[发明专利]一种气液混合设备及应用

说明书

本发明公开了一种气液混合设备及应用，气液混合设备包括气液混合设备壳体，壳体内部包含若干并联气液混合组件；所述的气液混合组件为腔体结构，沿物料流动方向依次为初步气液混合段、加速气液混合段和气体释放段，各段之间相互贯通；加速气液混合段为锥形收缩结构，加速气液混合段的起始端连接高压气分散设备，气体释放段的中后部设置用于释放逸出气的气相出口，气体释放段末端设置液相出口。该设备形成的“油包气型”气液混合流体为均一相稳定，可以大幅增加液传质面积，使气液反应过程能够持续的保持较高的速率，解决现有技术存在的大量液体循环、物耗能耗高、停留时间长等问题。

技术领域

本发明属于一种用于气液传质反应领域，尤其涉及一种新型的气液混合设备及其应用方法，可广泛的用于石油、化工、轻工、医药、环保等领域的气液反应过程。

背景技术

在石油、化工、轻工、医药、环保等领域，均涉及到较多的固定床内气-液-固三相反应过程，其中的固体为催化剂，气液两相是以滴流的形式通过催化剂床层，因此也称滴流床反应器。

在滴流床反应器中，气体需要从气相传递到液相，然后共同吸附在催化剂表面，在催化剂活性中心的作用下进行反应。一般情况下为了加强气液两相的传质力度，系统提供的气体量要远远大于反应消耗的气体量，因此反应器体积较大，这是因为反应过程需要维持较高的气体分压，有利于提高反应速率，而没有反应掉的气体通过有的通过循环气压缩机提压重新输送回反应器，有的则直接排放，因此造成设备投资高、操作费用高和资源浪费。为了降低装置的投资成本，后期将气液先进行预混合，使气体溶解分散在液体中，再进入反应器进行反应，反应过程中需要的气体来源于液体中溶解分散的，无需大量的气体循环。与传统工艺相比，具有反应器体积小、投资成本低、反应均匀等优点。

例如在油品加氢过程中，CN103965959A提出了一种多级溶氢的液相加氢反应方法，首先循环液体物料与原料油混合，进入加热器加热；氢气分为n路进入加热炉加热；一路氢气和液相物料在混合器中混合，进行第一级溶氢，其余（n-1）路氢气通过反应器床层的入口进入器内氢油混合构件与上一床层反应后的混合物进行混合，进行第二级溶氢，最终的反应产物进入汽提塔，汽提塔底油一部分进入产品罐，一部分再循环。该方法将氢气分散n路的目的是增加油品中的溶解量和和均匀性，以提高加氢反应速率，但是由于氢油混合过程常用常规的混合器，一方面氢气分多次引入的工艺流程较为复杂，另一方面为了满足反应过程的氢气溶解量，同样需要大量的循环油，投资和能耗仍然较高。

在双氧水生产过程中，CN102009961A提出了一个蒽醌法生产过氧化氢的氧化方法，将含有氧气的气体分散到含有氢蒽醌衍生物的工作液中，得到含有微米级气泡的气-液混合流体，进而在气液混合液体流过延迟管道的过程中完成氧化反应。该方法的目的是通过增加气液接触面积而提高氧化效率、缩短反应时间，但由于该方法中气液混合流体的状态不稳定，气泡容易积聚变大及逸出，最终与液体分离，达到现有技术的气液反应状态和反应速率，从而使后续决定总反应时间的关键反应速率没有改善。

综上所述，无论是加氢反应还是氧化反应过程中，气液预混合过程为现有技术进步的关键步骤，是一种能够有效解决反应速率低、反应效率低、停留时间长等问题的工艺路线，但由于现有技术中为了满足气液反应过程中所需要的气体量，需要大量的循环液体或外加溶剂来溶解分散气体，相当于稀释了反应原料，使反应效率大幅度降低、能耗和投资大幅度增加、工艺流程也更加复杂，因此开发一种气体溶解分散量大、分散均匀、状态温度的气液混合分散方法，取消大量的液体循环的同时，大幅度提高反应效率、减少停留时间。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种气液混合设备及应用，该设备能够极大的改善气液混合效果，提高液相中气体的的溶解分散量和分散均匀性，形成的“油包气型”气液混合流体为均一相，且状态稳定，不但可以大幅增加其液传质面积，而且使气液反应过程能够持续的保持较高的速率，解决现有技术存在的大量液体循环流程复杂、物耗能耗高、停留时间长等问题。