專利名稱：亞硫酸銨氧化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型提供一種亞硫酸銨氧化裝置，具體地說，是提供可供亞硫酸銨溶液在其中發(fā)生充分的氧化反應(yīng)生成硫酸銨的專用反應(yīng)裝置。
背景技術(shù)：
氨法(濕法)脫硫是治理煙道氣污染技術(shù)的重要手段，主要副產(chǎn)物之一為亞硫酸銨溶液，而亞硫酸銨溶液只有轉(zhuǎn)化成為硫酸銨溶液才能生產(chǎn)出具有高價(jià)值的固體產(chǎn)品。目前該領(lǐng)域的生產(chǎn)一般都采用普通的反應(yīng)罐完成亞硫酸銨到硫酸銨的氧化過程，為提高氧化效率，將研究改進(jìn)的重點(diǎn)都放在反應(yīng)條件(例如，反應(yīng)溫度，催化劑的使用等)。利用脫硫副產(chǎn)物生產(chǎn)硫酸銨是環(huán)境治理中廢棄物的綜合利用結(jié)果，亞硫酸銨溶液的濃度一般不確定，而溶液溶氧的效果也是影響氧化效率的重要因素，目前實(shí)施中的現(xiàn)有技術(shù)，尚缺乏實(shí)現(xiàn)氨法脫硫的副產(chǎn)物亞硫酸銨溶液轉(zhuǎn)化成為硫酸銨溶液這一氧化反應(yīng)的高效、專用裝置。
亞硫酸銨經(jīng)氧化轉(zhuǎn)化為硫酸銨所遵循的反應(yīng)機(jī)理是以下公知的反應(yīng)過程
但在實(shí)際生產(chǎn)中如何實(shí)現(xiàn)反應(yīng)而且使反應(yīng)進(jìn)行得完全，則需要借助設(shè)計(jì)合理的專用反應(yīng)裝置作為載體，來達(dá)到使反應(yīng)高效、完全的效果，這也是化工領(lǐng)域需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本創(chuàng)作人鑒于上述目的，經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)和摸索發(fā)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)亞硫酸銨溶液全部轉(zhuǎn)化成為硫酸銨溶液的前提除了需要供氧充足外，還需要適當(dāng)?shù)臏囟?、壓力及催化劑的作用，另一個(gè)重要因素就是提高亞硫酸銨溶液的溶氧效果，基于此，創(chuàng)作人創(chuàng)造出本實(shí)用新型。
本實(shí)用新型目的在于提供一種用于完成亞硫酸銨溶液氧化成為硫酸銨溶液的氧化裝置，該裝置可以提供充分的溶氧效果，使亞硫酸銨溶液在供氧、溫度、壓力和催化劑存在的條件下充分氧化，幾乎全部轉(zhuǎn)化成為硫酸銨溶液。
本實(shí)用新型提供了一種亞硫酸銨氧化裝置，在該裝置中可以使亞硫酸銨溶液氧化生成硫酸銨溶液，其特征在于具有一個(gè)反應(yīng)罐體，沿罐體的內(nèi)壁并延伸到底部設(shè)置有至少一個(gè)供氣管，該供氣管的進(jìn)氣口與罐體外相通，且該供氣管在罐體底部的適當(dāng)位置開設(shè)有出氣口；罐體內(nèi)套設(shè)有上端開口的液體導(dǎo)流管，管壁與罐體內(nèi)壁之間形成反應(yīng)腔體，該液體導(dǎo)流管內(nèi)設(shè)有出口向下的氣液混合泵，氣液混合泵的氣液混合室設(shè)于泵體下部，該泵的進(jìn)氣口穿過氣液混合室與供氣管開設(shè)的出氣口相連通，且氣液混合室與所述反應(yīng)腔體相通。
本實(shí)用新型的特點(diǎn)之一是在反應(yīng)罐體內(nèi)設(shè)置導(dǎo)流管，并將氣液混合泵安裝在罐體內(nèi)，配合供氣管的設(shè)置，在氣液混合泵的作用下，可以實(shí)現(xiàn)反應(yīng)液(亞硫酸銨)的高效溶氧，滿足氧化反應(yīng)的需要。
根據(jù)本實(shí)用新型的優(yōu)選方案，所述的液體導(dǎo)流管的上端與罐體的內(nèi)壁之間設(shè)有催化劑層，進(jìn)一步提高氧化反應(yīng)的效率和轉(zhuǎn)化率。該催化劑層可采用有利于反應(yīng)液與催化劑充分接觸的結(jié)構(gòu)，例如網(wǎng)狀和其他具有滲透效果的結(jié)構(gòu)，既能阻止催化劑的擴(kuò)散，又能達(dá)到良好接觸的效果。
本實(shí)用新型的罐體還設(shè)有反應(yīng)液的進(jìn)液管和排液管，便于向罐體內(nèi)輸送反應(yīng)液及排出氧化后的硫酸銨溶液。按照通常的設(shè)計(jì)，進(jìn)液管(口)的開設(shè)位置高于排液管(口)的位置高度。
本實(shí)用新型所使用的氣液混合泵套設(shè)于液體導(dǎo)流管內(nèi)，其氣液混合室設(shè)于泵體下部，優(yōu)選具有上支撐板和下支撐板，液體導(dǎo)流管和氣液混合泵均設(shè)置于上支撐板上，即氣液混合泵和液體導(dǎo)流管通過下部的混氣室固定設(shè)置于罐體內(nèi)部。
優(yōu)選地，氣液混合室的下支撐板與罐體底部之間設(shè)有泵體支撐座。
根據(jù)本實(shí)用新型的優(yōu)選方案，氣液混合室的上支撐板和下支撐板之間設(shè)有隔板，各隔板之間的間隔形成溶氧液體出口。
由于在生產(chǎn)中，氣液混合泵實(shí)際被浸入反應(yīng)液中，所以，氣液混合泵的供電電纜是穿過罐體與外界電源相連，且至少該電纜與液體接觸的部分外部設(shè)有電纜護(hù)管，以保護(hù)電纜不會(huì)受到腐蝕而損傷。
所述的供氣管的進(jìn)口處優(yōu)選設(shè)有空氣過濾裝置，以濾除所吸入空氣或氧氣中的雜質(zhì)，該進(jìn)口處優(yōu)選還設(shè)有消聲裝置，降低運(yùn)行過程中產(chǎn)生的噪音；所述的罐體設(shè)有防護(hù)裝置，例如防護(hù)罩和/或防塵網(wǎng)，以保護(hù)罐體免受外界環(huán)境的侵蝕。
本實(shí)用新型的工作原理是啟動(dòng)氣液混合泵，罐內(nèi)的亞硫酸銨溶液(來自脫硫產(chǎn)物，其中的亞硫酸氫氨已經(jīng)被分出或轉(zhuǎn)化)通過導(dǎo)流管被吸入氣液混合室，氧氣/空氣經(jīng)過供氣管也被吸入混氣室，亞硫酸銨溶液與氧氣/空氣在氣液混合室中被強(qiáng)制混合成為溶氧液體，并從氣液混合室的出口強(qiáng)制噴出，由于氣液混合泵的推力及液體中微氣泡的作用不斷上升(該過程伴有氧化反應(yīng)的發(fā)生)，經(jīng)過催化劑層使氧化反應(yīng)加速；通過催化劑層上升到達(dá)氧化裝置上部的液體又流入液體導(dǎo)流管，進(jìn)入氣液混合室繼續(xù)參加反應(yīng)；整個(gè)過程中，氣液混合泵運(yùn)行所產(chǎn)生的熱量散入液體中，起到加熱反應(yīng)液提高氧化速度的效果，而反應(yīng)液也是經(jīng)過這樣周而復(fù)始的循環(huán)直至反應(yīng)完成。
本實(shí)用新型為一種用于亞硫酸銨溶液氧化成為硫酸銨溶液的專用裝置，在該裝置中，氧化過程就是在供氧、加溫、加壓、催化的作用下實(shí)現(xiàn)亞硫酸銨向硫酸銨的轉(zhuǎn)化。對(duì)氧化產(chǎn)物進(jìn)行，測(cè)定轉(zhuǎn)化率幾乎可以達(dá)到百分之百。


圖1為本實(shí)用新型的氧化裝置的一個(gè)具體實(shí)施例的組裝示意圖。
圖2是本實(shí)用新型的氧化裝置的一個(gè)具體實(shí)施例的局部剖示示意圖。
圖3是圖2氧化裝置的A-A剖視示意圖。
附圖標(biāo)號(hào)1-罐體 2-供氣管 3-空氣過濾及消聲裝置 4-出氣口5-液體導(dǎo)流管 6-氣液混合泵 61-供電電纜62-電纜護(hù)管7-氣液混合室 8-反應(yīng)腔體 9-泵體支撐座 10-溶氧液體
11-催化劑層12-防雨罩13-防塵網(wǎng) 14-進(jìn)液管15-排液管 16-空氣或氧氣41-泵的進(jìn)氣口 71-上支撐板72-下支撐板73-隔板 74-溶氧液體出口具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明本實(shí)用新型，但不限定本實(shí)用新型的實(shí)施范圍。
請(qǐng)參見圖1-圖3，是本實(shí)用新型的亞硫酸銨溶液氧化成為硫酸銨溶液的反應(yīng)裝置示意圖。沿罐體1的內(nèi)壁設(shè)置有供氣管2，如圖所示，該供氣管2的設(shè)置經(jīng)過了罐體底部并沿內(nèi)壁向上延伸與外界相通形成兩個(gè)空氣或氧氣的進(jìn)氣口，進(jìn)氣口處設(shè)置空氣過濾及消聲裝置3(例如空氣過濾器和消聲器)，且該供氣管2在罐體底部的適當(dāng)位置開設(shè)有出氣口4(參見圖2所示)；罐體1內(nèi)套設(shè)有上端開口的液體導(dǎo)流管5，其管壁與罐體內(nèi)壁之間形成反應(yīng)腔體8，如圖1所示，該實(shí)施例中，導(dǎo)流管5位于罐體的中心；該液體導(dǎo)流管5內(nèi)設(shè)有出口向下的氣液混合泵6，該氣液混合泵的氣液混合室7設(shè)于泵體下部，泵的進(jìn)氣口41穿過氣液混合室7與供氣管2開設(shè)的出氣口4相連通，本實(shí)施例中泵的進(jìn)氣口41是插入供氣管2的出氣口4，且氣液混合室7與所述反應(yīng)腔體8相通。
氣液混合泵6的氣液混合室7具有上支撐板71和下支撐板72，而液體導(dǎo)流管5和氣液混合泵6均設(shè)置于上支撐板71上。上支撐板71和下支撐板72之間還設(shè)有若干隔板73，各隔板之間的間隔形成溶氧液體出口74。
氣液混合室7的下支撐板72與罐體底部之間設(shè)有泵體支撐座9，以確保氣液混合泵6和液體導(dǎo)流管5在罐中的穩(wěn)固設(shè)置。
該液體導(dǎo)流管5的頂部與罐體1內(nèi)壁之間設(shè)置有催化劑層11，如圖所示，催化劑層11位于罐體的中部或上部，為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，供置放催化劑。所述的氣液混合泵6的供電電纜61穿過罐體與外界電源導(dǎo)通，且至少該電纜與液體接觸的部分外部設(shè)有電纜護(hù)管62，以保護(hù)電纜61不被腐蝕和損害。
另外，由于該罐體1通常直接安裝在露天場(chǎng)地，為了防止和降低外部環(huán)境對(duì)罐體的損害，在罐體1上部還設(shè)有防護(hù)裝置，例如可以是防護(hù)罩12和/或防塵網(wǎng)13。
罐體1還設(shè)有反應(yīng)液的進(jìn)液管14和排液管15。
利用該反應(yīng)裝置實(shí)施亞硫酸銨氧化時(shí)的具體過程如下亞硫酸銨溶液由供液管14注入罐體1并達(dá)到預(yù)先設(shè)計(jì)的液位后(例如，可以高于液體導(dǎo)流管5和催化劑層11的高度)，啟動(dòng)氣液混合泵6，空氣或者氧氣16經(jīng)空氣過濾裝置和消聲裝置3后進(jìn)入供氣管2并經(jīng)出氣口4(通過4-1泵的進(jìn)氣口)被吸入該氣液混合室7；而液體導(dǎo)流管5內(nèi)的亞硫酸銨溶液也同時(shí)被吸入氣液混合室7，加壓和強(qiáng)制混合后，氣體轉(zhuǎn)變成無數(shù)細(xì)小的氣泡與亞硫酸銨溶液充分混合成為溶氧液體10，從溶氧液體出口74同時(shí)噴射而出至反應(yīng)腔體8，在氣液混合泵6的推力以及氣泡上升的助力下，亞硫酸銨溶液上升，又因催化劑層11的所處位置對(duì)該亞硫酸銨溶液的上升存在阻擋作用的阻力，因而造成亞硫酸銨溶液在全部通過催化劑層11之前為受擠壓狀態(tài)，有利于提高催化效果。最初通過催化劑層11后的溶液為亞硫酸銨與硫酸銨的混合液(其中也可能會(huì)含有過剩氣體(或氧氣))在氣液混合泵6的作用下，再次流入液體導(dǎo)流管5并吸入氣液混合室7。不斷循環(huán)，直至反應(yīng)完成，將硫酸銨液體從排液管15排出。
上述過程中亞硫酸銨液體及溶液液體的流動(dòng)方式如圖中箭頭m的示意，圖中的箭頭n示意進(jìn)入反應(yīng)體系的氣體流動(dòng)方式。
按照以上描述的實(shí)施過程，在氣液混合泵6的混合室7中，亞硫酸銨溶液已經(jīng)開始溶氧和發(fā)生氧化反應(yīng)，通過催化劑層11后，更確保了氧化反應(yīng)的發(fā)生和氧化效率；另一方面，由于氣液混合泵6是浸入液體中，電機(jī)運(yùn)行產(chǎn)生的熱主要是通過液體發(fā)散的，熱交換的結(jié)果是亞硫酸銨和硫酸銨混合液被加熱而升溫，恰好有利于提高氧化反應(yīng)的速度，促使反應(yīng)進(jìn)行得更加完全。
為驗(yàn)證該反應(yīng)裝置的應(yīng)用效果，申請(qǐng)人對(duì)反應(yīng)物料在氧化前和氧化后的變化進(jìn)行了檢測(cè)比較，結(jié)果如下氧化前的溶液亞硫酸銨的濃度為16.69％左右，硫酸銨濃度1.92％左右；氧化后的溶液亞硫酸銨的濃度為0.82％左右，硫酸銨濃度21.68％左右。
可以看出，亞硫酸銨的轉(zhuǎn)化率在95％以上。
權(quán)利要求1.一種亞硫酸銨氧化裝置，在該裝置中可以使亞硫酸銨溶液氧化生成硫酸銨溶液，其特征在于具有一個(gè)反應(yīng)罐體，沿罐體的內(nèi)壁并延伸到底部設(shè)置有至少一個(gè)供氣管，該供氣管的進(jìn)氣口與罐體外相通，且該供氣管在罐體底部的適當(dāng)位置開設(shè)有出氣口；罐體內(nèi)套設(shè)有上端開口的液體導(dǎo)流管，管壁與罐體內(nèi)壁之間形成反應(yīng)腔體，該液體導(dǎo)流管內(nèi)設(shè)有出口向下的氣液混合泵，氣液混合泵的氣液混合室設(shè)于泵體下部，該泵的進(jìn)氣口穿過氣液混合室與供氣管開設(shè)的出氣口相連通，且氣液混合室與所述反應(yīng)腔體相通。
2.如權(quán)利要求1所述的亞硫酸銨氧化裝置，其特征在于，所述的液體導(dǎo)流管的上端與罐體的內(nèi)壁之間設(shè)有催化劑層。
3.如權(quán)利要求1所述的亞硫酸銨氧化裝置，其特征在于，罐體設(shè)有反應(yīng)液的進(jìn)液管和排液管。
4.如權(quán)利要求1所述的亞硫酸銨氧化裝置，其特征在于，氣液混合泵的氣液混合室具有上支撐板和下支撐板，液體導(dǎo)流管和氣液混合泵均設(shè)置于上支撐板上。
5.如權(quán)利要求4所述的亞硫酸銨氧化裝置，其特征在于，上支撐板和下支撐板之間設(shè)有隔板，各隔板之間的間隔形成溶氧液體出口。
6.如權(quán)利要求4或5所述的亞硫酸銨氧化裝置，其特征在于，氣液混合室的下支撐板與罐體底部之間設(shè)有泵體支撐座。
7.如權(quán)利要求1所述的亞硫酸銨氧化裝置，其特征在于，所述至少一個(gè)供氣管設(shè)于罐體底部，且兩端分別沿罐體內(nèi)側(cè)壁設(shè)置，并延伸出罐體外部形成空氣或氧氣進(jìn)氣口。
8.如權(quán)利要求1所述的亞硫酸銨氧化裝置，其特征在于，所述的氣液混合泵上設(shè)有供電電纜并與罐體外的電源相連，且至少該電纜與液體接觸的部分外部設(shè)有電纜護(hù)管。
9.如權(quán)利要求1或7所述的亞硫酸銨氧化裝置，其特征在于，所述的供氣管的進(jìn)氣口處設(shè)有空氣過濾裝置和/或消聲裝置。
10.如權(quán)利要求1所述的亞硫酸銨溶液氧化裝置，其特征在于，所述的罐體上端設(shè)有防護(hù)裝置。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種亞硫酸銨溶液氧化裝置，該裝置包括一個(gè)反應(yīng)罐體，沿罐體的內(nèi)壁并延伸到底部設(shè)置有至少一個(gè)供氣管，該供氣管的進(jìn)氣口與罐體外相通，且該供氣管在罐體底部的適當(dāng)位置開設(shè)有出氣口；罐體內(nèi)套設(shè)有上端開口的液體導(dǎo)流管，管壁與罐體內(nèi)壁之間形成反應(yīng)腔體，該液體導(dǎo)流管內(nèi)設(shè)有出口向下的氣液混合泵，氣液混合泵的氣液混合室設(shè)于泵體下部，進(jìn)氣口穿過氣液混合室與供氣管開設(shè)的出氣口相連通，且氣液混合室與所述反應(yīng)腔體相通；該裝置可以使亞硫酸銨溶液在供氧、溫度、壓力和催化劑存在的條件下被充分氧化而轉(zhuǎn)化成為硫酸銨溶液。
文檔編號(hào)C01C1/246GK2866466SQ20052012206
公開日2007年2月7日 申請(qǐng)日期2005年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月27日
發(fā)明者柴正和 申請(qǐng)人:北京國(guó)緯達(dá)環(huán)?？萍加邢薰? 衢州宇安環(huán)保設(shè)備有限公司