【技术实现步骤摘要】
本技术涉及光催化反应器，具体涉及一种自清洁带内循环的气液固多相光催化氧化反应器。
技术介绍
1、光催化技术作为一种绿色技术，在能源和环境领域有着重要应用前景，在光的照射下可将有机废水降解为二氧化碳与水，被环保界认为是21世纪环境净化领域的革命性突破，光催化反应器和光催化催化剂是光催化反应的核心。气液固多相光催化反应器的设计需要考虑的核心因素是反应物的接触是否充分、光照的利用率是否足够等。其中停留时间调节和催化剂流化的矛盾问题、气泡在液相中的聚并现象和光照利用率是否充分是光催化反应器设计的难点。
2、对于停留时间调节和催化剂流化的矛盾问题设计难点在于，为了保证足够的停留时长则往往需要降低流速，而流速不足催化剂便不能流化起来或者流化效果差，而保证催化剂的流化效果则可能导致停留时间过短而无法保证反应物的充分接触。对于气泡在液相中的聚并现象设计的难点在于光反应器中不便安装搅拌装置。光照利用率低的原因主要有两个，原因之一在于催化剂泥附着在反应器壁上阻碍光与反应物的接触；原因之二在于光在传播过程中被反应器吸收，光能转化为热能损失掉。
3、中国专利技术专利cn109745937b提供一种二维光催化流化床装置，其二维光催化流化床装置包括若干个并排分布的且由透明材料制成的二维流化床，即该专利通过叠加二维流化床的结构优化光照利用率。该专利优化了光照利用率，降低了光转化为热能损失问题。但是没有解决气泡在液相中的聚并现象阻碍气体流动导致气体分布不均匀和催化剂泥附着反应器壁阻碍光的利用问题。
4、中国专利技术cn112
5、中国技术专利cn219003018u提供一种流化床光催化反应器，通过对流化床的设计改进，实现对催化剂加料、放料和回收的便利性。
6、上述现有技术均在一定程度上解决了光催化反应器存在的问题。然而目前，停留时间与催化剂流态化的矛盾问题，气泡在液相中的聚并现象阻碍气体分布不均匀和催化剂泥附着反应器壁阻碍光的利用导致光的利用率低等技术问题，仍然没有得到良好解决，尤其是要同时解决这些问题，具有非常大的挑战。
技术实现思路
1、针对停留时间与催化剂流态化存在矛盾，气泡在液相中的聚并现象阻碍气体分布不均匀和催化剂泥附着反应器壁阻碍光的利用导致光的利用率低等技术问题，本技术提供一种自清洁带内循环的气液固多相光催化氧化反应器，结构设计合理，能够同时解决停留时间与催化剂流态化的矛盾问题，气泡在液相中的聚并现象阻碍气体流动，导致气体分布不均匀问题，光被反应器壁等吸收转化为热能损失掉问题，以及催化剂泥附着反应器壁阻碍光的利用，光能转化为热能损失掉问题，从而显著提升光能利用率和反应效率。
2、本技术解决上述技术问题的技术方案为：
3、一种自清洁带内循环的气液固多相光催化氧化反应器，为带内部循环管的循环管式反应器，循环管式反应器设置收缩扩张的连续变化的反应管段。
4、进一步地，内部循环管内设置循环泵。
5、反应物料通过内部循环管和循环泵实现循环，从而能够在总流速不变的情况下自由调节内部循环速度实现物料总的停留时间的调节，这样，既能够延长物料的停留时间以确保接触时间，也不会改变催化剂的流化态状态，保证催化剂处于良好的流化状态，使反应更加充分。
6、收缩扩张的连续变化的反应管段的设计，能够使得流体在正压和负压之间连续变化，能够良好地防止气泡聚并现象的发生，即使过程中因聚并现象产生大气泡，也能够被快速破碎，确保气体的流动不受阻碍，从而使气体在液相中分布更加均匀，更有利于反应的顺利进行；同时流体的这种正压和负压之间连续变化，能够使得流速发生变化，从而达到冲涮反应器壁的效果，使反应器壁实现自我清洁，防止催化剂泥附着在反应器壁上，确保获得更高的光利用率。
7、进一步地，收缩扩张的程度优选最小部分面积与最大部分面积的比为0.01～0.8，更优选为0.04～0.4，进一步优选为0.0625～0.25。
8、进一步地，循环管式反应器设置主反应器和副反应器，主反应器和副反应器通过内部循环管连通，主反应器和副反应器独立地在内部或/和外部安装光源，例如，主反应器内置灯管，副反应器外部安装灯带，并在灯带外设置套筒；主反应器和副反应器均内置灯管；主反应器和副反应器均外部安装灯带，并在灯带外设置套筒；主反应器外部安装灯带，副反应器内置灯管，等等。
9、进一步地，光源为紫外光灯。
10、进一步地，光源可以采用硬性材质或软性材质制成，硬性材质如灯管，软性材质如灯带。
11、进一步地，内部安装光源的反应器外表面或/和外部安装光源的反应器外部的套筒内表面贴反射材料，从而能够将光反射回反应器，如可以在内置灯管的主反应器外表面和外部安装灯带的副反应器灯带外部的套筒内表面贴反光材料，从而实现将光反射回反应器，使得光进一步得到利用。
12、进一步地，副反应器和主反应器的结构可以相同，也可以不相同。
13、进一步地，主反应器下部设置气体分布器。
14、进一步地，循环管式反应器由透明材料制成，如透明的有机玻璃。
15、与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：
16、（1）本技术能够方便调整物料的停留时间而不会影响固体光催化剂的流态化，能够完全解决停留时间与催化剂流态化的矛盾问题。
17、（2）本技术反应管的收缩扩张的独特结构能够使气体在液相中均匀分布，不会受到气泡在液相中的聚并现象的影响。
18、（3）本技术反应管的收缩扩张的独特结构使得反应器壁具有自清洁功能，防止催化剂泥附着在反应器壁，确保获得更高的光利用率。
19、（4）光反射材料，能够使光能利用率更高。
20、（5）本技术结构简单、合理，光能利用率高，物料分布均匀，停留时间可调节，反应效率高。
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1.一种自清洁带内循环的气液固多相光催化氧化反应器，其特征在于，所述光催化氧化反应器为带内部循环管的循环管式反应器，所述循环管式反应器设置收缩扩张的连续变化的反应管段。
2.根据权利要求1所述的自清洁带内循环的气液固多相光催化氧化反应器，其特征在于，所述内部循环管内设置循环泵。
3.根据权利要求1或2所述的自清洁带内循环的气液固多相光催化氧化反应器，其特征在于，所述收缩扩张的程度为最小部分面积与最大部分面积的比是0.01～0.8 ，或0.04～0.4，或0.0625～0.25。
4.根据权利要求1或2所述的自清洁带内循环的气液固多相光催化氧化反应器，其特征在于，所述循环管式反应器设置主反应器和副反应器，主反应器和副反应器通过内部循环管连通，主反应器和副反应器独立地在内部或/和外部安装光源。
5.根据权利要求4所述的自清洁带内循环的气液固多相光催化氧化反应器，其特征在于，所述光源为紫外光灯。
6.根据权利要求4所述的自清洁带内循环的气液固多相光催化氧化反应器，其特征在于，所述光源采用硬性材质或软性材质制成。
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8.根据权利要求4所述的自清洁带内循环的气液固多相光催化氧化反应器，其特征在于，所述副反应器和所述主反应器的结构相同或不相同。
9.根据权利要求4所述的自清洁带内循环的气液固多相光催化氧化反应器，其特征在于，所述主反应器下部设置气体分布器。
10.根据权利要求1或2所述的自清洁带内循环的气液固多相光催化氧化反应器，其特征在于，所述循环管式反应器由透明材料制成。
...【技术特征摘要】
1.一种自清洁带内循环的气液固多相光催化氧化反应器，其特征在于，所述光催化氧化反应器为带内部循环管的循环管式反应器，所述循环管式反应器设置收缩扩张的连续变化的反应管段。
2.根据权利要求1所述的自清洁带内循环的气液固多相光催化氧化反应器，其特征在于，所述内部循环管内设置循环泵。
3.根据权利要求1或2所述的自清洁带内循环的气液固多相光催化氧化反应器，其特征在于，所述收缩扩张的程度为最小部分面积与最大部分面积的比是0.01～0.8 ，或0.04～0.4，或0.0625～0.25。
4.根据权利要求1或2所述的自清洁带内循环的气液固多相光催化氧化反应器，其特征在于，所述循环管式反应器设置主反应器和副反应器，主反应器和副反应器通过内部循环管连通，主反应器和副反应器独立地在内部或/和外部安装光源。
5.根据权利要求4所述的自清洁带内循环的气...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘华杰，易兵，阳海，麻洋，李泳霖，崔海帅，邓人杰，陈毅征，庞策予，
申请(专利权)人：湖南工程学院，
类型：新型
国别省市：
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