一种流化床光催化固氮反应器制造技术

本发明专利技术公开了一种流化床光催化固氮反应器，包括筒体，筒体上端通过法兰连接有平板封头，下端连接有椭圆形封头，筒体上开设有液体出口，平板封头上开设有气体出口，椭圆形封头上开设有液体进口和气体进口；筒体内部均匀分布有多个圆形隔板，隔板上安装有LED灯珠，每两个隔板之间通过支撑管连接，每两个隔板之间放置有球形微珠光催化剂。本发明专利技术的流化床光催化固氮反应器，解决了目前设备存在的反应物与催化剂接触面积小和接触不充分问题，以及催化剂难回收问题，且以LED灯珠为光源，灯珠在隔板上以同心圆的方式排列，光照均匀，光能利用率高，加之结构简单，易于拆装以及更换LED灯珠和球形催化剂，便于维护。

【技术实现步骤摘要】
一种流化床光催化固氮反应器
本专利技术属于催化反应设备
，具体涉及一种流化床光催化固氮反应器。
技术介绍
氨是现代社会工农业生产必不可缺少的一种重要原料。目前工业合成氨是通过Haber工艺进行的，需要高压(15～25MPa)高温(673～873K)条件，且工艺复杂，加之原料为纯N2和纯H2，能耗大，还会产生大量的二氧化碳，因此寻求绿色环保、节能的合成氨新技术具有重要的意义。相比工业合成氨技术，光催化固氮(合成氨)技术具有显著的优势：(1)可在常温常压下进行，反应条件温和；(2)工艺简单；(3)原料为空气和水，价廉易得，成本低；(4)不产生二氧化碳，不会带来二次污染。因此，近年来众多研究者对光催化固氮技术进行了广泛而深入的研究。光催化固氮反应器作为光催化固氮技术研究的方向之一，近年来也取得了重要进展。目前光催化固氮(合成氨)反应器主要有机械搅拌式反应器和固定床反应器两种，但两种反应器都存在弊端。机械搅拌式反应器中催化剂呈悬浮状态，反应物与催化剂接触充分，但催化剂通常为纳米颗粒，难以回收，而固定床光催化反应器不存在催化剂回收问题，但反应物与催化剂接触面积小，接触不充分，继而影响光催化反应的效率，上述弊端严重制约了光催化固氮技术的实际应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种流化床光催化固氮反应器，解决现有机械搅拌式反应器存在的催化剂回收问题以及固定床反应器存在的催化剂与反应物接触面积小和接触不充分的问题。本专利技术所采用的技术方案是，一种流化床光催化固氮反应器，包括筒体，筒体上端通过法兰盘连接有平板封头，平板封头上开设有气体出口，筒体下端连接有椭圆形封头，椭圆形封头上开设有液体进口和气体进口；筒体内部呈上下均匀分布有多个圆形的隔板，每两个隔板之间通过多个竖直设置的第一支撑管连接，且位于最上层的隔板和平板封头之间通过竖直设置的第二支撑管连接；每个隔板上安装有多个LED灯珠，每两个隔板之间放置有球形微珠光催化剂。本专利技术的特点还在于，每个隔板上均开设有多个圆孔，圆孔的直径小于球形微珠光催化剂的直径。每个隔板上均开设有多个LED安装孔，位于最上层的隔板的下表面安装有多个LED灯珠，位于最下层的隔板的上表面安装有多个LED灯珠，其余隔板的上下表面均安装多个LED灯珠；LED灯珠均安装在LED安装孔中。LED灯珠均呈同心圆方式排列。筒体上部开设有液体出口。本专利技术的有益效果是：1)在使用本专利技术的反应器时，反应物与光催化剂的接触面积大，接触充分，且催化剂不需要回收；2)本专利技术所得到的反应器，以近似180度照射的LED灯珠为光源，灯珠在隔板上下以同心圆的方式排列，反应器内光照均匀，光能利用率高；3)本专利技术所得到的反应器结构紧凑，易于拆装以及更换灯珠和光催化剂，便于维护。附图说明图1是本专利技术一种流化床光催化固氮反应器的剖视图；图2是本专利技术一种流化床光催化固氮反应器中隔板的孔分布图。图中，1.气体出口，2.球形微珠光催化剂，3.隔板，4.LED灯珠，5.液体进口，6.气体进口，7.椭圆形封头，8.第一支撑管，9.圆孔，10.筒体，11.平板封头，12.LED灯珠安装孔，13.液体出口，14.法兰盘，15.螺栓，16.螺母，17.第二支撑管。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术一种流化床光催化固氮反应器，如图1所示，包括筒体10，筒体10上端固接有法兰盘14，法兰盘14通过螺栓15和螺母16连接有平板封头11，筒体10下端连接有椭圆形封头7；筒体10上部开设有液体出口13，平板封头11上开设有气体出口1，椭圆形封头7上开设有液体进口5和气体进口6；筒体10内部呈上下均匀分布有多个圆形的隔板3，每两个隔板3之间通过多个竖直设置的第一支撑管8连接，每两个隔板3之间放置有球形微珠光催化剂2。如图2所示，每个隔板3上均开设有多个圆孔9和多个LED安装孔12，进入流化床光催化固氮反应器的空气和水穿过隔板3上的圆孔9自下而上流动；圆孔9的直径小于球形微珠光催化剂2的直径；位于最上层的隔板3的下表面安装有多个LED灯珠4，位于最下层的隔板3的上表面安装有多个LED灯珠4，其余隔板3的上下表面均安装多个LED灯珠4；LED灯珠4安装在LED安装孔12中；LED灯珠4呈同心圆方式排列；位于最上层的隔板3和平板封头11之间通过竖直设置的第二支撑管17连接，位于最下层的隔板3固接在筒体10内壁；筒体10上部开设有液体出口13，第二支撑管17与液体出口13相对应的位置上开设有孔，孔的内径和液体出口13的内径相同。本专利技术一种流化床光催化固氮反应器，其具体工作原理是：水和空气分别通过液体进口5和气体进口6进入筒体10内部，穿过隔板3上的圆孔9自下而上流动。在隔板3上安装的LED灯珠4的照射下，水和空气在每两层隔板3形成的空间内，在球形微珠光催化剂2的表面接触发生反应，反应生成的氨气溶解在水中，形成氨水，氨水自液体出口13排出后又通过液体进口5进入反应器内循环利用，反应之后残余的空气通过气体出口1排出。本专利技术一种流化床光催化固氮反应器，解决了目前光催化固氮反应设备存在的反应物与催化剂接触面积小和接触不充分问题，以及催化剂难回收问题，且以LED灯珠4为光源，LED灯珠4在隔板3上以同心圆的方式排列，光照均匀，光能利用率高，加之结构简单，易于拆装以及更换LED灯珠4和球形微珠光催化剂2，便于维护。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种流化床光催化固氮反应器，其特征在于，包括筒体(10)，所述筒体(10)上端通过法兰盘(14)连接有平板封头(11)，所述平板封头(11)上开设有气体出口(1)，所述筒体(10)下端连接有椭圆形封头(7)，所述椭圆形封头(7)上开设有液体进口(5)和气体进口(6)；所述筒体(10)内部呈上下均匀分布有多个圆形的隔板(3)，每两个所述隔板(3)之间通过多个竖直设置的第一支撑管(8)连接，且位于最上层的所述隔板(3)和平板封头(11)之间通过竖直设置的第二支撑管(17)连接，位于最下层的隔板(3)固接在筒体(10)内壁；每个所述隔板(3)上安装有多个LED灯珠(4)，每两个所述隔板(3)之间放置有球形微珠光催化剂(2)。/n

【技术特征摘要】
1.一种流化床光催化固氮反应器，其特征在于，包括筒体(10)，所述筒体(10)上端通过法兰盘(14)连接有平板封头(11)，所述平板封头(11)上开设有气体出口(1)，所述筒体(10)下端连接有椭圆形封头(7)，所述椭圆形封头(7)上开设有液体进口(5)和气体进口(6)；所述筒体(10)内部呈上下均匀分布有多个圆形的隔板(3)，每两个所述隔板(3)之间通过多个竖直设置的第一支撑管(8)连接，且位于最上层的所述隔板(3)和平板封头(11)之间通过竖直设置的第二支撑管(17)连接，位于最下层的隔板(3)固接在筒体(10)内壁；每个所述隔板(3)上安装有多个LED灯珠(4)，每两个所述隔板(3)之间放置有球形微珠光催化剂(2)。


2.根据权利要求1所述的一种流化床光催化固氮反应器，其特征在于，每个所述隔板(3)上均开设有多个圆孔(9)，所述圆孔(9)的直径小于球形微珠光催化剂(2)的直径。

【专利技术属性】
技术研发人员：郭莉，王丹军，付峰，王记江，余尚乐，王锋，郑普，胡德艳，张媛媛，王英仙，石天鹏，
申请(专利权)人：延安大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61