CN109569467A - 板式气液混合器以及混合器组件 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种板式气液混合器以及混合器组件，涉及微结构技术领域，包括：内侧面具有第一凹槽的混合板，混合板上设置有液体进料通道、气体进料通道和出料通道；间隔片设置在混合板的内侧面，并与第一凹槽构成混合腔；液体进料通道、气体进料通道和出料通道均与混合腔连通；多孔板设置在气体进料通道和混合腔之间。在上述技术方案中，利用板式气液混合器进行气液混合操作的过程中，液体物料进入到混合腔之前会经过多孔板，该多孔板上的微孔能够使液体物料形成大量的微小的气流，并在液体物料的剪切冲刷作用下形成大量尺寸均匀的微气泡，这种作用过程能够有效的增强传质混合，有利于化学反应充分的进行。

Description

板式气液混合器以及混合器组件

技术领域

本发明涉及微结构技术领域，尤其是涉及一种板式气液混合器以及混合器组件。

背景技术

目前，微结构技术已经广泛应用于污水处理、反应器等行业内，例如微反应器。但是，现有技术中的微反应器结构相对复杂，所以在制造和使用过程中都具有诸多不便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种板式气液混合器以及混合器组件，以解决现有技术中存在的微反应器结构相对复杂的技术问题。

本发明提供的一种板式气液混合器，包括：

内侧面具有第一凹槽的混合板，所述混合板上设置有液体进料通道、气体进料通道和出料通道；

间隔片，所述间隔片设置在所述混合板的内侧面，并与所述第一凹槽构成混合腔；所述液体进料通道、所述气体进料通道和所述出料通道均与所述混合腔连通；

多孔板，所述多孔板设置在所述气体进料通道和所述混合腔之间。

进一步的，在本发明的实施例中，所述板式气液混合器还包括：

若干第一柱体结构，若干所述第一柱体结构设置在所述混合腔内。

进一步的，在本发明的实施例中，所述液体进料通道位于所述气体进料通道的上方。

进一步的，在本发明的实施例中，所述气体进料通道的出气端呈条形孔结构，该条形孔结构自所述第一凹槽的一侧边延伸至另一侧边。

进一步的，在本发明的实施例中，所述第一凹槽内设置有安装槽，所述多孔板设置在所述安装槽内，用于封盖在所述气体进料通道与所述混合腔之间。

进一步的，在本发明的实施例中，所述混合板的内侧面设置有一圈第一密封槽，所述第一密封槽位于所述第一凹槽的外圈，用于放置密封材料。

进一步的，在本发明的实施例中，所述板式气液混合器还包括：

内侧面具有第二凹槽的换热板，所述换热板上设置有换热介质入料通道和换热介质出料通道；

所述混合板和所述换热板的内侧面相对设置，所述间隔片位于所述混合板和所述换热板之间，并与所述第二凹槽构成换热腔；所述换热介质入料通道和所述换热介质出料通道均与所述换热腔连通。

进一步的，在本发明的实施例中，所述板式气液混合器还包括：

若干第二柱体结构，若干所述第二柱体结构设置在所述换热腔内。

进一步的，在本发明的实施例中，所述换热板的内侧面设置有一圈第二密封槽，所述第二密封槽位于所述第二凹槽的外圈，用于放置密封材料。

本发明还提供了一种混合器组件，包括任一项所述的板式气液混合器；

多个所述板式气液混合器串联或并联组合连接。

在上述技术方案中，利用所述板式气液混合器进行气液混合操作的过程中，所述液体物料进入到所述混合腔之前会经过所述多孔板，该多孔板上的微孔能够使液体物料形成大量的微小的气流，并在液体物料的剪切冲刷作用下形成大量尺寸均匀的微气泡，这种作用过程能够有效的增强传质混合，有利于化学反应充分的进行。而且利用这种板式气液混合器能够使气液混合操作持续进行，能够有效缩短混合时间，提高混合效率。并且，所述板式气液混合器的整个结构简单，具备通用性强、密封简单、加工难度小、安装方便等特点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的混合板的立体图；

图2为本发明实施例提供的混合板的平面图；

图3为本发明实施例提供的混合板的局部结构图；

图4为本发明实施例提供的混合板的装配立体图；

图5为本发明实施例提供的混合板的装配平面图；

图6为本发明实施例提供的混合板的另一装配立体图；

图7为本发明实施例提供的换热板的立体图；

图8为本发明实施例提供的板式气液混合器的爆炸图；

图9为本发明实施例提供的板式气液混合器的装配图。

附图标记：

1-混合板；2-间隔片；

3-多孔板；4-换热板；

11-第一凹槽；

12-液体进料通道；

13-气体进料通道；

14-出料通道；

15-第一柱体结构；

16-安装槽；

17-第一密封槽；

41-第二凹槽；

42-换热介质入料通道；

43-换热介质出料通道；

44-第二柱体结构；

45-第二密封槽。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1为本发明实施例提供的混合板1的立体图；图2为本发明实施例提供的混合板1的平面图；图3为本发明实施例提供的混合板1的局部结构图；图4为本发明实施例提供的混合板1的装配立体图；图5为本发明实施例提供的混合板1的装配平面图；图6为本发明实施例提供的混合板1的另一装配立体图；如图1-6所示，本实施例提供的本发明提供的一种板式气液混合器，包括：

内侧面具有第一凹槽11的混合板1，所述混合板1上设置有液体进料通道12、气体进料通道13和出料通道14；

间隔片2，所述间隔片2设置在所述混合板1的内侧面，并与所述第一凹槽11构成混合腔；所述液体进料通道12、所述气体进料通道13和所述出料通道14均与所述混合腔连通；

多孔板3，所述多孔板3设置在所述气体进料通道13和所述混合腔之间。

由上可知，所述混合板1的内侧面具有第一凹槽11，该第一凹槽11可以用来构成混合腔。具体的，在混合板1与间隔片2相对装配的时候，所述间隔片2也设置在所述混合板1的内侧面，从而间隔片2便会盖在所述混合板1的内侧面上，并将所述混合板1内侧面上的第一凹槽11封闭成混合腔。

同时，所述混合板1上设置有液体进料通道12、气体进料通道13和出料通道14，所述液体进料通道12、气体进料通道13和出料通道14也均是与所述混合腔连通的，可以分别用于向所述混合腔内导入液体物料、气体物料以及从所述混合腔内向外导出物料。

重要的是，在所述气体进料通道13和所述混合腔之间设置有多孔板3，该多孔板3上分布有大量的微孔，能够使气体经过所述气体进料通道13进入到混合腔的过程中，首先经过该多孔板3，然后再进入到所述混合腔内。

通过上述构成的结构，在使用时可以将液体物料以及气体物料分别连接至所述液体进料通道12和所述气体进料通道13。所以，液体物料便会从所述液体进料通道12进入到所述混合腔内，同时，气体物料会从所述气体进料通道13进入到所述混合腔。

其中，在所述气体物料进入到混合腔的过程中，首先会经过所述多孔板3，由于多孔板3上分布有大量的微孔，所以气体物料便能够在多孔板3的作用下形成微小的气流，并在液体物料的剪切冲刷作用下，最终形成微气泡。

而气体物料和液体物料在混合腔中完成混合后，便可以从所述出料通道14排出，以此便完成了气液混合的操作。

利用所述板式气液混合器进行气液混合操作的过程中，所述液体物料进入到所述混合腔之前会经过所述多孔板3，该多孔板3上的微孔能够使液体物料形成大量的微小的气流，并在液体物料的剪切冲刷作用下形成大量尺寸均匀的微气泡，这种作用过程能够有效的增强传质混合，有利于化学反应充分的进行。而且利用这种板式气液混合器能够使气液混合操作持续进行，能够有效缩短混合时间，提高混合效率。并且，所述板式气液混合器的整个结构简单，具备通用性强、密封简单、加工难度小、安装方便等特点。

经过实验发现，所述板式气液混合器的气液混合效果与多孔板3的孔隙大小、孔隙率，以及气体进料与反应腔之间的压差、液相流的剪切速度紧密相关。对于普通的气液反应，孔隙率一般在30％至50％，孔隙的大小在0.5μm至5μm之间，同时对于气液混合操作来说，孔隙越小，气液混合的效果就会越好。气体进料与反应腔之间的压差在0.2MPa至0.6MPa之间，混合效果较好，并且液相流的剪切速度需要达到2m/s以上。对于所述多孔板3上的微孔大小以及孔隙率，本领域技术人员可以根据实验需要针对性设置。另外，为了能够有效的调整气体物料与混合腔之间的压差和液相流的剪切速度，可以分别在所述气体进料通道13设置可调节气体物料进气压力的压力调节装置，以及在所述液体进料通道12设置可调节液体物料流量的流量调节装置。在实验过程中，通过所述压力调节装置和所述流量调节装置分别调节气体物料的进气压力以及液体物料的流量大小，从而控制气液混合操作的反应程度。

同时，因微气泡存留时间较长，该板式气液混合器还可串联反应停留段，必要时也可对反应停留段加以换热功能，以充分利用气泡比表面积大、性能稳定的特点。

进一步的，在本发明的实施例中，所述板式气液混合器还包括：若干第一柱体结构15，若干所述第一柱体结构15设置在所述混合腔内。

可参考图1-5中所示的结构，所述混合板1的第一凹槽11内分布了若干第一柱体结构15，而当所述混合板1与所述间隔片2相装配后，若干所述第一柱体结构15便分布在了所述混合腔内(混合腔由间隔片2和混合板1上的第一凹槽11密封构成)，并在所述混合腔内构成可限制液体物料流动的不规则的流动通道。

通过这种布置便能够使液体物料自所述液体进料通道12进入到混合腔的过程中，形成混沌对流或湍流状态，从而强化传质混合效果。

进一步的，在本发明的实施例中，所述液体进料通道12位于所述气体进料通道13的上方。

如图1-5中所示的结构，当所述液体进料通道12位于所述气体进料通道13的上方时，气体物料会从板式气液混合器的中部进入到混合腔，而同时，所述液体物料会从其上方(板式气液混合器的顶部)进入到混合腔。所以，液体物料进入混合腔时会根据重力作用下落，对气体物料形成下落冲刷的效果。这样气体物料经过多孔板3形成大量微气流的状态以后，便会通过液体物料的冲刷形成微气泡。

所述液体进料通道12可在所述混合板1上穿孔设置，例如，如图1所示，所述液体进料通道12的进液端和出液端分别位于所述混合板1的顶部与内侧面上，二者在所述混合板1的内部连通，以此构成液体进料通道12。优选的，所述液体进料通道12在所述混合板1内穿孔的结构可为“L”型。参考所述液体进料通道12的结构，所述出料通道14的结构可以按照所述液体进料通道12的结构设置，并位于所述混合板1的下部。同时，本领域技术人员还可以根据需求以其他结构对其进行设置，在此便不做限定。

进一步的，在本发明的实施例中，所述气体进料通道13的出气端呈条形孔结构，该条形孔结构自所述第一凹槽11的一侧边延伸至另一侧边。其中，所述第一凹槽11的一侧边至另一侧边可分别指如图2中的左侧边和右侧边，也即该条形孔结构是在所述板式气液混合器中横向延伸设置的。

由于所述气体进料通道13具有横向设置的出气端，所以气体在进入到混合腔时也是横向进入的，也即与出气端的条形结构相对应。所以，当位于其上方的液体物料进入并下落时，便能够更加均匀且更加容易的对气体物料形成冲刷，有利于二者的混合操作。

优选的，在本发明的实施例中，所述第一凹槽11内设置有安装槽16，所述多孔板3设置在所述安装槽16内，用于封盖在所述气体进料通道13与所述混合腔之间。

进一步的，在本发明的实施例中，所述混合板1的内侧面设置有一圈第一密封槽17，所述第一密封槽17位于所述第一凹槽11的外圈，用于放置密封材料。

由于所述第一密封槽17位于所述第一凹槽11的外圈，当在所述第一密封槽17内填充密封材料，并将混合板1与间隔片2相互装配在一起时，便能够方便的将所述第一凹槽11所形成的混合腔进行密封，整个结构十分简单，密封效果极佳。

图7为本发明实施例提供的换热板4的立体图；图8为本发明实施例提供的板式气液混合器的爆炸图；图9为本发明实施例提供的板式气液混合器的装配图。如图7-9所示，在本发明的实施例中，所述板式气液混合器还包括：

内侧面具有第二凹槽41的换热板4，所述换热板4上设置有换热介质入料通道42和换热介质出料通道43；

所述混合板1和所述换热板4的内侧面相对设置，所述间隔片2位于所述混合板1和所述换热板4之间，并与所述第二凹槽41构成换热腔；所述换热介质入料通道42和所述换热介质出料通道43均与所述换热腔连通。

由上可知，与所述混合板1相同的，所述换热板4的内侧面具有第二凹槽41，该第二凹槽41可以用来构成换热腔。具体的，在混合板1、换热板4与间隔片2三者之间相互装配的时候，所述混合板1的内侧面与所述换热板4的内侧面相对设置，同时，所述间隔片2位于所述混合板1与所述换热板4之间。所以，三者紧密装配以后，所述间隔片2的两个侧面会分别的盖在所述混合板1的内侧面上以及所述换热板4的内侧面上，并将所述混合板1内侧面上的第一凹槽11封闭成混合腔，以及将所述换热板4内侧面上的第二凹槽41封闭成换热腔。同时，混合腔和换热腔还能够通过该间隔片2相隔绝。

同时，所述换热板4上设置有换热介质入料通道42和换热介质出料通道43，所述换热介质入料通道42和换热介质出料通道43也均是与所述换热腔连通的，可以分别用于向所述换热腔内导入和导出换热介质。所述换热介质入料通道42和换热介质出料通道43的设置结构以及位置可参考前文中所述液体进料通道12和出料通道14设置，在此便不再赘述。同时，本领域技术人员还可以根据需求以其他结构对其进行设置，在此便不做限定。

根据混合板1、间隔片2、多孔板3和换热板4所构成的结构，便可以在气体物料和液体物料在混合腔内混合的同时，利用换热腔通入换热介质，为所述气体物料和液体物料的混合操作提供热量，使二者的反应在需求的温度下进行。其中，所述换热介质可以采用热油、熔盐以及水等，同时也不限于其他介质，本领域技术人员可以根据需求选择合适的介质进行换热操作，在此不做限定。

进一步的，在本发明的实施例中，所述板式气液混合器还包括：若干第二柱体结构44，若干所述第二柱体结构44设置在所述换热腔内。

由上可知，与混合腔内的第一柱体结构15同理，所述换热板4的第二凹槽41内也设置有若干第二柱体结构44，当所述换热板4与所述间隔片2相装配后，若干所述第二柱体结构44便分布在了所述换热腔内(换热腔由间隔片2和换热板4上的第二凹槽41密封构成)，并在所述换热腔内构成可限制换热介质流动的不规则的流动通道。通过这种布置便能够使换热介质进入到混合腔的过程中，形成混沌对流或湍流状态，从而强化传热效果。

进一步的，在本发明的实施例中，所述换热板4的内侧面设置有一圈第二密封槽45，所述第二密封槽45位于所述第二凹槽41的外圈，用于放置密封材料。

同理的，由于所述第二密封槽45位于所述第二凹槽41的外圈，当在所述第二密封槽45内填充密封材料，并将换热板4与间隔片2相互装配在一起时，便能够方便的将所述第二凹槽41所形成的换热腔进行密封，整个结构十分简单，密封效果极佳。

本发明还提供了一种混合器组件，包括任一项所述的板式气液混合器；

多个所述板式气液混合器串联或并联组合连接。

由于所述板式气液混合器的具体结构、功能原理以及技术效果均在前文详述，在此便不再赘述。

所以，任何有关于所述板式气液混合器的技术内容，也均可参考前文对于所述板式气液混合器的记载即可。

同时，本领域技术人员可以根据需求选择相关部件或者直接将多个所述板式气液混合器以串联连接的方式，或者以并联连接的方式组装起来，在此便不对具体组装手段进行限定。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种板式气液混合器，其特征在于，包括：

内侧面具有第一凹槽的混合板，所述混合板上设置有液体进料通道、气体进料通道和出料通道；

间隔片，所述间隔片设置在所述混合板的内侧面，并与所述第一凹槽构成混合腔；所述液体进料通道、所述气体进料通道和所述出料通道均与所述混合腔连通；

多孔板，所述多孔板设置在所述气体进料通道和所述混合腔之间。

2.根据权利要求1所述的板式气液混合器，其特征在于，还包括：

若干第一柱体结构，若干所述第一柱体结构设置在所述混合腔内。

3.根据权利要求2所述的板式气液混合器，其特征在于，所述液体进料通道位于所述气体进料通道的上方。

4.根据权利要求3所述的板式气液混合器，其特征在于，所述气体进料通道的出气端呈条形孔结构，该条形孔结构自所述第一凹槽的一侧边延伸至另一侧边。

5.根据权利要求4所述的板式气液混合器，其特征在于，所述第一凹槽内设置有安装槽，所述多孔板设置在所述安装槽内，用于封盖在所述气体进料通道与所述混合腔之间。

6.根据权利要求4所述的板式气液混合器，其特征在于，所述混合板的内侧面设置有一圈第一密封槽，所述第一密封槽位于所述第一凹槽的外圈，用于放置密封材料。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的板式气液混合器，其特征在于，还包括：

内侧面具有第二凹槽的换热板，所述换热板上设置有换热介质入料通道和换热介质出料通道；

所述混合板和所述换热板的内侧面相对设置，所述间隔片位于所述混合板和所述换热板之间，并与所述第二凹槽构成换热腔；所述换热介质入料通道和所述换热介质出料通道均与所述换热腔连通。

8.根据权利要求7所述的板式气液混合器，其特征在于，还包括：

若干第二柱体结构，若干所述第二柱体结构设置在所述换热腔内。

9.根据权利要求8所述的板式气液混合器，其特征在于，所述换热板的内侧面设置有一圈第二密封槽，所述第二密封槽位于所述第二凹槽的外圈，用于放置密封材料。

10.一种混合器组件，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的板式气液混合器；

多个所述板式气液混合器串联或并联组合连接。