[实用新型]一种超声波催化装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种催化反应设备，特别是一种超声波催化装置，其利用超声波使非均相混合物与催化剂充分接触，可加快反应速度。

背景技术

随着我国经济的日益增长和科学技术的飞速发展，人们的生产生活也进入了一个快节奏的时代。尤其是现代工业生产发展得更为迅速，在生产上厂家们更倾向于利用适当的资源来最大限度的生产产品，这就是所谓的生产效益。想要达到最大的生产效益就需要良好的方案和生产设备，然而我们并不能改变理论上的方案，想要提高生产效益，我们就需要良好的设备来减少生产过程中资源不必要的浪费，也就是在反应过程中能够使反应物之间可以更充分的并且更快的发生反应，从而更高效的获得最终产物。

普通的化学反应过程当有催化剂加入时，可以加速化学反应，缩短反应时间，降低反应条件。但是即便如此，有些催化反应过程所需的环境仍较为苛刻，如高温、高压、较长的反应时间等，然而产率一般较低。

超声波作为一种波动形式，可以用来作为探测与负载信息的载体或媒介；作为一种能量形式，当其强度超过一定值时，就可以通过它与传声媒质的相互作用，去影响或改变甚至破坏后者的状态、性质及结构。将超声波应用于催化反应过程，可进一步提高其反应速度、缩短反应时间、提高目的产物的产率、使反应在温和的条件下进行。在超声波基础特点上发展起来的超声技术,已在许多方面有着广泛的应用。特别是自四十年代发展起来的超声化学,已引起了人们的极大关注。尤其是在催化反应领域,超声更发挥了其独特的作用,利用超声产生的空化现象及附加效应,可以改善催化剂的表面形态,提高催化活性组分在载体上的分散性等。研究表明,超声催化能在低的环境温度下保持其基质的热敏性并增加选择性,得到在光解和普通热解情况下不易得到的高能量物种并能实现微观水平上的高温高压条件。

超声波加速催化反应、提高产率的应用面很广，其作用包括：改善催化剂分散性；促使溶剂深入到固体内部，产生所谓的夹杂反应；分散反应物系；冲击波可能破坏反应物结构；冲击波和微射流对固体表面有解吸和清洗作用，可清除表面反应产物或中间物及催化剂表面钝化层；高温高压条件有利于反应物裂解成自由基和二价碳，形成更为活泼的反应物种。

超声波催化反应有利于液—液之间和固—液之间的充分融合，对于非均相反应，其反应条件相当苛刻(如高温条件)，需要强烈的机械搅拌。但是即便如此，反应速度仍然较慢，产率不高，副反应多。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的技术问题，本实用新型的目的是提供一种超声波催化装置，能够使非均相混合物与催化剂充分接触，提高反应的催化效率。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种超声波催化装置，包括：

催化装置主体，其具有一容置反应物料的容置空间以及与所述容置空间连通的进口和出口，所述容置空间内设有一布水板，所述布水板横向设置并将所述容置空间分隔为上部的催化剂填料反应腔和下部的超声波反应腔；所述催化剂填料反应腔和所述超声波反应腔通过所述布水板上设置的布水孔连通；所述进口与所述超声波反应腔连通用于向其中输送反应物料；所述出口与所述催化剂填料反应腔连通用于输出反应产物；

超声波发生装置，其设置于所述催化剂装置主体外且位于所述超声波反应腔的下方用于产生超声波并对所述超声波反应腔内的反应物料进行超声波震动。

作为优选，还包括一外壳，所述超声波发生装置设置于所述外壳内，所述催化剂装置主体设于所述外壳上且所述超声波反应腔至少位于所述外壳内。

作为优选，所述催化剂填料反应腔占所述容置空间的容积的2/3，所述超声波反应腔占所述容置空间的容积的1/3。

作为优选，所述催化剂填料反应腔设置有用于填充催化剂的催化剂填料单元，其由两个填料支撑网构成，所述催化剂填充于两个所述填料支撑网之间。

作为优选，所述催化剂填料单元纵向设置且沿所述布水板横向分布有多个。

作为优选，所述催化装置主体为一卧式圆柱体结构。

作为优选，所述催化剂填料反应腔内靠近所述出口位置设置有一保护网。

作为优选，所述超声波发生装置包括控制箱、超声波发生器及超声波震板，其中所述超声波震板的表面为下凹的弧形表面。

与现有技术相比，本实用新型的超声波催化装置的有益效果在于：通过分布设置的催化剂填料单元，增大了催化反应的有效比表面积，提高催化效率；设置布水板能够使反应物均匀进入催化剂反应部，提高传质效果；圆柱形的超声波发生器消除了反应死角，改善水力条件，防止浓度差极化的产生，提高反应速率和产量。

附图说明