[发明专利]一种乙烯与氧气混合器

说明书

本发明公开了一种乙烯与氧气混合器，包括筒体、分层隔板、分布板、喷射环、乙烯入口和氧气入口；喷射环一端固定于分布板上；分布板与筒体封闭端之间的空间形成进料区，分布板与喷射环所处的筒体内空间形成分布区，喷射环与筒体敞口端之间的空间形成射流混合区；分层隔板将进料区分割为乙烯进料区和氧气进料区两类，分别与乙烯入口和氧气入口连接；分布板和喷射环将分布区分割为沿筒体径向由外向内交替排布的乙烯环形通道和氧气环形通道；乙烯进料区内的分布板上开设乙烯通道孔，与相应的乙烯环形通道对应；氧气进料区内的分布板上开设氧气通道孔，与相应的氧气环形通道对应。本发明可使乙烯与氧气在均匀混合后远离爆炸区间，达到安全性的目的。

技术领域

本发明属于混合器技术领域，具体涉及一种乙烯与氧气混合器。

背景技术

环氧乙烷(EO)是乙烯工业下游衍生物中仅次于聚乙烯的重要化工产品，应用领域广泛，主要用于生产非离子型表面活性剂、乙醇胶、乙二醇醋、聚酶多元醇、氧化胆碱及医药等精细化工产品，还可用作食品，化妆品，手术设备等医疗设备的消毒灭菌剂。环氧乙烷下游产品种类可达6000多种，生产具有广阔前景。

环氧乙烷工业生产技术主要有氯醇法和乙烯直接氧化法两种方法，早期以氯醇法为主，由于氯醇法生产过程中使用氯气并生成大量氯化氢，对设备、建筑物及辅助设施的腐蚀破坏严重，此外废水、废气、废料难以处理，氯醇法已基本被乙烯直接氧化法替代。乙烯直接氧化法根据氧化剂的不同，又可分为空气氧化法和氧气氧化法，空气的氧化法通常运行成本较低、催化剂选择性好，但投资较高、转化率低，目前主流的生产方法为氧气氧化法，通过乙烯与氧气反应合成环氧乙烷。此时，反应前必须要完成乙烯和氧气的混合，但乙烯易燃易爆，且爆炸范围较宽，如果控制不当极易发生燃爆事故，危险极高，因此乙烯与氧气的混合是环氧乙烷生产关键工艺和设备。

目前工业生产中常用的混合方法主要有搅拌混合、静态混合器混合、喷射流混合。搅拌混合主要用机械搅拌等外部机械能的方式强化流体的宏观混合，但由于化工产品往往易燃易爆、剧毒、受热易反应，机械搅拌很可能提供燃烧所需的火花和热量，且存在运动部件密封较为困难、易泄漏，因此搅拌混合很难用于乙烯与氧气的混合。静态混合器混合的方法一般是在混合器或管路中设置挡板等结构来扰乱流体流动，增加流体层流运动的速度梯度或形成湍流，实现物流的混合，但乙烯和氧气的混合爆炸范围较宽，在静态混合器混合比例难以控制，很难实现乙烯和氧气的精准混合，因此静态混合器也很难用于乙烯与氧气的混合。

喷射流混合是利用高速射流卷吸效应，通过将快速运动的流体(即射流)，注射到缓慢流动或静止的流体(即主流体)中，由于射流和主流体的速度差，在射流边界形成了一个混合层。该混合层沿着射流流动方向扩展，通过夹带和混合，使主流体进入射流中，二股流体混合均匀。由于结构简单、无旋转部件、工作可靠、混合剧烈、传质传热速率快等优势，已成为工业生产中混合方式。

目前工业上应用的乙烯氧气混合器常用为主体流侧面进料、射流为列管进料的混合方式，总体来看射流为单点的喷射，环向上不均匀、射流混合效果不好；主流侧向进入混合器后流动方向发生转变，混合器内的流动不均匀，且对列管冲击较大、列管易断裂，结构设计不合理，需要不断改进。

专利CN 105214528A公开了一种烯烃与氧气的混合器，主要是在氧气管道的末端对称设置了若干个氧气分散管，每个氧气分散管上均匀分布了若干个氧气分散孔，氧气管道通过氧气分散孔与混合室连通。但从烯烃管道的截面来看，氧气分散孔在管道中心处较密集，在壁面附近较稀疏。混合过程中氧气在主管中心处浓度可能高于壁面附近，混合不均匀，影响混合效果，易导致安全事故。

专利CN 108310989 B公开一种乙烯和氧气的快速混合设备，在混合室内布设若干氧气螺旋分配管，螺旋分配管平面与乙烯流动方向垂直，每个螺旋分配管上均匀分布若干个氧气喷嘴，喷嘴方向与乙烯流动方向一致，从主流道进入的乙烯与螺旋分配管喷嘴喷射出的氧气在混合区快速混合，较好地解决了乙烯和氧气的混合。但由于氧气进料管道在主管道分成若干支分配管进入乙烯主管，各氧气分支管内氧气可能不相同，将导致氧气在混合区内混合不均匀，影响混合效果，易导致安全事故。