[发明专利]一种强化气液传质的气体导入方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种强化气液传质的气体导入方法及装置，尤其适用于气液反应器，属于气液混合与传质技术领域。

背景技术

在诸多以液体作为连续相、气体作为分散相的气液反应，如加氢、氯化、氨化、氧化、好氧生物发酵等过程中，大都需要将有一定压力的气体导入反应器内的液体中，以期实现良好的气液混合与传质。目前通常采用的方法是在通入反应液体中的进气管末端安装多种形式的具备细化排出气泡功能的气体分布装置，如多出口喷管、多孔环管、金属烧结网、微孔膜片及各种形式的曝气头等，相对于通过进气管路直接将气体通入反应液体，上述气体分布装置都可以一定程度的增大气液接触的比表面积，对气液传质条件的改善起到了一定的促进作用，但因其工作原理及其所实现的功能仅仅局限于细化所排出的气泡，并且在离开气体分布装置后气泡聚并现象严重，很难将反应过程中的气液传质效果提高到更为理想的程度，气体利用率受到较大影响。因此迫切需要一种可提供高效气液传质的气体导入方法和装置。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种强化气液传质的气体导入方法及装置，其可以大幅提高气液混合效率和传质效果，且结构简单。

为解决上述技术问题，本发明强化气液传质的气体导入方法，其关键技术包括：带有压力的气体首先进入气液反应器的进气管和设置于进气管末端的分气包，在气体流经过程中，与进气管和分气包内壁所涂覆的负离子粉涂层，或进气管内设置的外表面涂有负离子粉涂层的填料相摩擦，使得气体中被激发并积累大量的负离子；

富含负离子的气体从进气管或分气包上接出的集成流体超声哨的气体喷嘴喷射而出，伴随着气体在通过流体超声哨时所产生的超声波进入周围反应液体，并带动周围的反应液体共同进入设置在喷嘴后的内外壁涂有负离子粉涂层且外壁上或筒腔内安装有超声换能器的循环混合筒内，完成在超声波和负离子双重强化作用下的气液传质与分散。

一种强化气液传质的气体导入方法使用的装置，其关键技术包括：向气液反应器内通入的进气管、设置于进气管末端的分气包、设置于分气包上的多个气体喷嘴，气体喷嘴末端或气体喷嘴内设置流体超声哨，在多个气体喷嘴的上方设置一级或同轴排列的多级循环混合筒，多个气体喷嘴的出口与第一级循环混合筒的入口相对应，各级循环混合筒都通过拉杆固定在气液反应器的内壁上，各级循环混合筒外壁上或筒腔内设置超声换能器。

优选的，上述装置中所述的流体超声哨为葛尔登共振腔哨、哈特曼共振腔哨、簧片哨或漩涡哨中的任意一种或多种组合。

进一步的改进，还可在上述装置的进气管和分气包内壁上涂覆有一层负离子粉末层；在上述循环混合筒内壁和外壁上均涂覆有一层负离子粉末层。

优选的，可在上述装置的循环混合筒内增设外表面涂覆有负离子粉末层的扰流片，扰流片为平板扰流片或螺旋片。

优选的，可在所述进气管内增设有外表面上涂覆有负离子粉末层的填料，填料为网状、蜂窝状或多层板状结构。

优选的，上述装置的循环混合筒为横断面形状呈圆形、椭圆形或多边形的等径筒状或带锥度的筒状，在循环混合筒的入口端设有喇叭口。

优选的，上述装置的气体喷嘴为横断面形状呈圆形、椭圆形、多边形、圆环形、椭圆环形或多边环形的等径管的或带锥度的管。

本发明还给出上述装置的另一种结构，即在上述的空气管或分气包上接出一个或多个气体喷嘴，每个气体喷嘴后衔接一级或同轴排列的多级循环混合筒，气体喷嘴与循环混合筒通过连接架连接，气体喷嘴末端或气体喷嘴内设置流体超声哨，循环混合筒内设置超声换能器。

为解决上述技术问题，本发明所采取的第二种技术方案是：气液反应器的外部循环管路底部设置进气管，进气管上设置气体喷嘴，气体喷嘴末端或气体喷嘴内设置流体超声哨，循环混合筒通过设置在其出、入口处的法兰接入外部循环管路中气体喷嘴后的位置，循环混合筒外壁上或筒腔内设置超声换能器。

上述进气管内壁上涂覆有一层负离子粉末层，在上述循环混合筒内壁上也涂覆有一层负离子粉末层。

本发明的发明构思是：针对目前装置气液传质效果差的不足，本发明在气体导入装置上集成了流体超声哨和超声换能器，其可以产生一定强度的超声波，从而提高了气液传质效率；作为进一步的改进，在装置上还涂覆有负离子粉末层，可产生大量负离子，对气液传质起到强化作用。其中本发明的第一种技术方案中的气体导入装置安装在气液反应器内液面以下，第二种技术方案中的气体导入装置安装在气液反应器外的外部循环管道上，这两种技术方案的本质是相同的，只是为了适应使用环境的变化，属于同一个发明构思。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：