[发明专利]用于混合两种或多种气流或液流的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及充分混合两种或多种流体流。

本发明特别涉及用于混合两种或多种流体流的方法和装置，在流 体中产生流速的变化。

在催化部分氧化反应器中本发明是特别有用的，那里烃类进料和 氧化剂进料必须非常充分地混合。要得到在接着的催化床中优化的反 应这是很重要的。

背景技术

在现有技术中已知各种流体混合器，还有在催化部分氧化之前用 于烃类与氧化剂混合的那些混合器。

为了这个目的，Schulzer Chemtech公司已经开发了一种静态混合 器，它们表示在因特网上可找到的小册子中。该混合器包括一根管子， 在管子内表面上或在安装在管子中的轴上有叶片，而叶片产生混合、 湍流的流况。

在美国专利5,026,946号中表示一种混合器，其中将烃类与氧化剂 混合。该混合器包括两个同心的管子，内管在一端封闭并装设多个小 孔。烃在管之间的环形空间内流动，氧化剂通过孔从内管流出并与烃 混合。

美国专利5,112,527号公开一种用于低烷烃如天然气的自热转化的 工艺。为了均匀混合气态的烷烃、蒸汽和含有气体的氧气在入口通道 中安装静态混合器。但是，在静态混合器中的混合效率和产生的压力 降将随着流过混合器的气量而变化。

日本专利JP 32 13 132号描述了另一个混合器，在壳体中通过转轴 混合各种气体。轴的表面和壳体的内表面两者都呈现螺纹凹槽的形 状。这把气体推入到流动面积有一些最大和最小尺寸的流动通道。

在美国专利6,092,921号中公开的混合器/扩散器包括入口室、膨胀 器和出口室，其中将一个物体插入到膨胀器中产生锥形的环形流动通 道。

充分混合两种或多种气体或液体不可避免地要损失压力降。现有 技术混合装置的普遍现象是，当在操作中流速增加时，产生的压力降 也显著增加。而当流量减小时混合的质量也随之降低。

因此本发明的目的是提供一种简单的混合方法和装置，它充分混 合两种或多种流体，在流速改变时同样混合充分，但不会改变通过混 合器产生的压力降和混合效率。

发明内容

按照上述目的本发明涉及一种用于混合两种或多种流体流的方 法，其中在入口室将各种流体组合随后在一个或多个阶段中重复加速 和减速。通过调节最小流动通道的面积，在每个步骤中将加速的组合 流的最大线性速度值保持在进料流的质量流速的范围内。

本发明还提供用于混合两种或多种气流或液流的装置。装置的一 个实施例包括有座的主体；带塞的心轴，将心轴安装在该座中和该座 和该塞有许多锥形的表面构成相同的多个锥形的环形空间。在混合操 作时使心轴能在轴向在该座中移动该塞。该心轴和该塞可以包括流动 通道。

本发明的另一个实施例提供用于混合两种或多种气态或液态进料 流的一种装置，和它包括主体和与同轴安装在主体中的管塞连接的可 移动的心轴。靠近心轴的管塞是穿孔的，而在另一端它是开口的。通 过穿孔进料流进入管塞。带喷嘴的笼围绕管塞，许多环形混合元件围 绕笼，这些混合元件是互相分隔的。笼和混合元件在一端闭合，而那 里的管塞端是开口的。

本发明在流速的一定范围内在恒定的压力降下保证各流体的充分 混合。

附图说明

图1是本发明混合装置一个实施例的剖面图。

图2是安装在反应器入口本发明混合装置的剖面图。

图3是按照本发明混合和控制进料气体的反应器图。

图4是本发明混合装置另一个实施例的剖面图。

图5是本发明混合装置又一个实施例的剖面图。

具体实施方式

在所有的工艺过程中都有各种气体和/或各种液体的混合，而安装 在这样的混合下游的设备的性能取决于混合的效率。

一个例子是用烃(hydrocarbon)、蒸汽和氧化剂生产包含H₂/CO的 合成气，氧化剂可以是空气、氧气或混合物，即富氧的空气。将原材 料混合随后进行催化氧化。还有，很重要的是在气体混合物进入催化 床之前避免在氧气和烃之间的反应。

为了得到催化床中优化的反应，非常重要的是在进入催化床之前 将各气流充分混合。