成正比，因此反应液中氧溶量可以提高数倍；4)反应器可以通过增加多组光化管放大，富氧塔只需一个即可，操作安全，温度容易控制；5)操作可以采用一次加料的间歇操作、连续进料以及连续出料的连续操作，适应范围广。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1:本发明外循环式光化反应设备工艺流程图；[0010]VlOl——氧气瓶；PlOl——空气压缩机；T101——富氧塔；P102——循环泵；RlOl——光化反应器；E101——冷却器；F101——光源；F102——反光罩；X101——温度控制；K101——电控开关；E102——冷阱
【具体实施方式】
[0011]下面结合图1对本外循环式光化反应设备作详细的叙述，可以进一步理解本发明，但下述实例并不是对本发明的限定。
[0012]将20L的反应液采用连续1.25L/hr进料方式注入光化反应器RlOl中，外置光源FlOl通过F102反光罩的反射由RlOl平面侧的耐压视窗入射至反应器内，为光化反应提供能量。外置光源强度由温度控制XlOl根据反应需求进行调节。氧气通过空气压缩机PlOl进入富氧塔T101，经循环泵P102进入光化反应器参与光化反应。其中，反应器中反应后的料液经过冷却器ElOl —部分作为产品收集，另一部分进入到富氧塔再次与氧气接触经过循环泵P102进入光化反应器参与循环反应。该外循环式光化反应整个反应周期为20h/批，操作压力为3个大气压，而普通玻璃的反应容积仅为2L，其反应周期为38h/批。
【权利要求】
1.本发明外循环式光化反应设备，其工艺流程操作为: (1)将反应料液注入光化反应器，即光化管里； (2)氧气经过富氧塔进入光化管内进行反应； (3)外置光源的光通过集光罩的反射经耐压视窗射入反应器光化管，为反应提供能量; (4)光化管中反应后的反应液经过冷却器冷却，一部分得到产物回收，另一部分进入富氧塔参与循环反应； (5)富氧塔中的反应液与氧气充分接触后，在循环泵的作用下进入反应器光化管循环反应。
2.根据权利要求1所述，上述步骤(I)中的进料方式可以为一次进料的间歇操作、连续进料以及连续出料的连续操作。光化管由半个(或多半个)金属管子和两个金属平面组成，其平面侧开有厚石英玻璃的耐压视窗。半圆柱金属管和两个金属面板通过橡胶垫和螺栓连接构成，两个金属板之间夹有厚石英玻璃作为耐压视窗，相邻耐压视窗间距可根据具体需要调节。光化管可以水平放置也可以竖直放置。
3.根据权利要求1所述，上述步骤(2)中气体可以为氧气也可以为空气。外置外置富氧塔，使得氧气与反应液在富氧塔中充分接触，减少气泡在光化反应器中对光能的吸收。
4.根据权利要求1所述，上述步骤(3)中外置光源可由温度控制系统根据反应需求进行调节，外置光源简单、安全，易于放大。
5.根据权利要求1所述，上述步骤(4)中的富氧塔可以选择板式或者填料式。
【文档编号】B01J19/08GK103657562SQ201210358846
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月25日 优先权日:2012年9月25日
【发明者】李 瑞, 刘六军, 李欣茹, 续艳, 程毅, 何亮 申请人:北京林业大学