用有害气体或气态混合物处理固体物料的反应器及包括该反应器的装置

本发明涉及一种反应器和一种装置，所述的反应器和装置可用来 处理含有反应气体或含有这些气体的气态混合物的固体物料，所述的 气体或气体混合物特别是由于其毒性和/或其污染的影响而不能释放到 大气中。这样的气体或气态混合物的有毒和/或污染的化合物在本文中 被称之为“有害气体”。

本发明讨论的处理方法可以应用于任何的具有结构性能的介质， 所述的结构性能可使反应气体高效率的充满其中或通过其中，以实现 本发明既定的目的。

但是本发明的反应器和装置特别是更适宜于处理以纤维质材料形 式的固体物料。

反应气体其中包括氯气、臭氧或氨气。

无论待处理的物料结构如何，本发明的目的是能保证有害的气体 不仅在其从反应器离开时，而且在待处理物料进入反应器及经处理过 的物料从反应器离开时都不进入环境中。此目的决定了气密性的一般 原则，这是本发明的基础。

根据本发明的一个方面，已设计了基于这种气密性一般原则的反 应器和装置。

因此，根据本发明的一个方面，本发明的目的是提供一种用有害 气体或气态混合物连续处理固体物料的反应器，所述的混合物含有至 少一种有害的气体。

很清楚，在纯净或实际上纯净气体的情况下，处理中的“反应气” 也是“有害的气体”，但是在气态混合物的情况下，“反应气”可能 不是其本身有害而是其以有害气体的形式存在。一般地说，混合物中 的“反应气体”也组成“有害气体”。在下文中有害气体被认为是反 应气体。

本发明的反应器是基于反应气(有害气体)与运动中的固体物料 之间的交换原则，所述的反应气绝大多数情况是与至少一种其他气体 的混合物。

在该反应器中应用逆流和多效的原理，这样就有可能减少流出气 态混合物中反应的有害气体的浓度，从而减少了进入反应器时泄露出 的有害气体的浓度。

因此本发明的反应器是用有害反应气体连续处理固体物料的密封 反应器，所述的反应气可能是与至少一种其他气体的混合物，其特征 在于该反应器根据逆流原理和多效性发挥作用。

有利的是，本发明的反应器包括用于引入所述气体或气态混合物 的装置，用于提取处理所产生的气态混合物的装置，用于引入待处理 物料的装置，及用于提取已处理物料的装置，以及在所述物料引入和 提取之间输送所述物料的装置，其特征在于用于引入气体或气态混合 物的装置及用于提取处理过物料的装置以这样的方式进行设计和布 置：将气体或气态混合物在经处理过的物料出口引入反应器。

优选地，用于提取处理所产生的气态混合物的装置和用于引入待 处理物料的装置以这样的方式进行设计和布置：使处理产生的气态混 合物在待处理物料的进口从反应器中提取出来。

优选地，在经处理过的物料的出口引入的反应的有害气体浓度由 于通过处理池而减少。因此在每一个池中有害气体浓度减少，并在进 入反应器时趋于零。

因此根据一种优异的实施方式的形式，上述定义的反应器的特征 在于其反应区或密封区由密封池构成，其中通过与待处理的物料反应 从而使反应气浓度减少。

优选这些密封池以这样的方式进行设计：使气体或气态混合物以 相反方向连续通过它们。

输送待处理的物料的装置特别是由多孔带、有孔筒或滚筒构成。

在密封池中输送待处理的物料的装置特别是多孔带。

优选，本发明的反应器包括适于产生压力以降促进反应气通过待 处理物料时均匀扩散的装置。

本发明也涉及用有害气体或气态混合物处理固体物料的装置，所 述气态混合物含有这种有害气体，所述装置包括反应器、气态混合物 的进口和出口、以及待处理的物料的进口和出口，所述装置的特征在 于：

—其包括外部密封区域，它完全封闭了反应区域，所述的区域封 闭了上面定义的反应器；

—有所述的密封区域，在进口和出口具有将要处理的材料分别输 入和输出的装置，以及在此材料的通道处、在反应器外壳的进口与出 口具有保证密封性的系统；及

—所述的密封的和反应器区域与用于提取气体和用于破坏必须使 用的有害气体的单元相连。

附图1显示了处理纤维质材料时的本发明装置的一个具体实施方 式。

通过皮带输送机输送待处理的物料。通过由小的室组成的封闭系 统，在所述室中输送带的每一侧安装有压缩物料的滚筒，因此保证了 密封性。该系统的内部可使空气穿过以便移去来自反应器的气体，或 者置于与反应器密封有关的轻微的过压之下，以便防止气体离开反应 器。

经处理过的物料通过类似的系统被输出。根据一个变化的形式， 当经处理过的产品可以被浸没，而且用过的气体可通过其中时，在出 口，处理过的物料不是通过上述类型的带式输送机输送通过密封系统， 而是滴入漏斗中。在图1中的点划线示意了该种输送。用于气体分散 通过物料的必要设备位于反应器密封区域的内部，所述的区域封闭于 密封外壳内。

提取器系统可以使气体或气态混合物从反应器密封区域提取出 来，并将其由密封区输送到有害气体破坏器或冷阱中。该破坏器或冷 阱在臭氧的情况下由加热设备构成，将臭氧可以转变为氧气，在氯气 的情况时可由氢氧化钠溶液构成，因此可以将氯气转变为次氯酸盐， 或在氨气的情况下由水构成，因此氨气可被转变为氨水溶液等。

密封的区域有一个通道门。出于安全的理由，只有当密闭区域内 的有害气体的浓度低于容许的阈值时，可以打开该通道门。为清楚起 见，在臭氧的情况下，所述的阈值是0.1ppm，但在反应器的密封区域， 臭氧的含量为16000ppm的数量级。

图2示意了本发明的一个具体实施方式。

反应区域被分为两个池2，通过滚筒3保证反应区域的气密性。 在处理过的物料出口将气态混合物引入，通过多孔带负载的运动使物 料通过，然后以相反方向进入下面的池中。得到耗尽了反应的有害气 体的气态混合物，将其在待处理物料入口提取。为确保物料不被气流 所夹带，物料被持于两个多孔输送机带之间(分别为上输送机和下输 送机)。这两个多孔带限制了物料在载体4上的移动，产生了压力降， 促进了通过此物料的反应气的均匀扩散。

有利的是，可以使用本发明的反应器，采用含有臭氧的气态混合 物实施纤维质材料尤其是羊毛材料的氧化过程，所述的氧化过程公开 在平行申请的国际专利申请(PCT)中，题目为“用含有臭氧的气态混 合物氧化或活化纤维质材料的方法”。

纤维质的处理特别是羊毛的处理必须均匀；所有的纤维质必须处 理。因此每一根纤维必须与气流在其整个长度上进行接触。进一步说， 反应器必须用纤维质网连续地进料。根据不同的变量，在纤维处理以 均匀的方式进行并经过其整个长度的情况下进行进料。

根据示意于图3中的本发明的一个具体实施方式，本发明的反应 器为带式反应器，其包括在反应区5中的许多池(如图3所示)。在 该反应器中，用于处理纤维网的气体或气态混合物以逆流方式移动到 纤维质材料。气体或气态混合物进入池3的皮带下面的反应器中，其 中通过纤维层，以相反方向移动到池2中，其中通过纤维层，然后， 再一次以相反方向进入池1，在其中通过纤维层。

耗尽反应气例如O3的混合物，被输送到含有有孔筒的提取室6中， (图3中的2)，纤维经过筒的上方。这些筒具有吸入系统，其可以吸 入离开反应区5的气态混合物，并将其送到有害气体破坏器7中，在 图3的情况时，是热式臭氧破坏器，但处理过的纤维质材料在提取室 的出8处被收集。纤维质材料通过有孔筒的上方还能够增加反应时 间。

可以用滚筒式的系统取代图3的反应器带，所述的系统包括上面 安置有吸入滚筒的鼓风滚筒。一般地说，由于吸入作用纤维易于粘到 滚筒上，因此该具体实施方式不是优选方案。

图4示意了包括四个池的垂直筒式反应器的原理，每一个池都有 筒。

根据一个具体的实施方式，图4的反应器可以是倒金字塔形式， 随着从倒金字塔的底部向上，即从纤维质材料的进口到出口，筒的直 径不断增加，并且反应气以逆流方式移动。

尤其详细描述的反应器以逆流方式起作用，而且气流从一面然后 从另一面交替的方式横过其中的纤维层，这样的方式有助于所述纤维 的均匀处理。

当混合物在水中不溶或仅仅是非常少的溶解(在臭氧的情况时) 时，通过在反应器进口和出口的水封来保证气密性。

附图5示意了使用水封的原理。

通过与该气态混合物接触的各自的半个水封捕获逃逸出反应器体 的该混合物，同时水形成防止后者逃逸的屏障。

虚线示意的是输送机移动的路径。

当待处理的物料必须持于两带之间时，使用配有水封的反应器。

附图6是适合于处理衬垫形式例如水洗羊毛物料的反应器的示意 图。

本发明的反应器包括池和输送物料的金属带。进口锁的原理与图 5锁的原理相同，但带式进料仅为脱水压缩。在出口处羊毛滴落到金属 带上。在反应器出口，羊毛滴进密闭的斜道中，所述的斜道浸没于收 集羊毛的水浴中，所述的水浴可以是化学处理浴(例如为酶浴)。

附图7a、7b示意了配有带(7a)或筒(7b)的反应器组合，所述的组 合可以进行多效反应。

附图8示意了在中试装置中用臭氧处理羊毛的氧气/臭氧混合物循 环的实例。

该示意图描述了“单效性”的操作。阀1、2、3、5、6和7开启。

在“多效性”操作中，阀的位置如下：

—阀3和5开启，及

—阀1、2、6和7关闭。

反应器内的弯曲箭头表明在该实施方式中气体流动的路线。