一种阵列式光催化反应装置

1.本发明属于光催化反应设备技术领域，更具体而言，涉及一种阵列式光催化反应装置。


背景技术：

2.反应器是一种实现反应过程的设备，广泛应用于化工、炼油、冶金等领域。
3.例如，cn114522645a就公开了一种纳米材料多相光催化微通道反应器，包括基体、透明的上盖和透明的石英珠，基体内设有容纳槽，基体的上表面设有与容纳槽连通的广口式上槽口，基体的一侧设有与容纳槽连通的气液固悬浊液进口，基体的另一侧设有与容纳槽连通的气液固悬浊液出口，上盖可拆卸地密封固定于基体的顶部以封闭上槽口并形成透明光窗，石英珠作为填料填满容纳槽，容纳槽内的石英珠紧密堆积形成三维立体多孔微通道以作为气固液三相通道及光催化反应通道。
4.上述反应器可用于光催化反应，但是在实际应用中，上述反应器都是单个使用，这种单反应器系统的生产能力难以满足工业上对处理量的要求，同时对光源的利用率也比较低。


技术实现要素：

5.本发明的主要目的在于提供一种阵列式光催化反应装置，旨在提高催化效率，提高对光源的利用率。
6.根据本发明的第一方面，提供了一种阵列式光催化反应装置，包括多个滴流反应器和多个光源，所述滴流反应器和所述光源交错排列，所述滴流反应器内设有反应室，所述反应室沿排列方向的两端均可透光。
7.上述的阵列式光催化反应装置中，所述滴流反应器包括主板、副板和透光板，所述反应室设置在所述主板上，所述主板的顶部设有与反应室连通的进料口，所述主板的底部设有与反应室连通的出料口；
8.所述反应室沿排列方向的至少一端为开放端，所述副板上设有第一通孔，所述副板密封连接在所述主板上以使第一通孔对接反应室，所述透光板密封连接在副板上用于盖住第一通孔。
9.上述的阵列式光催化反应装置中，所述反应室沿排列方向的两端均为开放端，所述副板为两个，两个所述副板对称布置在所述主板的两侧上，以使两个第一通孔分别对接反应室的两个开放端。
10.上述的阵列式光催化反应装置中，所述主板靠近副板的一面上设有散热流道，所述散热流道朝靠近副板的方向开放，所述副板靠近主板的一面与主板贴合以密封散热流道，所述主板上设有与散热流道连通的输入口和输出口，所述输入口和输出口供导热介质通过。
11.上述的阵列式光催化反应装置中，所述主板与所述副板之间通过第一密封圈密封
连接。
12.上述的阵列式光催化反应装置中，所述透光板靠近反应室的一面负载有光催化剂。
13.上述的阵列式光催化反应装置中，所述副板远离主板的一侧设有基板，所述副板远离主板的一面设有第一定位槽，所述基板靠近副板的一面设有第二定位槽，所述第一定位槽和第二定位槽组成容纳透光板的容纳腔室，所述第一定位槽和第二定位槽均与透光板密封连接，所述第二定位槽中设有与反应室相对的第二通孔。
14.上述的阵列式光催化反应装置中，所述第二定位槽与所述透光板之间通过环状垫片密封连接，所述第一定位槽与所述透光板之间通过第二密封圈密封连接。
15.上述的阵列式光催化反应装置中，所述反应室内填充有多个透明填充料。
16.上述的阵列式光催化反应装置中，所述透明填充料的外表面负载有光催化剂。
17.本发明上述技术方案具有如下优点：
18.1、本发明布置了多个滴流反应器和多个光源，滴流反应器和光源是交替排列的，由于滴流反应室沿排列方向的两端均可透光，使得反应室被光源照到的面积更大，催化效率更优，且同时有多个滴流反应器在运作，大大提高处理量；而位于两个滴流反应器之间的光源可以同时为两个滴流反应器提供光照，光源的利用率更高。
19.2、本发明提供的技术方案在透光板与反应物接触的表面负载有光催化剂，透明填充料表面负载有光催化剂进一步加快了反应速率，提高反应效率，并且便于操作。
附图说明
20.下面结合附图和实施例对本发明进一步地说明；
21.图1是本发明实施例1的结构示意图；
22.图2是本发明实施例1的滴流反应器的结构示意图；
23.图3是本发明实施例1的滴流反应器的分解图；
24.图4是本发明实施例1的主板的结构示意图；
25.图5是本发明实施例1的副板的结构示意图。
具体实施方式
26.下面详细描述本发明的实施方式，实施方式的示例在附图中示出，其中相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
27.下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同方案。
28.实施例1
29.参照图1至图5所示，本发明一个实施例中，一种阵列式光催化反应装置，包括多个滴流反应器1和多个光源2，滴流反应器1和光源2交错排列，滴流反应器1内设有反应室11，反应室11沿排列方向的两端均可透光；
30.由于反应室11沿排列方向的两端均可透光，使得反应室11被光源2照到的面积更大，催化效率更优，且同时有多个滴流反应器1在运作，大大提高处理量；而位于两个滴流反应器1之间的光源2可以同时为两个滴流反应器1提供光照，光源2的利用率更高。
31.具体来说，滴流反应器1包括主板12、副板13和透光板14，反应室11设置在主板12上，主板12的顶部设有与反应室11连通的进料口121，主板12的底部设有与反应室11连通的出料口122；气液原料从进料口121输送到反应室11内，气液原料在反应室11内反应后形成最后反应物料，最后反应物料会从出料口122排出；
32.各个滴流反应器1的反应室11可以是并联的，也可以是串联的；当为并联时，气液原料可以依靠重力输送，如果是串联的话，则可以使用泵来输送气液原料。
33.本实施例中，反应室11沿排列方向的两端均为开放端，副板13为两个，副板13上设有第一通孔131，两个副板13对称布置在主板12的两侧上，以使两个第一通孔131分别对接反应室11的两个开放端，副板13密封连接在主板12，透光板14密封连接在副板13上用于盖住第一通孔131；
34.透光板14、第一通孔131和反应室11形成完整的密封腔室供气液原料反应。
35.透光板14可以是无机或有机透光材料，例如石英玻璃、硼硅玻璃、普通玻璃、有机玻璃；优选地，本实施例中的透光板14采用的是石英玻璃，光源2可以有效穿透。
36.由于反应室11内的气液原料在反应时会放热，为了及时散热，在主板12靠近副板13的一面上设有散热流道123，散热流道123朝靠近副板13的方向开放，副板13靠近主板12的一面与主板12贴合以密封散热流道123，主板12上设有与散热流道123连通的输入口124和输出口125，输入口124和输出口125供导热介质通过；
37.导热介质从输入口124进入到散热流道123内，沿着散热流道123流动，吸收热量，再从输出口125排出，导热介质以此持续流动带走主板12上的热量；
38.由于本实施例中有两个副板13，所以主板12的两侧都设有散热流道123，可以提高散热效率；可将输入口124和输出口125都设置在主板12的顶部，散热流道123中设有两个沿排列方向贯穿主板12的导流孔126，一个导流孔126与输入口124连通，另一个导流孔126与输出口125连通，输入口124输入的导热介质会通过导流孔126流到两个散热流道123内，再从另一个导流孔126流到输出口125。
39.散热流道123的结构可以根据实际情况设计，要延长导热介质的移动路径，使导热介质充分与主板12、副板13接触；本实施例中，散热流道123是环绕反应室11的。
40.主板12与副板13之间通过第一密封圈15密封连接，在主板12上设有环绕散热流道123的第一环形凹槽127，第一密封圈15设置在第一环形凹槽127内，副板13与主板12贴合时会触碰第一密封圈15，进而实现密封，阻止导热介质流出；由于散热流道123与反应室11的间隙较小，难以用密封圈密封，那么可以在组装时，在散热流道123和反应室11之间涂抹密封硅胶，副板13贴合主板12后会压在密封硅胶上，密封硅胶间隔一段时间后凝固形成密封层，阻止反应室11内的气液原料与导热介质混合。
41.本实施例中，副板13远离主板12的一侧设有基板16，副板13远离主板12的一面设有第一定位槽132，基板16靠近副板13的一面设有第二定位槽161，第一定位槽132和第二定位槽161组成容纳透光板14的容纳腔室，第二定位槽161与透光板14之间通过环状垫片17密封连接，第一定位槽132与透光板14之间通过第二密封圈18密封连接，第二定位槽161中设有与反应室11相对的第二通孔162；
42.第一定位槽132内设有环绕第一通孔131的第二环形凹槽133，第二密封圈18设置在第二环形凹槽133内，透光板14嵌入在第一定位槽132内时会与第二密封圈18接触，进而
实现密封，阻止气液原料泄漏；环状垫片17设置在第二定位槽161内，环状垫片17具有一定弹性，环状垫片17的一面与透光板14接触、另一面贴合第二定位槽161的底面，可以促使透光板14压紧第二密封圈18。
43.第一密封圈15和第二密封圈18均可以是氟橡胶圈、石墨密封圈。
44.在具体的实施方式中，基板16、副板13和主板12通过螺栓固定在一起并依次贴合，以此传递热量，为主板12散热。
45.如果，反应室11沿排列方向的两端中只有一端是开放端，那么只需要在开放端那一侧依次设置副板13、透光板14和基板16即可，不是开放端的一侧可以直接固定一个透光板14，也能实现光催化，但是散热效果不是最优，会影响光催化效率。
46.优选地，反应室11内填充有多个透明填充料(图中未示出)，透明填充料可调整气液原料流型，更加有效提高气液原料的混合效果，提高反应转化率；透明填充料的形状不限定，材质可以任何透明材质；
47.本实施例中，透明填充料为直径1mm的石英玻璃珠。
48.本实施例中，反应室11形状是不限制的，可根据实际需求设计；优选地，反应室11在垂直于排列方向上的截面可为圆形、椭圆形、长方形。
49.实施例2
50.参照图1至图5所示，本实施例中其结构与实施例1相同，不同点在于透明填充料的外表面也负载有光催化剂，光催化剂可以与气液原料接触；本实施例中，光催化剂可以是tio2、wo3、biocl，当然，其他适用的光催化剂也是可行的。
51.实施例3
52.参照图1至图5所示，本实施例中其结构与实施例1相同，不同点在于透光板14靠近反应室11的一面负载有光催化剂，光催化剂可以与气液原料接触，本实施例中，光催化剂可以是tio2、wo3、biocl，当然，其他适用的光催化剂也是可行的。
53.实施例4
54.参照图1至图5所示，本实施例中其结构与实施例1相同，不同点在于透光板14靠近反应室11的一面负载有光催化剂，以及透明填充料的外表面也负载有光催化剂，光催化剂可以与气液原料接触，本实施例中，光催化剂可以是tio2、wo3、biocl，当然，其他适用的光催化剂也是可行的。
55.尽管已经示出和描述了本发明的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。