[实用新型]多频超声平行辐射气液传质反应装置

说明书

技术领域

本实用新型属于超声化学领域，涉及超声传质反应装置，具体涉及一种多频超声平行辐射气液传质反应装置。

背景技术

相间传质反应在化学化工、能源、环保等领域都具有极其重要作用。相间传质反应的反应速率主要与传质效果有关。

超声波是指频率为2×10⁴～2×10⁹ Hz的声波。超声波作为一种特殊的能量形式，具有频率高、定向等优点，并且其操作简单，对设备要求低，绿色环保，在化工传质领域应用十分广泛。超声波能产生一系列物理效应，如空化效应、湍动效应、微扰效应、界面效应和聚能效应，从而提高气泡湍动，减小气泡体积，增大气泡比表面积，延长气泡停留时间，影响传质反应效果。

气液两相传质反应器为一个封闭的空间，其气液相界面、气泡界面和器壁界面等都有利于两相传质，同时利用超声波的频率及其组合、功率、声强和换能器布局等，使气液两相传质反应器中的能量分布出现时间和空间的差异，影响气泡的产生、形状、大小和上升速度等气泡运动，从而提高传质反应效果。

现有的超声传质反应装置多数为间歇工作方式，主要存在以下缺陷：无气液两相对流、超声频率单一化、超声场声强均布性差。能量利用效率低、设备的可视化程度不高，以及无法和其它测量仪器有效对接等，难以达到工业应用的需求。

发明内容

本实用新型的目的在于针对上述现有技术的缺陷，提供一种多频超声平行辐射气液传质反应装置。

本实用新型在现有常规的气液两相传质反应器的基础上叠加多频率的混响超声场，提供了一种功率范围大且可调节、声强密度大且分布均匀，能量利用率高、可视化，并可与其它测量仪器对接的多频超声平行辐射气液传质反应装置。

为了达到上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

如图1所示，一种多频超声平行辐射气液传质反应装置，包括压缩机1、气体缓冲罐2、气体流量计3、分布板4、超声鼓泡反应塔5、双电导探针6、液相进口7、液体流量计8、进气口9、温度测量装置10、排污口11、出水口12、液封13、气泡特征参数测量仪14、超声换能器15和连接管道；压缩机1、气体缓冲罐2、气体流量计3、超声鼓泡反应塔5和气泡特征参数测量仪14依次相连接；超声鼓泡反应塔5的顶端与液体流量计8、液相进口7依次相连。

超声鼓泡反应塔5的底端设置有进气口9、排污口11和出料口12；出料口12还与液封13相连；液封13为U型管式液封；超声鼓泡反应塔5内还设置有分布板4，用于分散气泡，提高气液两相湍动；超声鼓泡反应塔5内还设置有双电导探针6，双电导探针6与气泡特征参数测量仪14连接，用于采集鼓泡塔内气泡特征参数信息；气泡特征参数测量仪14将探针采集的鼓泡塔内气泡特征参数信号放大、转换和处理；超声鼓泡反应塔5的顶端设有温度测量装置10，用于测量超声鼓泡反应塔内的温度。

如图2所示，超声鼓泡反应塔的相对两侧分别设有超声换能器15；超声换能器组的个数至少为两组，以形成多频辐射超声场；超声换能器的分布方式为：在超声鼓泡反应塔相对两侧均匀排列并且相对的两个超声换能器交错，交错的垂直距离与横向距离之比为0.5:1或1:1，相对的两个交错的超声换能器的频率相同，每两个频率相同的超声换能器构成一个超声换能器组，形成平衡辐射，每组超声换能器均能单独工作。

超声鼓泡反应塔的相对两侧还分别设有至少两个测量口17；测量口的分布方式为：在超声鼓泡反应塔相对两侧的两组测量口均匀错开排列，并与对应的超声换能器组呈错开分布；测量口分别与数据采集或数据处理仪器相连接，用于采集、测量、分析超声鼓泡反应塔内有关超声传质的各种参数；测量口的接口为螺纹密封或O型圈密封，防止液体漏出。

超声鼓泡反应塔的两侧还设有透明视窗16，用于实时观测和拍摄气泡的运动状态。

超声鼓泡反应塔5的两侧还有外罩18包裹超声换能器，用于保护超声换能器；超声鼓泡反应塔5的与分布板4结合的部位还设置有法兰19，用于固定分布板4；超声鼓泡反应塔5的顶部还设有灯罩20，用于摄像或测量时为反应塔内提供光照；超声鼓泡反应塔5的底部还设有支架21。

本实用新型所述分布板为圆孔式分布板。