[发明专利]一种非预混旋流式气体混合装置

说明书

一种非预混旋流式气体混合装置，包括气体输送内管和气体输送外管，气体输送外管套设在气体输送内管外，所述气体输送外管的一端设有混合腔，所述气体输送内管在靠近混合腔的那端设有内管渐缩段，所述内管渐缩段设有轮毂，所述轮毂沿周向设有第一叶片，所述轮毂朝向混合腔的端面设有第二叶片，所述第一叶片上设有气孔。

技术领域

本发明涉及一种气体混合装置，特别是涉及一种非预混旋流式气体混合装置。

背景技术

气相快速混合过程在化工、冶金行业中经常遇到。例如：由异丁烯和氯气反应制备3-氯-2-甲基-1-丙烯（氯代异丁烯），异丁烯和氯气反应极其迅速，一般在0.01～1s内即完成反应；另一方面，反应为强烈放热过程，异丁烯与氯气的混合程度直接影响到后续反应器中的轴向和径向温度的分布，而不良的温度分布会使得反应中副产物增加，导致目的产物3-氯-2-甲基-1-丙烯的收率降低。因此，为确保3-氯-2-甲基-1-丙烯的高收率，必须使异丁烯和氯气瞬间充分混合均匀。此外，在羰化冶金领域，需要两种气体按一定比例均匀混合参与分解反应、苯烃化反应、气态烃类氧化反应等都涉及气相快速混合过程，气相反应物混合不均匀会严重影响后续工序的操作。气相快速混合技术已经在化工、冶金行业内扮演着举足轻重的角色，因此如何在有限的时间、空间内，将两种或多种气体快速、均匀地混合已成为化工生产过程中亟需解决的问题。

迄今为止，关于气体混合装置的公开报道已经屡见不鲜，CN205760848U公开了一种多组分气体混合装置，其原理是在混合壳体内设有多层扇叶，由外部的驱动装置驱动扇叶旋转，产生扰动气流使多组分气体在混合壳体内进行混合；其不足之处在于：该装置的扇叶设置的形式只会加快多组分气体的轴向流动，而产生的径向扩散较弱，对混合效果产生不利影响；此外，该装置需设置外部驱动装置，且占地面积较大亦是其弊端。

CN205613296U公开了一种气体混合装置，该装置包括混合壳体和出气壳体，混合壳体内设有混合腔，第一气体从混合壳体左端的进气管以喷射的方式进入混合腔与第二气体发生混合。

US2013343147公开的一种混合装置，包括中央分布室，分布室的横截面形状为圆形，其由第一管板、第二管板交叉组成；第一进气口、第二进气口，以及单个出气口通入分布室；第一管板被布置在第二进气口中，配装有伸入分布室的喷射管；第二管板被布置在出气口中，配装有以管道形式出现的混合管。第二气体流经喷射管后进入对应的混合管，与第一气体在混合管的内部发生第一和第二气体的混合。

CN10472221A公开了一种混合效果好的气体混合装置，该装置为左右对称结构，中间为混合腔，主气体由主进气管进入气体分布管，然后从气体分布管上的气体输入孔进入混合管内，与混入气体发生第一次混合，混合气体通过缩口式导流管，在混合腔中部相向撞击流动，进行第二次混合。

US4865820公开了一种用于反应器的气体混合器和分配器，设有两个腔室，第二气体进口腔室被设置于第一气体进口腔室和反应器入口之间，一些管状或狭缝状通道，由第一腔室穿过第二腔室并延伸到反应室的入口，两股气体在这些通道内形成紊流，使气体混合。

上述专利CN205613296U、US2013343147、CN10472221A、CN10472221A中气体的混合方式均为错流混合，其局限性在于：若气流流速较低，那么流体的穿透力不够，难以实现主体扩散，影响混合效果；对于高流速气体，则会导致动量损失过大，引起气流速度减慢，造成停留时间延长。