一種超聲波催化裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種催化反應設備，特別是一種超聲波催化裝置，其利用超聲波 使非均相混合物與催化劑充分接觸，可加快反應速度。
【背景技術】
[0002] 隨著我國經濟的日益增長和科學技術的飛速發展，人們的生產生活也進入了一個 快節奏的時代。尤其是現代工業生產發展得更為迅速，在生產上廠家們更傾向于利用適當 的資源來最大限度的生產產品，這就是所謂的生產效益。想要達到最大的生產效益就需要 良好的方案和生產設備，然而我們并不能改變理論上的方案，想要提高生產效益，我們就需 要良好的設備來減少生產過程中資源不必要的浪費，也就是在反應過程中能夠使反應物之 間可以更充分的并且更快的發生反應，從而更高效的獲得最終產物。
[0003] 普通的化學反應過程當有催化劑加入時，可以加速化學反應，縮短反應時間，降低 反應條件。但是即便如此，有些催化反應過程所需的環境仍較為苛刻，如高溫、高壓、較長的 反應時間等，然而產率一般較低。
[0004] 超聲波作為一種波動形式，可以用來作為探測與負載信息的載體或媒介；作為一 種能量形式，當其強度超過一定值時，就可以通過它與傳聲媒質的相互作用，去影響或改變 甚至破壞后者的狀態、性質及結構。將超聲波應用于催化反應過程，可進一步提高其反應速 度、縮短反應時間、提高目的產物的產率、使反應在溫和的條件下進行。在超聲波基礎特點 上發展起來的超聲技術，已在許多方面有著廣泛的應用。特別是自四十年代發展起來的超 聲化學，已引起了人們的極大關注。尤其是在催化反應領域，超聲更發揮了其獨特的作 用，利用超聲產生的空化現象及附加效應，可以改善催化劑的表面形態，提高催化活性組 分在載體上的分散性等。研究表明，超聲催化能在低的環境溫度下保持其基質的熱敏性并 增加選擇性，得到在光解和普通熱解情況下不易得到的高能量物種并能實現微觀水平上 的高溫高壓條件。
[0005] 超聲波加速催化反應、提高產率的應用面很廣，其作用包括：改善催化劑分散性； 促使溶劑深入到固體內部，產生所謂的夾雜反應；分散反應物系；沖擊波可能破壞反應物 結構；沖擊波和微射流對固體表面有解吸和清洗作用，可清除表面反應產物或中間物及催 化劑表面鈍化層；高溫高壓條件有利于反應物裂解成自由基和二價碳，形成更為活潑的反 應物種。
[0006] 超聲波催化反應有利于液一液之間和固一液之間的充分融合，對于非均相反應， 其反應條件相當苛刻（如高溫條件），需要強烈的機械攪拌。但是即便如此，反應速度仍然 較慢，產率不高，副反應多。 【實用新型內容】
[0007] 為了解決現有技術存在的技術問題，本實用新型的目的是提供一種超聲波催化裝 置，能夠使非均相混合物與催化劑充分接觸，提高反應的催化效率。
[0008] 為了實現上述目的，本實用新型提供了一種超聲波催化裝置，包括：
[0009] 催化裝置主體，其具有一容置反應物料的容置空間以及與所述容置空間連通的進 口和出口，所述容置空間內設有一布水板，所述布水板橫向設置并將所述容置空間分隔為 上部的催化劑填料反應腔和下部的超聲波反應腔；所述催化劑填料反應腔和所述超聲波反 應腔通過所述布水板上設置的布水孔連通；所述進口與所述超聲波反應腔連通用于向其中 輸送反應物料；所述出口與所述催化劑填料反應腔連通用于輸出反應產物；
[0010] 超聲波發生裝置，其設置于所述催化劑裝置主體外且位于所述超聲波反應腔的下 方用于產生超聲波并對所述超聲波反應腔內的反應物料進行超聲波震動。
[0011] 作為優選，還包括一外殼，所述超聲波發生裝置設置于所述外殼內，所述催化劑裝 置主體設于所述外殼上且所述超聲波反應腔至少位于所述外殼內。
[0012] 作為優選，所述催化劑填料反應腔占所述容置空間的容積的2/3,所述超聲波反應 腔占所述容置空間的容積的1/3。
[0013] 作為優選，所述催化劑填料反應腔設置有用于填充催化劑的催化劑填料單元，其 由兩個填料支撐網構成，所述催化劑填充于兩個所述填料支撐網之間。
[0014] 作為優選，所述催化劑填料單元縱向設置且沿所述布水板橫向分布有多個。
[0015] 作為優選，所述催化裝置主體為一臥式圓柱體結構。
[0016] 作為優選，所述催化劑填料反應腔內靠近所述出口位置設置有一保護網。
[0017] 作為優選，所述超聲波發生裝置包括控制箱、超聲波發生器及超聲波震板，其中所 述超聲波震板的表面為下凹的弧形表面。
[0018] 與現有技術相比，本實用新型的超聲波催化裝置的有益效果在于：通過分布設置 的催化劑填料單元，增大了催化反應的有效比表面積，提高催化效率；設置布水板能夠使反 應物均勻進入催化劑反應部，提高傳質效果；圓柱形的超聲波發生器消除了反應死角，改善 水力條件，防止濃度差極化的產生，提高反應速率和產量。
【附圖說明】
[0019] 圖1為本實用新型的超聲波催化裝置的結構示意圖；
[0020] 圖2為本實用新型的超聲波催化裝置的另一個方向的結構示意圖。
[0021] 附圖標記：
[0022] 1-外殼；2-超聲波發生裝置；3-催化劑填料單元；4-進□ ;5_出□ ;6_布水板； 7-布水孔；8-支撐網；9-催化劑；10-底座；11-保護網
【具體實施方式】
[0023] 下面結合附圖和具體實施例對本實用新型的超聲波催化裝置作進一步詳細描述， 但不作為對本實用新型的限定。
[0024] 如圖1和圖2所示，本實用新型的超聲波催化裝置包括催化裝置主體和超聲波發 生裝置2。催化裝置主體為一圓柱體結構，直徑為6m-7m，其具有一容置反應物料的容置空 間以及與容置空間連通的進口 4和出口 5,容置空間內設有一布水板6,布水板6橫向設置 并將容置空間分隔為上部的催化劑填料反應腔和下部的超聲波反應腔。進口 4與超聲波反 應腔連通用于向其中輸送反應物料；出口 5與催化劑填料反應腔連通用于輸出反應產物。 催化裝置主體的工作溫度為50°C，工作壓力為40kg。
[0025] 催化劑填料反應腔占所述容置空間的容積的2/3,催化劑填料反應腔設置有用于 填充催化劑9的催化劑填料單元，催化劑填料單元由兩個填料支撐網8構成，催化劑9填充 于兩個填料支撐網8之間，催化劑填料單元縱向設置在催化劑填料反應腔內并且沿布水板 6橫向分布有多個。
[0026] 布水板6上設置有多個布水孔7,超聲波反應腔和催化劑填料反應腔通過布水孔7 連通，超聲波反應腔占所述容置空間的容積的1/3。超聲波發生裝置2設置于催化劑裝置 主體外并且位于超聲波反應腔的下方，催化劑裝置主體固定連接于外殼1上且超聲波反應 腔至少位于外殼1內。當反應物料從進口 4進入超聲波反應腔后，在超聲波發生裝置的超 聲波震動作用下，使得反應物能夠在分子水平上得到充分的混合。當反應物為非均相物質 時，超聲波作用使得混合后的分散相的液滴細化，從而能夠得到均勻的分散質，增大了相間 的接觸面積。
[0027] 其中，為了控制反應物的流量并且使剩余的反應物回流，一組三通球形閥設置于 靠近進口 4處。
[0028] 超聲波發生裝置2包括控制箱（圖1和圖2中未示出）、超聲波發生器及超聲波震 板（圖1和圖2中未示出）。本實施例中的超聲波發生裝置的參數分別為工作電壓：