CN109701457A - 一种超重力纳微气泡产生装置及反应系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种超重力纳微气泡产生装置及反应系统，在该装置中液相为连续相，气相为分散相，气体由中空轴进入内部，经曝气微孔的剪切作用对气体进行一次剪切形成气泡，气泡随后在高速旋转的转轴作用下快速脱离转轴表面，并在转轴所形成的超重力环境强大的剪切力下进行二次剪切形成纳微气泡，具有快速、稳定、平均粒径小的优点，所形成的纳微气泡平均粒径处于800纳米‑50微米之间，并可通过调节旋转轴的转速对气泡平均粒径进行范围调控。该装置一方面克服了传统超重力装置中液相不连续，无法形成含纳微气泡液相的问题，另一方面克服了静态微孔介质表面纳微气泡聚并的问题。

Description

一种超重力纳微气泡产生装置及反应系统
技术领域
本发明涉及反应器技术领域，更具体的，涉及一种超重力纳微气泡产生装置及反应系统。
背景技术
纳微气泡是气泡直径处于纳米或微米级的气泡，对于难溶性气体(如氢气、氧气等)参加的气-液和气-液-固反应过程，往往存在受到气液传质限制导致宏观反应速率慢的问题，而纳微气泡的存在能够显著增大液相气含率和气液接触面积并进一步提高气液传质过程加快反应速率，所以其在石油化工、精细化工、煤化工、生物化工等领域有着越来越广泛的应用。因此，开发一种设备结构简单、可快速产生大量、稳定纳微气泡并可应用于工业生产中的装置具有重要的实际应用价值。
目前，纳微气泡产生方法主要包括溶气释气法和分散气体法，溶气释气法的代表性装置通常由泵、溶气罐和喷嘴组成，是通过加压的方法将气体强制溶解于液体中，形成过饱和状态，然后减压气体重新释放出来从而产生大量的微气泡，但该方法存在产生微气泡的过程繁琐且不连续的缺点，很难应用于实际的工业生产中。分散气体法则是通过高速旋流、过流断面渐缩突扩、微多孔分散等手段将气体分散到液体中去，从而快速、大量形成纳微气泡的方法。以上，在工业生产中尤以微多孔分散手段最为常见，其主要通过微混合器或利用某些微孔介质(冶金粉末、陶瓷或塑料做材料，再掺以适当的粘合剂，在高温下烧结而成)的微多孔结构形成纳微米气泡，但该种方法所产生的纳微气泡通常在微孔介质表面易发生聚并形成大气泡，减小了气泡与液体的气液接触面积，制约了纳微气泡在诸多领域优异功能的发挥。
发明内容
为了解决上述问题的至少一个，本发明第一方面提供一种超重力纳微气泡产生装置，包括：
壳体，其上设置有液体进口和液体出口；以及
设置与所述壳体内的超重力气泡产生单元；其中，
所述超重力气泡产生单元包括：
设于所述壳体内的转子，可通过旋转形成超重力场，所述超重力场产生的离心力加速度大于10g；
一端与所述转子结合固定的中空轴，所述中空轴的另一端与气体进口连通；
其中，所述中空轴将所述壳体分为连通的内腔体和外腔体，所述中空轴的侧壁上设置若干微米尺度的孔道。
在某些实施例中，还包括：
设置在所述壳体与中空轴之间的间隙为0.1-10mm。
在某些实施例中，相邻两个孔道的孔心之间距离设定间距。
在某些实施例中，所述孔道包括位于所述中空轴侧壁上半部分的第一孔道和位于所述中空轴侧壁下半部分的第二孔道；
所述第一孔道的孔径大于、小于或等于所述第二孔道的孔径。
在某些实施例中，所述孔道的孔径沿气体流动的方向递增或递减；或，
所述孔道的孔径沿所述外腔体液体流动的方向递增或递减。
在某些实施例中，所述孔道围绕所述中空轴的轴心对称分布。
在某些实施例中，所述中空轴的材料为不锈钢或者钛基材料，优选孔道直径的范围为0.01-0.1mm。
在某些实施例中，所述中空轴由陶瓷膜制成，优选所述陶瓷膜的内壁膜孔道的孔径范围为2-48nm，外壁膜孔道的孔径范围为5-48nm。
本发明第二方面提供一种反应系统，所述反应系统用于气液两相反应，所述反应系统包括超重力纳微气泡产生装置。
本发明第三方面提供一种反应系统，所述反应系统用于气-液-固三相反应，或者用于拟均相的气-液-固反应，所述反应系统包括连通的反应器以及超重力纳微气泡产生装置，所述超重力纳微气泡产生装置将气体反应物与液体反应物混合形成具有纳微气泡的气液混合物，所述反应器中可通入固体反应物或者固体催化剂。
本发明的有益效果：
本发明提供的一种超重力纳微气泡产生装置及系统，在该装置中液相为连续相，气相为分散相，气体由中空轴进入内部，经曝气微孔的剪切作用对气体进行一次剪切形成气泡，气泡随后在高速旋转的转轴作用下快速脱离转轴表面，并在转轴所形成的超重力环境强大的剪切力下进行二次剪切形成纳微气泡，具有快速、稳定、平均粒径小的优点，所形成的纳微气泡平均粒径处于800纳米-50微米之间，并可通过调节旋转轴的转速对气泡平均粒径进行范围调控。该装置一方面克服了传统超重力装置中液相不连续，无法形成含纳微气泡液相的问题，另一方面克服了静态微孔介质表面纳微气泡聚并的问题。此外，将超重力纳微气泡产生装置应用于加氢/氧化等反应领域中，由于纳微气泡的存在使得加氢/氧化等反应过程气液接触面积增大，同时提升了待反应溶液的气含率，从而强化气液传质，达到了提高宏观反应速率，缩短反应时间的目的，在石油化工、精细化工、煤化工、生物化工等领域具有重要的工业应用意义。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1示出本发明实施例中超重力纳微气泡产生装置的结构示意图。
图2a示出本发明实施例中图1中的中空轴上孔道分布示意图。
图2b示出本发明实施例中图1中空轴的俯视图。
图3a示出本发明实施例中反应系统的结构示意图之一。
图3b示出本发明实施例中反应系统的结构示意图之二。
图3c示出本发明实施例中反应系统的结构示意图之三。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
在附图中示出了根据本发明公开实施例的各种截面图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及他们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
目前在工业生产中尤以微多孔分散手段最为常见，其主要通过微混合器或利用某些微孔介质(冶金粉末、陶瓷或塑料做材料，再掺以适当的粘合剂，在高温下烧结而成)的微多孔结构形成纳微米气泡，但该种方法所产生的纳微气泡通常在微孔介质表面易发生聚并形成大气泡，减小了气泡与液体的气液接触面积，制约了纳微气泡在诸多领域优异功能的发挥。
为此，本发明第一方面提供一种超重力纳微气泡产生装置，通过对常规超重力反应器进行改装，将中空轴固定在超重力反应器的转子上，进而中空轴在转子的带动下旋转，气体由中空轴进入内部，经曝气微孔的剪切作用对气体进行一次剪切形成气泡，气泡随后在高速旋转的转轴作用下快速脱离转轴表面，并在转轴所形成的超重力环境强大的剪切力下进行二次剪切形成纳微气泡。
本领域技术人员公知的是，超重力场所产生的离心力加速度应当大于10g(即10倍以上重力加速度)，在此不予赘述。
本领域技术人员应当知晓的是，本申请中的“纳微”指的是纳微尺度，即大小处于纳米和微米的范围，即1nm-100um之间。
需要说明的是，本申请中的超重力纳微气泡产生装置，可以是立式或者卧式，例如立式管状或者立式筒状，本申请对此不做限制，但可以理解，立式可以将气体进口设置在下方，这样利用了气体扩散的推动力，更适用于比空气“轻”的气体。
以立式为例，如图1所示，该超重力纳微气泡产生装置，包括：壳体3，其上设置有液体进口9和液体出口6；以及设置与所述壳体3内的超重力气泡产生单元；其中，所述超重力气泡产生单元包括：设于所述壳体内的转子，可通过旋转形成超重力场，所述超重力场产生的离心力加速度大于10g；一端与所述转子结合固定的中空轴7，所述中空轴7的另一端与气体进口5连通；其中，所述中空轴将所述壳体分为连通的内腔体和外腔体，所述中空轴的侧壁上设置若干微米尺度的孔道8。
本发明第一方面的超重力纳微气泡产生装置，在该装置中液相为连续相，气相为分散相，气体由中空轴进入内部，经曝气微孔的剪切作用对气体进行一次剪切形成气泡，气泡随后在高速旋转的转轴作用下快速脱离转轴表面，并在转轴所形成的超重力环境强大的剪切力下进行二次剪切形成纳微气泡，具有快速、稳定、平均粒径小的优点，所形成的纳微气泡平均粒径处于800纳米-50微米之间，并可通过调节旋转轴的转速对气泡平均粒径进行范围调控。该装置一方面克服了传统超重力装置中液相不连续，无法形成含纳微气泡液相的问题，另一方面克服了静态微孔介质表面纳微气泡聚并的问题。
在具体实施时，该装置还包括密封2，防止气体和液体泄漏；法兰10，用于固定装置；中空轴为圆柱状，上端与电机传动连接，下端与外壳内底部轴承4连接，并在下端开口，连通气体进口5。
当超重力纳微气泡产生装置工作时，从中空轴内排出的气体在微米级曝气微孔(即孔道)的作用下进行一次切割产生微米级小气泡，随后在高速转轴离心力的作用下迅速脱离壁面，避免了气泡的聚并变大问题。同时，高速旋转的转轴会与液体间形成强大的剪切力和湍动，并形成局部的旋涡，产生的微米级气泡在剪切力作用下不断被切割，形成大量、稳定的纳微气泡。
在一些实施例中，液体进口和液体出口的作用可以调换，取决于具体的需求，例如需要液体由图示中的上至下流动时，图中标号6为液体进口，标号9为液体出口，本申请不限于此。
在一些实施例中，转子包括转动轴(图中未示出)，转动轴通过电机1带动高速旋转，可以根据需要调节电机1的功率，进而调节转子的转速。
在一些具体实施例中，转子的转速可以在100-10000rpm，例如转子的转速可以为4000rpm、5000rpm、6000rpm、7000rpm、8000rpm、9000rpm、10000rpm。
超重力纳微气泡产生装置特点在于气体由进气口进入中空轴，在中空轴壁上微孔的作用下对气体进行一次切割形成小气泡，小气泡在高速旋转的转轴作用下快速脱离转轴壁并分散于液相中，随后在高速旋转转轴所产生强大的剪切力和涡流下进一步切割，形成大量、稳定的纳微气泡。
在一些具体实施例中，可以通过转子的转速控制纳微气泡的大小，例如转子转速越高，气泡越小。
优选的，壳体的高径比为5-30，这样可以使得气体的流动路程变长，扩大了气泡产生的范围。
在一些优选的实施例中，在所述壳体的气体进口处设置有气体流量控制阀，这样可以通过控制气体的流速进而控制气液混合的比例，当然，本申请并不限制气体流量控制阀是否设置于壳体上，例如气体流量控制阀可以设置在气源上(一般地，每个气体钢瓶上都有气体流量控制阀)，但是对于管路较长的系统，从气源处控制气体流量的误差较大，在气体进口处直接控制误差小，可以消除管路本身压差带来的影响。
一般地，中空轴的材质可以为不锈钢、钛基材料或者陶瓷膜材料的一种，当然，实际上，中空轴的材料不限制于上述示出的材料，本申请不做穷举。
在一些具体的优选实施例中，所述中空轴的材料为不锈钢或者钛基材料，孔道直径的范围为0.01-0.1mm。
在另一些具体的优选实施例中，所述中空轴由陶瓷膜制成，所述陶瓷膜的内壁膜孔道的孔径范围为2-48nm，外壁膜孔道的孔径范围为5-48nm，例如内壁膜孔径可为2nm，5nm，10nm，20nm，48nm，外壁膜孔径可为5nm，10nm，20nm，48nm，，以上内壁膜孔径和外壁膜孔径可两两任意组合搭配，优选地，内壁膜孔径为20nm，外壁膜孔径为5nm。
一般地，中空轴壁厚2-10mm，优选地，壁厚3mm。
下面结合图2a和图2b对中空轴进行详细说明。
图2b示出了中空轴的俯视图，在图2b中可以看出，一方面所述孔道围绕所述中空轴的轴心对称分布，另一方面，在中空轴的水平截面上，任意两个孔道的孔心(即孔道的中心)之间距离的间距相同。
每个孔道的孔径可以相同，也可以不同，具体可以根据情况调节，一般地所述孔道包括位于所述中空轴侧壁上半部分的第一孔道和位于所述中空轴侧壁下半部分的第二孔道，所述第一孔道的孔径大于、小于或等于所述第二孔道的孔径。
例如，在一个实施例中，超重力纳微气泡产生装置为立式筒状，液体进口设置在壳体下方，液体出口设置在壳体上方，气体进口设置在壳体下方的底部，由于气体进口设置在壳体下方，则在整个内腔体中，下方的气体密度较大，溢出的推动力较大，相同孔径下更容易溢出，上方的气体密度较小，溢出推动力小，相同孔径下更难溢出，此时设置第一孔道的孔径大于第二孔道的孔径，均衡两者的溢出量，避免上下部分气泡密度不一致的现象。
再例如，在一个实施例中，液体出口设置在壳体上方，气体进口设置在壳体下方的底部，由于气体进口设置在壳体下方，对于液体流速较快的混合体系，进液区域的液体会对中空轴产生冲击力，阻碍气泡甩出，而在液体出口区域，液体流动会对气泡产生带动作用，加快气泡的甩出，该体系中，第二孔道的孔径可以稍大于第一孔道的孔径，以平衡进液和出液流动带来的影响。
当然，在一些可选实施例中，不考虑体系的影响，第一孔道的孔径与第二孔道的孔径相同。
亦或者，在优选的实施例中，由于整个流动体系具有梯度式的规律(例如液体进口处-液体出口处的流速是不断递减的，靠近气体进口处-远离气体进口处的气体密度是不断递减的)，因此，所述孔道的孔径沿气体流动的方向递增或递减；或，所述孔道的孔径沿所述外腔体液体流动的方向递增或递减。这样可以根据整个流动体系调节，使得孔道的尺寸与具体体系更加匹配。
例如，孔道的孔径由图2a中的下至上的方向上，孔径不断递减，通过递减的孔径数值的设置，例如上下相邻的两个孔道的孔径相差0.1mm，0.2mm等，可以平衡气体上下浓度差带来的影响，或者平衡液体流速差(流动过程中具有阻力和重力，导致流速具有微小差别)，孔径不断递增。
此外，从图2a中可以看出，在中空轴的轴向上，相邻两个孔道的孔心间距相同，均为设定间距(即给定的一个间距数值，例如10mm，20mm等)。
在一些实施例中，形成的纳微气泡平均粒径处于800纳米-50微米之间，具体可以通过可视化、X射线成像技术以及光纤探针或者电导探针的方法，本申请不限于此。
通过上述实施例可以知晓，本发明提供的一种超重力纳微气泡产生装置，在该装置中液相为连续相，气相为分散相，气体由中空轴进入内部，经曝气微孔的剪切作用对气体进行一次剪切形成气泡，气泡随后在高速旋转的转轴作用下快速脱离转轴表面，并在转轴所形成的超重力环境强大的剪切力下进行二次剪切形成纳微气泡，具有快速、稳定、平均粒径小的优点，所形成的纳微气泡平均粒径处于800纳米-50微米之间，并可通过调节旋转轴的转速对气泡平均粒径进行范围调控。该装置一方面克服了传统超重力装置中液相不连续，无法形成含纳微气泡液相的问题，另一方面克服了静态微孔介质表面纳微气泡聚并的问题。
基于与本发明第一方面中的超重力纳微气泡产生装置的发明构思，本发明第二方面提供一种反应系统，所述反应系统用于气液两相反应，所述反应系统包括超重力纳微气泡产生装置。
在一个具体实施例中，本系统将超重力纳微气泡产生装置作为反应器用于用于气-液两相氧化反应的步骤：
1)在超重力纳微气泡产生装置-13进液口连接搅拌釜-22，在超重力纳微气泡产生装置-13出液口处连接气液分离罐-19(如图3c所示)；
2)开启柱塞泵，待反应溶液进入超重力纳微气泡产生装置-13并形成液相循环，待系统稳定后开启气体钢瓶通入氧气进行气-液两相氧化反应，反应体系压力由背压阀-17控制，温度由温控系统控制；
3)由步骤2)产生的带有反应产物的气液混合物经气液分离罐-19进行分离，气体由放空阀排出，液体流入中搅拌釜-21中；另通过控制球阀-22的开关可以控制系统为单程氧化反应或循环氧化反应，当球阀-22开启时系统为循环氧化反应，当球阀关闭时系统为单程氧化反应；反应后的样品经分离后进行进一步检测。
下面结合具体场景对本方面提供的气-液-固三相反应系统进行详细说明。
应用本方面的气液两相反应系统进行加氢反应
参照图3a所示，采用图1所示装置应用于固定床反应器加氢反应，包括氮气钢瓶-11，氢气钢瓶-12，超重力纳微气泡产生装置-13，气体质量流量计-14，柱塞泵-15，固定床反应器-16，原料罐-17，背压阀-18，气液分离罐-19，样品储罐-20，其中超重力微气泡装置、原料罐和固定床反应器均设有电加热套，反应过程包括如下步骤：打开氮气钢瓶，吹扫整个管路用于排出空气；打开加热装置，加热装置至预定温度后打开氢气钢瓶，利用气体质量流量计调节气体流量，利用背压阀调节至预设压力；开启超重力纳微气泡产生装置，调节转速；开启柱塞泵，并使反应溶液充满整个超重力纳微气泡产生装置，随后利用柱塞泵调节液体流量，控制反应溶液通过固定床反应器的时间，待系统稳定后从取样口取样分析。
以蒽醌加氢反应为例：将固定床反应器内填装好当量直径为1.6mm的Pd/Al2O3催化剂，使用前在90℃温度下通氢气进行预还原后用氮气封存；以均三甲苯和磷酸三辛酯体积比3:1做混合溶剂，配制浓度120(g/L)的2-乙基蒽醌工作液，在温度为50℃压力为0.3MPa，超重力纳微气泡产生装置转速2000rpm条件下，将含有纳微气泡(气泡平均直径10微米)的混合流体通入固定床反应器，在35s时间下可达蒽醌转化率35％，选择性92％，加氢效率5.8(g/L)；在相同温度、压力条件下，只改变超重力纳微气泡产生装置转速为2700rpm，将含有纳微气泡(气泡平均直径900纳米)的混合流体通入固定床反应器，在35s时间下可达蒽醌转化率48％，选择性93.5％，加氢效率6.5(g/L)。
由上述结果可知，超重力纳微气泡产生装置对固定床蒽醌加氢反应具有较好的催化加氢效果；同时在一定范围内，随着超重力纳微气泡产生装置内转轴转速的提升，装置产生的纳微米气泡平均粒径成减小趋势，气泡平均粒径的减小增大了气液接触面积和气含率，有利于固定床蒽醌加氢反应效果的提升。
超重力纳微气泡装置不旋转时的气液两相反应系统进行加氢反应
采用与上述场景相同的实验装置和实验流程，以均三甲苯和磷酸三辛酯体积比3:1做混合溶剂，配制浓度120(g/L)的2-乙基蒽醌工作液，在温度为50℃压力为0.3MPa，超重力纳微气泡产生装置不旋转的条件下，只依靠中空转轴壁上的曝气微孔作用对气体进行切割形成气液混合流，将含有微气泡(气泡平均直径550微米)的气液混合流体通入固定床反应器，在35s时间下可达蒽醌转化率12％，选择性96％，加氢效率1.8(g/L)。
由两个场景的对照结果可知，与单独静止微孔介质切割气体相比较，超重力纳微气泡产生装置在高速旋转转轴产生的剪切力作用下能够使形成的气泡平均直径进一步减小，能有效克服静止微孔介质表面气泡聚并变大问题，同时使用本发明装置进行固定床蒽醌加氢反应效果相较于单独使用静止微孔介质亦更优。
应用本方面的气液两相反应系统进行氧化反应
参见图3c，采用图1所示装置作为反应器应用于气-液两相氢蒽醌氧化反应，操作步骤如下：将2-乙基蒽醌加氢产物2-乙基氢蒽醌加入搅拌釜-22中，浓度为0.43mol/L，开启柱塞泵使拟均相态溶液循环，待系统稳定后，开启气瓶和超重力纳微气泡产生装置，在50℃、常压条件下进行循环氧化，5min内2-乙基氢蒽醌可完全氧化(及转化率为100％)。
通过上述场景可以知晓，本申请提供的反应系统，将超重力纳微气泡产生装置应用于气液加氢/氧化反应领域中，由于纳微气泡的存在使得加氢/氧化反应过程气液接触面积增大，同时提升了待反应溶液的气含率，从而强化气液传质，达到了提高宏观反应速率，缩短反应时间的目的，在石油化工、精细化工、煤化工、生物化工等领域具有重要的工业应用意义。
基于与本发明第一方面中的超重力纳微气泡产生装置的发明构思，本发明第三方面一种反应系统，所述反应系统用于气-液-固三相反应，或者用于拟均相的气-液-固反应，所述反应系统包括连通的反应器以及超重力纳微气泡产生装置，所述超重力纳微气泡产生装置将气体反应物与液体反应物混合形成具有纳微气泡的气液混合物，所述反应器中可通入固体反应物或者固体催化剂。
在一个具体实施例中，本系统将超重力纳微气泡产生装置用于固定床反应器气-液-固三相加氢/氧化反应的步骤：
1)在固定床反应器-16进口连接超重力纳微气泡产生装置-13，在固定床反应器-16出口处连接气液分离罐-19(如图3a所示)；随后开启超重力纳微气泡产生装置，形成气液混合物；
2)将步骤1)产生的携带有纳微气泡的气液混合物通入装有催化剂颗粒的固定床反应器中，进行加氢/氧化反应，反应体系压力由背压阀-17控制，温度由温控系统控制；
3)由步骤2)产生的带有反应产物的气液混合物经气液分离罐-19进行分离，气体由放空阀排出，液体流入样品储罐-20中，样品经分离后进行进一步检测。
在一个具体实施例中，本系统将超重力纳微气泡产生装置用于搅拌釜反应器拟均相气-液-固加氢/氧化反应的步骤：
1)在搅拌釜反应器-22进口连接超重力纳微气泡产生装置-13，拌釜反应器-21出口处连接气液分离罐-19(如图3b所示)；随后开启超重力纳微气泡产生装置，形成气液混合物；
2)开启搅拌釜反应器，将步骤1)产生的携带有纳微气泡的气液混合物通入装有纳米或微末级粉末状催化剂颗粒的搅拌釜反应器中，进行加氢/氧化反应，反应体系压力由背压阀-17控制，温度由温控系统控制；
3)由步骤2)产生的带有反应产物的气液混合物经气液分离罐-19进行分离，气体由放空阀排出，液体流入样品储罐-20中，样品经过滤或离心、分离后进行进一步检测。
步骤2)中使用的贵金属催化剂为以氧化铝、二氧化硅或分子筛等固体颗粒为载体，通过高温煅烧负载钯、铂等贵金属或混合金属的催化剂，催化剂粒径范围10nm-800um，以上以粒径50nm-200um为最优。
在一个具体实施例中，本系统将超重力纳微气泡产生装置作为反应器用于拟均相气-液-固加氢/氧化反应，其特征在于，包括如下步骤：
1)在超重力纳微气泡产生装置-13进液口连接搅拌釜-22，在超重力纳微气泡产生装置-13出液口处连接气液分离罐-19(如图3c所示)；
2)在搅拌釜-21内加入待反应溶液和纳米或微米级粉状催化剂；随后开启柱塞泵，形成液相循环，待系统稳定后开启气体钢瓶进行拟均相气-液-固三相加氢/氧化反应；反应体系压力由背压阀-17控制，温度由温控系统控制；
3)由步骤2)产生的带有反应产物的气液混合物经气液分离罐-19进行分离，气体由放空阀排出，液体流入中搅拌釜-21中；另通过控制球阀-22的开关可以控制系统为单程加氢/氧化反应或循环加氢/氧化反应，当球阀-22开启时系统为循环加氢/氧化反应，当球阀关闭时系统为单程加氢/氧化反应；反应后的样品经过滤或离心、分离后进行进一步检测。
上述具体实施例中，催化剂可以为微纳尺度的颗粒，对于加氢反应，可以使用贵金属催化剂颗粒，该贵金属催化剂颗粒为以氧化铝、二氧化硅或分子筛等固体颗粒为载体，通过高温煅烧负载钯、铂等贵金属或混合金属的催化剂，催化剂粒径范围10nm-800um，以上以粒径50nm-200um为最优。
下面结合具体场景对本方面提供的拟均相气液固反应体系进行详细说明。
应用本方面的拟均相气液固反应系统进行加氢反应
参照图3b所示，采用图1所示装置应用于搅拌釜反应器拟均相气液固蒽醌加氢反应，实验装置除搅拌釜反应器-21不同外其余装置与上述气液两相反应系统相同，操作步骤亦相同，以均三甲苯和磷酸三辛酯体积比1:1做混合溶剂，配制浓度100(g/L)的2-乙基蒽醌工作液，在温度为60℃压力为0.3MPa，选用Pd/γ-Al2O3催化剂浓度为2％wt条件下进行加氢，11min时间下可达蒽醌转化率76％，选择性90.5％，加氢效率9.5(g/L)。
图3c也可以作为拟均相气-液-固1-硝基蒽醌加氢反应系统，采用图1所示装置作为反应器应用于拟均相气-液-固1-硝基蒽醌加氢反应，操作步骤如下：将1-硝基蒽醌与N,N-2甲基甲酰胺以3:20质量比配置成反应溶液，同粒径为80微米的Pd/γ-Al2O3催化剂一同加入搅拌釜-22中，开启搅拌釜使催化剂和溶液完全混合并保持悬浮状态；开启柱塞泵使拟均相态溶液循环，待系统稳定后，开启气瓶和超重力纳微气泡产生装置，在100℃、1.2MPa、催化剂浓度4％wt条件下进行循环加氢，产物1-氨基蒽醌可在40min内达纯度95％以上。
由此可知，本方面提供的反应系统能够用于气-液-固三相反应，或者用于拟均相的气-液-固反应，由于纳微气泡的存在使得加氢/氧化反应过程气液接触面积增大，同时提升了待反应溶液的气含率，从而强化气液传质，达到了提高宏观反应速率，缩短反应时间的目的，在石油化工、精细化工、煤化工、生物化工等领域具有重要的工业应用意义。
当然，上述场景仅仅作为示例性说明，本装置可应用于各类加氢/氧化反应，亦或是其他混合反应，在此不做穷举，但可以理解，基于本发明的构思所做的反应体系的替换，虽然不一定是加氢或者氧化的其中一种，但仍然属于本申请所限定的范围。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种超重力纳微气泡产生装置，其特征在于，包括：
壳体，其上设置有液体进口和液体出口；以及
设置与所述壳体内的超重力气泡产生单元；其中，
所述超重力气泡产生单元包括：
设于所述壳体内的转子，可通过旋转形成超重力场，所述超重力场产生的离心力加速度大于10g；
一端与所述转子结合固定的中空轴，所述中空轴的另一端与气体进口连通；
其中，所述中空轴将所述壳体分为连通的内腔体和外腔体，所述中空轴的侧壁上设置若干纳微米尺度的孔道。
2.根据权利要求1所述的超重力纳微气泡产生装置，其特征在于，还包括：
设置在所述壳体与中空轴之间的间隙为0.1-10mm。
3.根据权利要求1所述的超重力纳微气泡产生装置，其特征在于，相邻两个孔道的孔心之间距离设定间距。
4.根据权利要求1所述的超重力纳微气泡产生装置，其特征在于，所述孔道包括位于所述中空轴侧壁上半部分的第一孔道和位于所述中空轴侧壁下半部分的第二孔道；
所述第一孔道的孔径大于、小于或等于所述第二孔道的孔径。
5.根据权利要求1所述的超重力纳微气泡产生装置，其特征在于，所述孔道的孔径沿气体流动的方向递增或递减；或，
所述孔道的孔径沿所述外腔体液体流动的方向递增或递减。
6.根据权利要求1所述的超重力纳微气泡产生装置，其特征在于，所述孔道围绕所述中空轴的轴心对称分布。
7.根据权利要求1所述的超重力纳微气泡产生装置，其特征在于，所述中空轴的材料为不锈钢或者钛基材料，优选孔道直径的范围为0.01-0.1mm。
8.根据权利要求1所述的超重力纳微气泡产生装置，其特征在于，所述中空轴由陶瓷膜制成，优选所述陶瓷膜的内壁膜孔道的孔径范围为2-48nm，外壁膜孔道的孔径范围为5-48nm。
9.一种反应系统，其特征在于，所述反应系统用于气液两相反应，所述反应系统包括超重力纳微气泡产生装置。
10.一种反应系统，其特征在于，所述反应系统用于气-液-固三相反应，或者用于拟均相的气-液-固反应，所述反应系统包括连通的反应器以及超重力纳微气泡产生装置，所述超重力纳微气泡产生装置将气体反应物与液体反应物混合形成具有纳微气泡的气液混合物，所述反应器中可通入固体反应物或者固体催化剂。
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Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110354705A (zh) * 2019-08-14 2019-10-22 湖南亿纳环保科技有限公司 微细气泡发生方法及微细气泡发生器
CN110841424A (zh) * 2019-11-07 2020-02-28 江苏科技大学 三段式超重力船舶尾气处理装置和工作方法
WO2020177753A1 (zh) * 2019-03-05 2020-09-10 北京化工大学 一种超重力纳微气泡产生装置及反应系统
CN112552963A (zh) * 2019-09-10 2021-03-26 南京延长反应技术研究院有限公司 一种煤直接液化的智能控制强化系统及工艺
CN112691562A (zh) * 2021-01-13 2021-04-23 南京尚吉增材制造研究院有限公司 微纳米级气液混合制备装置及微纳米级气泡的制备方法
CN113075091A (zh) * 2021-02-24 2021-07-06 南京延长反应技术研究院有限公司 一种确定px氧化制ta体系中气泡大小的方法
CN114682173A (zh) * 2022-04-11 2022-07-01 北京化工大学 一种超重力浆态床装置及其应用
CN114699939A (zh) * 2022-04-11 2022-07-05 北京化工大学 一种逐级切割气泡的超重力混气装置及其应用
CN114733459A (zh) * 2022-04-01 2022-07-12 北京化工大学 一种非均相纳米分散体强化反应装置及方法
CN114749043A (zh) * 2022-06-13 2022-07-15 四川环钻星空能源科技有限公司 一种油田钻井液泡沫发生器
CN114870663A (zh) * 2022-04-01 2022-08-09 北京化工大学 一种旋流式超重力反应器
CN115106040A (zh) * 2022-04-26 2022-09-27 临沂巨达科技环保工程有限公司 一种微泡射流超重力膜间反应釜

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116829253A (zh) * 2021-01-29 2023-09-29 诺沃梅尔公司 改进的反应器以及用于使气体和液体反应物反应的方法
CN115155479B (zh) * 2022-07-12 2023-11-21 南京工业大学 一种多级进料微界面强化传质反应器
CN115260224B (zh) * 2022-08-04 2024-04-02 浙江锦华新材料股份有限公司 一种超重力法生产乙烯基三丁酮肟基硅烷的方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014004542A (ja) * 2012-06-26 2014-01-16 Fukushima Seisakusho:Kk バラスト水処理装置
JP5800185B2 (ja) * 2011-07-15 2015-10-28 雅 田篭 マイクロバブル発生貫流ポンプ
US20170259219A1 (en) * 2016-03-11 2017-09-14 Moleaer, Inc. Compositions containing nano-bubbles in a liquid carrier
CN108479380A (zh) * 2018-03-20 2018-09-04 中北大学 一种超重力scr脱硝装置及其脱硝工艺

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US704034A (en) * 1902-04-09 1902-07-08 William Samuel Head Carbureter.
CH290287A (de) * 1951-05-11 1953-04-30 Kerag Kesselschmiede Apparate Verfahren zum Mischen von Gasen mit Flüssigkeiten und Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
JPH0660473B2 (ja) * 1985-04-18 1994-08-10 新王子製紙株式会社 古紙の脱墨処理法
JP3323217B2 (ja) * 1991-12-27 2002-09-09 未来科学株式会社 水の浄化・活性化装置
WO1997024291A1 (fr) * 1995-12-28 1997-07-10 Sanki Co., Ltd. Dispositif de renouvellement d'air
NO307289B1 (no) * 1998-07-08 2000-03-13 Alu Innovation As Rotor for behandling av vaeske
US6790417B2 (en) * 2000-12-21 2004-09-14 Corning Incorporated Monolith loop reactors
US6461500B1 (en) * 2001-08-31 2002-10-08 Sewage Aeration Systems, Inc. Apparatus for aeration without significant agitation to deplete and biodegrade sludge
US8366312B1 (en) * 2006-08-01 2013-02-05 United Services Automobile Association (Usaa) Systems to store and agitate fuel
US20080083997A1 (en) * 2006-10-06 2008-04-10 Kuo-Chuan Wu System for generating tiny bubbles in water
EP2399665A1 (en) * 2009-02-17 2011-12-28 Nakashima Kogyo Corporation Micro-bubble generation device
WO2011109465A2 (en) * 2010-03-05 2011-09-09 H R D Corporation High shear system and process for the production of halogenated and/or sulfonated paraffins
CN203598823U (zh) * 2013-12-02 2014-05-21 抚顺市明尧石油机械有限公司 超重力反应器
CN105347519B (zh) * 2015-11-13 2017-10-31 徐州工程学院 一种纳米气泡发生器及其应用
CN107540555B (zh) * 2017-09-27 2019-07-12 北京化工大学 一种在超重力反应器内将硝基加氢还原为氨基的方法
CN109701457B (zh) * 2019-03-05 2020-10-27 北京化工大学 一种超重力纳微气泡产生装置及反应系统

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5800185B2 (ja) * 2011-07-15 2015-10-28 雅 田篭 マイクロバブル発生貫流ポンプ
JP2014004542A (ja) * 2012-06-26 2014-01-16 Fukushima Seisakusho:Kk バラスト水処理装置
US20170259219A1 (en) * 2016-03-11 2017-09-14 Moleaer, Inc. Compositions containing nano-bubbles in a liquid carrier
CN108479380A (zh) * 2018-03-20 2018-09-04 中北大学 一种超重力scr脱硝装置及其脱硝工艺

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020177753A1 (zh) * 2019-03-05 2020-09-10 北京化工大学 一种超重力纳微气泡产生装置及反应系统
CN110354705A (zh) * 2019-08-14 2019-10-22 湖南亿纳环保科技有限公司 微细气泡发生方法及微细气泡发生器
CN112552963A (zh) * 2019-09-10 2021-03-26 南京延长反应技术研究院有限公司 一种煤直接液化的智能控制强化系统及工艺
CN110841424A (zh) * 2019-11-07 2020-02-28 江苏科技大学 三段式超重力船舶尾气处理装置和工作方法
CN112691562A (zh) * 2021-01-13 2021-04-23 南京尚吉增材制造研究院有限公司 微纳米级气液混合制备装置及微纳米级气泡的制备方法
CN112691562B (zh) * 2021-01-13 2022-03-25 南京尚吉增材制造研究院有限公司 微纳米级气液混合制备装置及微纳米级气泡的制备方法
CN113075091B (zh) * 2021-02-24 2023-01-10 南京延长反应技术研究院有限公司 一种确定px氧化制ta体系中气泡大小的方法
CN113075091A (zh) * 2021-02-24 2021-07-06 南京延长反应技术研究院有限公司 一种确定px氧化制ta体系中气泡大小的方法
CN114870663B (zh) * 2022-04-01 2023-08-08 北京化工大学 一种旋流式超重力反应器
CN114733459A (zh) * 2022-04-01 2022-07-12 北京化工大学 一种非均相纳米分散体强化反应装置及方法
CN114733459B (zh) * 2022-04-01 2023-08-08 北京化工大学 一种非均相纳米分散体强化反应装置及方法
CN114870663A (zh) * 2022-04-01 2022-08-09 北京化工大学 一种旋流式超重力反应器
CN114699939A (zh) * 2022-04-11 2022-07-05 北京化工大学 一种逐级切割气泡的超重力混气装置及其应用
CN114682173A (zh) * 2022-04-11 2022-07-01 北京化工大学 一种超重力浆态床装置及其应用
CN114699939B (zh) * 2022-04-11 2023-08-29 北京化工大学 一种逐级切割气泡的超重力混气装置及其应用
CN115106040A (zh) * 2022-04-26 2022-09-27 临沂巨达科技环保工程有限公司 一种微泡射流超重力膜间反应釜
CN114749043A (zh) * 2022-06-13 2022-07-15 四川环钻星空能源科技有限公司 一种油田钻井液泡沫发生器

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Publication number Publication date
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