自流膜式光化学反应器的制作方法

本实用新型涉及光化学反应器，具体地涉及一种自流膜式光化学反应器。

背景技术：

光化学反应，尤其是采用波长为200～400nm紫外光进行的光化学反应，在医药化工领域中具有广泛应用。例如工业上维生素D3的合成，中间体7- 脱氢胆固醇经紫外光照射后，转变为维生素D3前体，再经热异构化后转变为维生素D3。实际生产中，光化学反应器种类多样，有间歇反应器，也有连续反应器。但由于紫外光波长短，穿透力较弱，这些反应器在使用过程中均存在一定缺陷。例如能耗高、效率低下、过度照射产生杂质等。

因此，需要提供一种具有高的光透过率，具有高的光催化效率，且不易产生由多度照射而带来的杂质，并且具有低能耗的光化学反应器。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了克服现有技术光化学反应器中存在的光催化效率低，能耗较高，且极易过度照射导致杂质较多等问题，提供一种适用于紫外光光化学反应的反应器，该反应器具有高的光透过率，具有高的光催化效率，且不易产生由过度照射而带来的杂质，并且具有低能耗。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种自流膜式光化学反应器，其中，所述反应器包括反应釜1、溢流槽2、光照装置、气体分布器7；

所述溢流槽2位于反应釜1的内部且覆盖反应釜1的上端，且所述溢流槽2与反应釜1的内壁之间存在缝隙，溢流槽2用于装载反应原料；

所述光照装置穿过溢流槽2并设置于反应釜1内，用于提供光化学反应所需的光照；

气体分布器7设置于反应釜1的底部，且处于所述光照装置的下方，用于向反应釜1内通入保护气体。

优选地，所述反应釜1的釜壁与竖直方向的夹角A为0°-30°。

优选地，所述反应釜1的内壁为具有波纹状的凸起6的非平面结构，所述凸起6的宽/高比b：c为1：5-1：1。

优选地，所述反应釜1为带有夹套的反应釜。

优选地，所述溢流槽2的边缘高度为1-10cm，缝隙宽度a为0.1-5mm。

优选地，所述光源装置包括透明容器4和放置于透明容器4内的光源3。

优选地，所述光源3为紫外线光源；所述透明容器4为双层石英玻璃管，双层石英玻璃管的夹层用于通入冷媒介质。

优选地，所述反应器还包括位于反应釜1外部且与反应釜1连通的控温装置5，用于回收反应器中的气态组分，并控制反应温度。

优选地，所述控温装置5为回流冷凝管。

优选地，所述溢流槽2与反应釜1以及溢流槽2与光照装置之间通过法兰连接。

本实用新型中，反应物料输送进入光化学反应器的溢流槽中，物料通过溢流槽与釜壁之间缝隙，沿釜壁流下形成液膜，液膜在紫外光照射下进行反应。本实用新型中，通过在反应釜设置溢流槽，反应物流在釜壁形成液膜，液膜的厚度较薄，能够显著提高紫外光的透过率，提高紫外光光催化反应的催化效率。

本实用新型中，反应釜的内壁为非平面结构，优选呈波纹状的凸起，上述凸起可增大反应釜的内表面积，并增强物流的湍动，强化传质的作用，提高紫外光催化反应的催化效率。

本实用新型中的自流膜式光化学反应器设备简单，且能够实现连续生产，具有低的能耗。

附图说明

图1是本实用新型的自流膜式光化学反应器；

图2是本实用新型自流膜式光化学反应器中溢流槽的局部放大图。

附图标记说明

1 反应釜 2 溢流槽

3 光源 4 透明容器

5 控温装置 6 凸起

7 气体分布器

具体实施方式

本实用新型提供一种自流膜式光化学反应器，其中，所述反应器包括反应釜1、溢流槽2、光照装置、气体分布器7；

所述溢流槽2位于反应釜1的内部且覆盖反应釜1的上端，且所述溢流槽2与反应釜1的内壁之间存在缝隙，溢流槽2用于装载反应原料；

所述光照装置穿过溢流槽2并设置于反应釜1内，用于提供光化学反应所需的光照；

所述气体分布器7设置于反应釜1的底部，且处于所述光照装置的下方，用于向反应釜1内通入保护气体。

进一步地，所述保护气体为惰性气体，优选为氮气。

根据本实用新型，所述反应釜1的釜壁与竖直方向的夹角A为0°-30°。

根据本实用新型，所述反应釜1的内壁为具有波纹状的凸起6的非平面结构，所述凸起6的宽/高比b：c为1：5-1：1。

在反应釜的内壁上设置具有波纹状的凸起6，能够显著增大反应釜的内表面积，增强物流的湍动，强化传质的作用，提高紫外光催化反应的催化效率。

根据本实用新型，所述反应釜1为带有夹套的反应釜。

进一步地，所述夹套内通入冷媒介质，通过调节冷媒介质的流量和温度实现反应温度的控制。

根据本实用新型，所述溢流槽2的边缘高度为1-10cm，缝隙宽度a为 0.1-5mm。所述缝隙宽度a是指溢流槽2的上边缘与反应釜1的内壁之间的距离。缝隙宽度a的大小可以通过调节溢流槽2相对于反应釜1的高度来实现。

根据本实用新型，所述光照装置包括透明容器4和放置于透明容器4内的光源3。

根据本实用新型，所述光源3为紫外线光源；上述透明容器4为双层石英玻璃管。

进一步地，所述双层石英玻璃管的夹层通入冷媒介质，以控制光照装置的温度。

根据本实用新型，所述反应器还包括位于反应釜1外部且与反应釜1连通的控温装置5，用于回收反应器中的气态组分并控制反应温度。

根据本实用新型，所述控温装置5为回流冷凝管。

根据本实用新型，所述溢流槽2与反应釜1以及溢流槽2与光照装置之间通过法兰连接。

结合图1说明本实用新型的一种具体实施方式。

如图1所示，自流膜式光化学反应器包括带夹套的反应釜1，溢流槽2，光照装置、气体分布器7以及控温装置5。溢流槽2位于反应釜1的内部，且覆盖反应釜1的上端，溢流槽2与反应釜1的内壁之间存在缝隙，溢流槽2用于装载反应原料。光照装置穿过溢流槽2并设置于反应釜1内，用于提供反应所需的光照，光照装置包括透明容器4和放置于透明容器4内的光源 3。气体分布器7设置于反应釜1的底部，且处于所述光照装置的下方，用于向反应釜1内通入保护气体。控温装置5位于反应釜1的外部，且与反应釜1连通，用于回收反应器中的气态组分并控制反应温度，溢流槽2与反应釜1以及溢流槽2与光照装置之间通过法兰连接。

其中反应釜1的内壁具有波纹状的凸起6。反应釜1为带有夹套的反应釜，控温装置5为回流冷凝管，反应釜1的夹套、回流冷凝管中通入冷媒介质。

结合图2说明本实用新型的另一种具体实施方式。

如图2所示，其为本实用新型自流膜式光化学反应器中溢流槽的局部放大图。反应釜1的釜壁与竖直方向具有夹角A，所述夹角A为0°-30°。溢流槽2与反应釜1的内壁之间存在缝隙，溢流槽2的上边缘与反应釜1的内壁之间的距离为缝隙宽度a，其大小可以通过调节溢流槽相对于反应釜的高度来调整。反应釜1的内壁具有波纹状的凸起6。凸起6的宽/高比b：c为1： 5-1：1。

以下将通过实施例对本实用新型进行详细描述。

实施例1

如图1所示，自流膜式光化学反应器包括带夹套的反应釜1、溢流槽2、光照装置、气体分布器7以及控温装置5。反应釜1的釜壁与竖直方向的夹角A为15°，反应釜1的内壁具有波纹状的凸起6，凸起6的宽/高比b：c 为3:1。溢流槽2位于反应釜1的内部，且覆盖反应釜1的上端，溢流槽2 与反应釜1的内壁之间存在缝隙，溢流槽2用于装载反应原料，其中溢流槽 2的边缘高度h为5cm，缝隙宽度a为1mm。光照装置穿过溢流槽2并设置于反应釜1内，用于提供反应所需的光照，光照装置包括透明容器4和放置于透明容器4内的光源3，透明容器4为双层石英玻璃管。溢流槽2与反应釜1以及溢流槽2与光照装置之间通过法兰连接。气体分布器7设置于反应釜1的底部，且处于所述光照装置的下方，用于向反应釜1内通入保护气体，具体的，保护气体为氮气。控温装置5位于反应釜1的外部，且与反应釜1 连通，用于回收反应器中的气态组分并控制反应温度，具体的，控温装置5 为回流冷凝管。

反应釜1的夹套、双层石英玻璃管的夹层以及回流冷凝管中通入冷媒介质。

氮气通过气体分布器7通入至反应釜1中，在氮气气氛下，反应物料输送至溢流槽2中，通过溢流槽2与釜壁之间缝隙，沿釜壁流下形成液膜。物料下流过程中，光源3对物料进行照射，光照反应中的气体组分经由回流冷凝管冷凝后回流至反应釜1内，光照反应后的料液经反应釜底部流出后进入后处理工序。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。