[实用新型]超声强化膜集成反应器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种反应器，具体涉及一种超声强化膜集成反应器，可应用于多种液液和液固反应过程。

背景技术

在材料制备过程中，原料的定量进料、原料间的均匀混合以及产品的分离对最终产品的质量会产生很重要的影响，尤其是对于瞬时发生的反应或者有固体参与的反应。因此，对进料装置和搅拌装置以及分离装置都提出了非常高的要求。常规的滴加和倾倒都很难对进料量进行准确控制，且常规的搅拌装置往往不能使原料达到均匀分散。传统的固液分离装置，如布氏漏斗和离心分离器等，工艺落后，操作效率低，且对超细悬浮颗粒分离效果差，回收率低，影响目标产品的效益；即使存在一些好的分离装置，也是和反应装置分开的，打断了过程的连续性，增加了生产工序，且固液分离过程中，温度易发生变化，可能使体系组分发生变化，影响目标产品的产量。

专利“超声强化超临界或亚临界流体萃取装置”(CN 201186169Y)中利用超声作用可以直接提高萃取效率和加快反应速度。专利“超声波膜反应器”(CN2725151Y)，该装置可用以处理难以生化降解的有机废水以及医院废水。专利“膜管和反溶剂法耦合的超细粉体制备与浓缩装置”(CN201431800)中设计了膜管和反溶剂法耦合的超细粉体制备与浓缩装置，该装置利用利用膜管进行均匀加料，可有效控制粉体的结构和粒径，利用膜管进行分离浓缩，可以解决微纳米材料难以分离的难点。

以上的专利在装置中都集成了膜或者超声装置，有效地提高了制备或分离的效率。这些装置都只适用于特定的反应。因此，开发适用于大多数的液液反应或固液反应，对进料、搅拌、反应以及出料都能有效控制的反应器是非常必要的。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本实用新型的目的是提供一种超声强化膜集成反应器。它能准确控制体系的进料流量、反应温度、搅拌速度以及产品与反应液的分离。保证了过程的可控性和准确性，提高产品质量、收率和分离效率。

本实用新型是通过下述装置解决上述技术问题的：一种超声强化膜集成反应器，由加料装置A、反应装置B和抽吸装置C组成，所述的反应装置B为内外壳结构，外壳为恒温装置，内壳为反应罐；该反应罐的上部和下部都设有进液口，出液口置于下部；所述反应罐的底部还设有浓缩液出料口和膜管，该膜管外设有膜组件；该膜管两端分别设有下端进料口和抽吸液出口，所述下端进料口与加料装置A相连；所述抽吸液出口与抽吸装置C相连；

其特征在于，所述的反应罐内设有超声装置，构成超声反应罐，该超声装置由超声波发生器、超声波换能器和超声波放射体组成。

其中超声波放射体为圆柱状，且可为多个，其一端接连在超声波换能器上，超声波换能器可产生多种频率，且通过螺母固定在结晶罐上的法兰盖上，并连于超声波发生器；

上述的外壳恒温装置，内设有电热管和温度传感器，电热管和温度传感器同时外接与电子恒温控制仪。其中电热管可为多根，且置于壳体内的对称位置；同时恒温装置的上部和下部分别设有进液口和出液口。

上述的超声反应罐的底部还设有浓缩液出料口和膜管，膜管两端开口，通过膜组件经进料口和抽吸液出口分别与加料装置A和抽吸装置C相连。其中膜管的膜层位于膜管的外表面，膜孔径为2nm～5μm；膜管根据需要可为多根。

上述的加料装置A由原料储罐和恒流泵组构成，原料储罐一端经恒流泵通过反应罐的进料口连接于反应装置B，并根据实际需要决定是否加接膜管装置，一端则通过通气口直接连于大气；原料储罐和恒流泵根据需要可为多组。

上述的抽吸装置C由渗透液收集罐和真空泵组成，渗透液收集罐上部设有三个开口，分别与抽吸液出口、真空泵和放气口相连，在渗透液收集罐的下部还设有渗透液排空口。

上述的法兰盖是密封的，且在法兰盖上设有一个通气口。

本实用新型的有益效果是：利用膜管均匀可控加料，能有效控制原料的进料浓度分布；利用恒流泵能很好的控制体系的进料流量；利用超声波做为搅拌装置，能使体系得到充分分散，混合均匀；利用恒温控温装置能准确控制反应温度；利用膜管进行分离浓缩，提高产品回收率和分离效率。

附图说明

图1是本实用新型超声强化膜集成反应器的结构简图。

图2是反应罐的剖面俯视图。

图3是超声波放射体震动原理图。

图4是超声波放射体AB面的剖面图。