[实用新型]一体式悬浮床无机膜反应器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种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。

背景技术

悬浮床反应器是化工生产中一种常见的反应设备，适用于液固反应、液液固反应、气液固反应中固相反应物或催化剂为细小的悬浮颗粒或反应生成细小悬浮颗粒物的场合，例如悬浮态的固体催化剂的催化反应、钛化合物水解生成二氧化钛细微悬浮颗粒等反应均属悬浮床反应。这些反应过程结束后往往需要紧接着物料的固液分离过程，以分离出催化剂微粒继续参与下次反应或分离出二氧化钛纳米微粒产品等。现有的悬浮床反应器只能解决对悬浮物料的搅拌及提供化学反应必要的工艺条件，而无固液分离功能，其后续的分离过程需另设分离装置。传统的分离装置如板框过滤或离心分离器工艺落后，需间歇操作，对微细悬浮颗粒分离效果差，难以达到完全分离，回收率低，影响目标产品的性能；目前较先进的膜分离装置通过使悬浮物料在反应器与膜分离装置之间连续多次循环增浓达到对固相物料的分离和回收的目的，能实现物料分离过程连续流态化进行。但这种膜分离必须建在反应器外，装置投资大，并存在着流程长、占地面积广、循环量大、浪费料液等缺点。专利ZL02138439.8和ZL200410041687.X中公开的一体式悬浮床无机膜反应器将悬浮床反应器与无机膜分离有机结合在同一设备中，使悬浮态物料的反应过程与膜分离过程在同一反应器中同时进行，有效地解决了这个问题。但膜组件比较复杂，需要安装支撑架、螺栓、密封垫片、螺母等来固定膜管，故存在膜组件的维修、固体颗粒可能流失等问题，同时这在一定程度上也减少了反应器的有效空间，使投资费用增加。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是为了解决现有存在的上述问题而提供一种改进的一体式悬浮床无机膜反应器，以简化膜组件的制作，从而充分利用反应器的有效空间，降低设备投资及操作费用。

本实用新型的技术方案为：一体式悬浮床无机膜反应器，由反应釜6、密封盖2、搅拌装置1和滤液输出管10组成，反应釜6内设有由无机膜管7组成的膜分离组件，其特征在于无机膜管的一端封闭，另一端与搅拌装置1相连、相通并可随搅拌装置旋转，搅拌装置1为下端开口的中空管体，搅拌装置1下端通釜外，兼作滤液输出管10。

密封盖2通过密封法兰3和密垫圈4与反应釜6密封；反应釜6的上端设有物料进口5，反应釜6的下端设有物料出口11；滤液输出管10通过动态密封组件8与反应釜6底部相连。

优选釜内含有1～10组的膜分离组件。优选膜分离组件由1～10根无机膜管组成。优选所述的搅拌轴下端开口的中空管体是无机膜管。

上述的无机膜管优选TiAl合金或不锈钢金属材料膜。

综上所述，本实用新型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，悬浮的固体催化剂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。本实用新型中，无机膜管既作为过滤介质用，同时也作为搅拌桨用。膜管作为搅拌桨在流体中不停旋转使膜管表面不断受到流体的冲刷，有效地减少了固体催化剂在膜表面的沉积，使无机膜能保持较高的渗透通量，从而使所需的膜面积减小、增加反应器的有效空间、增加系统的可行性。

有益效果：

由于不使用螺栓、密封垫片、螺母等来固定膜管，故本实用新型不存在膜管密封问题，减少了膜组件的维修、固体颗粒流失等问题；提高了操作的安全性、连续性；提高了反应器的有效空间；大大简化了膜组件的制作，减少了设备投资。另外，TiAl合金或不锈钢等金属材料膜的耐高温、耐腐蚀以及可塑性强等优点使得本实用新型容易实施。可见本实用新型具有节省设备投资，能简化工艺，改善膜分离性能诸多优点。

附图说明

图1是含有一组膜组件的一体式悬浮床无机膜反应器结构示意图。

图2是含有一组膜组件的一体式悬浮床无机膜反应器内俯视状态结构示意图。

图3是含有两组膜组件的一体式悬浮床无机膜反应器结构示意图；

图4是两组膜组件的一体式悬浮床无机膜反应器内俯视状态结构示意图；

其中1-搅拌装置，2-密封盖，3-密封法兰，4-密封垫圈，5-物料进口，6-反应釜，7-无机膜管，8-动态密封组件，9-真空泵，10-滤液输出管，11-物料出口管。

具体实施方式

下面结合图1-图4说明本实用新型的实施方式。