[发明专利]使用微通道工艺技术的多相混合方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用微通道工艺技术的多相混合方法。

背景技术

液体中气泡的分散可用于有化学反应或无化学反应的气体-液体 接触以促进吸收或解析，或用于泡沫或泡产生。这些例子包括：空气 喷射以满足废物流的BOD(生物需氧量)要求；空气注射用于在容器中 混合液体；空气喷射刺激微生物的生长以用于有害废物处理；氮气喷 射用于罐装色拉调料或芥末，CO₂喷射用于碳酸饮料和啤酒；氯气喷 射用于漂白在纸制造中的纸浆；空气喷射用于煤浮选和其它固体分 离；氮气喷射以从机油中除去残留的水；氧气或空气喷射以在发酵反 应中促进细胞的生长；将空气、氧气或其它气体喷射到反应器内用于 改善性能；氢气喷射用于广谱的化学氢化反应；空气或天然气喷射用 于从油井产生的水中除去油；氧气喷射用于漂白在纸制造中的纸浆； 氮气喷射以从食用油、酒以及果汁中除去氧气；在养鱼场中氧气喷射 用于刺激鱼的生长；过硫酸氢钾制剂喷射以清洁在制药工厂中的超纯 水系；CO₂或NH₃喷射以调节废物或工艺流中的pH值；直接蒸汽注 射用于有效加热并且消除蒸汽锤；空气喷射用于从废物流中除去 VOC(挥发性的有机化合物)；等等。许多这些操作具有的问题在于气 体的分散是低效率的。

发明内容

本发明提供一种解决该问题的办法。在一实施方案中，本发明使 具有较高表面积的较小的气泡分散到液体中。这导致较高的气体/液体 接触面积。较小的气泡和较高的表面积可将气体更有效地溶解于液体 中。这可降低气体的消耗量。这还可缩短气体溶解于液体中所需的时 间，导致更快的工艺过程和较高的生产量。

本发明涉及一种制造多相混合物的方法，包括：使第一流体流在 工艺微通道流动，第一流体流包括至少一种液体和/或至少一种气体， 工艺微通道具有有孔区；使第二流体流流过有孔区进入工艺微通道与 第一流体流接触以形成多相混合物，第二流体流包括至少一种气体和 /或至少一种微体形成材料，第一流体流在多相混合物中形成连续相， 第二流体流在连续相中形成分散的非连续相。

在一实施方案中，第二流体溶解在第一流体中。这可在工艺微通 道中或在多相混合物排出工艺微通道之后出现。在至少一个实施方案 中，本发明方法的优点在于，同不使用微通道技术的传统技术所形成 的较大气泡相比，多相混合物中的第二流体可包括更有效地溶解于第 一流体中的较小气泡。

在一实施方案中，多相混合物进一步包括在第一流体流中分散的 固体颗粒。

在一实施方案中，在工艺微通道和热源和/或冷源之间交换热量。 在一实施方案中，热源和/或冷源包括至少一个热交换通道。

在一实施方案中有孔区沿微通道的轴向长度的至少一部分沿伸。 在一实施方案中有孔区沿微通道的轴向长度的至少约10％沿伸，在一 实施方案中有孔区沿微通道的轴向长度的至少约20％沿伸，在一实施 方案中有孔区沿微通道的轴向长度的至少约35％沿伸，在一实施方案 中有孔区沿微通道的轴向长度的至少约50％沿伸，在一实施方案中有 孔区沿微通道的轴向长度的至少约65％沿伸，在一实施方案中有孔区 沿微通道的轴向长度的至少约80％沿伸，以及在一实施方案中有孔区 沿微通道的轴向长度的至少约95％沿伸。

在一实施方案中，第二流体流从第二流体流通道流过有孔区。

在一实施方案中，在工艺微通道和热源和/或冷源之间、第二流体 流通道和热源和/或冷源之间、或工艺微通道和第二流体流通道两者和 热源和/或冷源之间交换热量。热源和/或冷源可用于加热、冷却、或 兼有冷却和加热。热源可包括热交换通道和/或加热元件。冷源可包括 热交换通道和/或冷却元件。在一实施方案中，热源和/或冷源可毗邻 于工艺微通道、第二流体流通道、或与工艺微通道和第二流体流通道 两者都毗邻。在一实施方案中，热源和/或冷源可远离工艺微通道和/ 或第二流体流通道，但充分地接近于工艺微通道和/或第二流体流通道 以将热量传至工艺微通道和/或第二流体流通道或从工艺微通道和/或 第二流体流通道中传出。

在一实施方案中，方法在多相混合器中实施，其中采用一个或多 个顶管(header)或歧管以使流体流入工艺微通道、第二流体流通道 以及热交换通道内，并且采用一个或多个底管(footer)或歧管以使 流体流出工艺微通道和热交换通道。