CN1113684C - 气体混合装置 - Google Patents

Abstract

一种气体混合装置，它包括第一种原料气体输入管(4)，第二种原料气体输入管(5)，混合室(12)，在混合室(12)的横截面平面内并与输入管(5)正交的一根或多根气体分布管(8)，以及混合气体输出管(7)，在所述混合室(12)中所述气体分布管(8)上还带有一个或多个气体输出孔(9)。

Description

气体混合装置

发明的领域

本发明涉及一种气体混合装置。

发明的背景

在气相反应中经常需要将两种或多种气体混合在一起。气体氧化反应就是需要实施气体混合的一个例子，它使含氧气体(有时为纯氧气)与一种有机化合物充分混合，随后使之发生氧化反应。需要进行这种气体混合的反应的例子有丙烯制备丙烯醛的反应、丙烯醛制备丙烯酸的反应以及C₄烃类化合物制备丁二烯的反应等等。在这些反应中通常要求两种或多种气体均匀混合以提高反应效率。

在进行气体混合时，需要特别注意防止有机化合物与氧气的混合物组成进入爆炸区范围。因此在混合过程中受控的快速均匀混合并使混合物组成离开爆炸区显得尤为重要。

在烃类的氧化反应中，一种混合气体是可燃的烃气体，另一种气体是具有助燃作用的含氧气体。因此要求两种气体尽可能快地混合均匀，以便缩短(缩小)可燃气体均匀混合所需的停留时间或空间(长度)，提高设备的安全性。

日本公开专利4362/1971、16381/1972公开了一种混合装置，它将一种气体分成多份，再将各份气体分散加至另一种气体中。两种气体在一管式空间内混合。只有该管的长径比(L/D)达到5-10或更高时，该方法才能获得彻底混合的均匀混合物。

在工业规模的装置中，由于气体流量通常很大，若管径较小时，管道系统的压降很高，因此很不经济。实践中管道内径一般为0.2-0.5米。这样所述日本专利的方法从两种气体开始混合处到彻底混合均匀处的距离约为2-5米。使可燃的气体混合物通过2-5米长的管道无疑增加了设备的安全隐患。

中国专利CN1049110A公开了一种适合管道混合的混合设备，它通过喷嘴将一种气体加至另一种气体中。所述喷嘴的底端装有挡板，从喷嘴喷出的气体撞击该挡板后发生气体分散，从而混合更快更均匀。由于该挡板是一块多孔板，其混合效果比较理想。但是该挡板会提高管道系统的压降。

中国专利CN1033753公开了一种用于反应器的气体混合分配器。日本公开专利特开平11-114393也涉及一种气体混合装置。这两种装置虽然也能使气体快速均匀地混合，但是其结构复杂、制造困难并且制造成本也较高。

发明的概述

因此，本发明的目的是提供一种气体混合装置，它结构简单，混合效率高并可同时混合多种气体。

本发明提供一种气体混合装置，它包括第一种原料气体输入管4，第二种原料气体输入管5，混合室12，在混合室12的横截面平面内并与输入管5正交的一根或多根气体分布管8，以及混合气体输出管7，在所述混合室12中所述气体分布管8上还带有一个或多个气体输出孔9。

在本发明的一个较好实例中，所述气体输出孔9的开口朝向第一种原料气体的输入方向。

本发明装置的混合室12在靠近混合气体输出管7一端还可装填填料，以调整混合气体的流速与流向，使之更均匀地混合。

本发明装置还可包括第三种原料气体输入管6，以及在混合室12的横截面平面内并与输入管6正交的一根或多根气体分布管13。在所述混合室12中所述气体分布管13上还带有一个或多个气体输出孔14。

在本发明的一个较好实例中，所述气体输出孔9和14的开口均朝向第一种原料气体的输入方向。

在本发明另一个较好的实例中，所述气体输出孔9的开口朝向第一种原料气体的输入方向，所述气体输出孔14的开口朝相反于第一种原料气体的输入方向。

在混合室12中所述气体分布管8和13可依次排列或者交替排列。其中以交替排列为佳。

附图简述

下面将结合附图更详细地说明本发明。附图中：

图1是本发明气体混合装置的透视图；

图2是本发明气体混合装置沿A-A的剖面图；

图3是本发明一个较好实例的气体混合装置沿A-A的剖面图。

发明的详细描述

本发明涉及一种气体混合装置，如图1所示，它包括第一种原料气体输入管4，第二种原料气体输入管5，混合室12，在混合室12中与所述第一种原料气体的流动方向正交(即在混合室12的横截面平面内)并与输入管5正交的一根或多根气体分布管8，以及混合气体输出管7，在所述混合室12中所述气体分布管8上还带有一个或多个气体输出孔9。

本发明装置的各原料气体输入管的管径可相同或不同，取决于不同的反应要求。

本发明装置的气体混合室12是一段气体输送管，它的管径一般稍大于原料气体输入管4和混合气体输出管7，因为在该混合室中需要使两种气体相混合，太小的管径会增加其内部的压力，不利于气体的混合。

在混合室的一个侧面开有一个或多个孔，以便安装气体分布管8。

如图2所示，气体分布管8透过所述孔进入气体混合室12并分布在气体混合室12的横截面平面内。虽然图2给出4根气体分布管8，但是这仅是说明性的，并不对本发明的范围构成任何限制。气体分布管8的管径和数量可根据其在混合室12的横截面中所占的比例任意选取，随不同的混合气体而异。一般而言，气体分布管8的纵向剖面积占混合室12横截面积的30％-60％。

进入混合室12的气体分布管8部分还带有一个或多个气体输出孔9。气体输出孔的开口方向以及数量无特别的限制，取决于具体的混合气体。在本发明的一个较好的实例中，该气体输出孔9的开口方向面朝第一种气体的输入方向，从而是两种气体发生错流混合，以提高混合效率。

本发明装置的混合室12在靠近混合气体输出管7一端还可装填填料，以调整混合气体的流速，使之更均匀地混合。所述填料可以是对混合气体惰性的任何填料，例如玻璃纤维等。装填填料的目的是为了调整混合气体的输出速度与方向，以便使之混合更均匀。

当需要混合两种以上气体时，可在所述混合室的另外一个或多个侧面添装气体输入管和相应的气体分布管。例如如图3所示，在需要混合三种气体的情况下，本发明装置还可包括第三原料气体输入管6，以及在混合室12横截面平面内并与输入管6正交的气体分布管13。所述气体分布管13可与气体分布管8处于同一横截面平面内，或者在不同的平面内。两种气体分布管可以各种不同的方式排列。如图3所示，在本发明的一个较好的实例中，气体分布管8和13以交替的方式排列。在所述混合室12中所述气体分布管13上还带有一个或多个气体输出孔14。与输出孔9相似，它可具有不同的开口方向，并且其开口方向可与输出孔9的开口方向相同或不同。

使用时，第一种原料气体1由原料气体输入管4进入混合室12，第二种原料气体由输入管5进入气体分布管8，通过输入孔9进入混合室12。在混合室中两种气体通过气体驱动压力而相互混合并朝混合气体输出管7的方向流动。在本发明的一个较好的实例中，输出孔9的开口方向面朝原料气体1的流入方向，从而使两种气体发生错流混合。控制两种气体的压力可使混合气体朝气体输出管的方向流动。

在本发明另一个较好的实例中，混合室12在靠近混合气体输出管7一端装填有填料，如玻璃纤维等。从而调整气体在混合室中的流向与流速，更进一步提高其混合均匀性。

在本发明的一个较好的实例中，所述混合装置用于混合三种气体。此时第一种原料气体1由原料气体输入管4进入混合室12，第二种原料气体2由输入管5进入气体分布管8，通过输入孔9进入混合室12，第三种原料气体3由输入管6进入气体分布管13，通过输入孔14进入混合室12。在混合室中三种气体通过气体驱动压力而相互混合并朝混合气体输出管7的方向流动。在本发明的一个较好的实例中，输出孔9和14的开口方向均面朝原料气体1的流入方向，从而气体2和3与气体1发生错流混合。控制三种气体的压力可使混合气体朝气体输出管的方向流动。

在本发明另一个较好的实例中，气体输入孔9的开口方向与气体输入孔14的开口方向相背。从而使原料气体1先与原料气体2和3中的一种错流混合，再与另一种相混合。在某些特殊的情况下，这可避免混合物的组成落入爆炸区。

在用空气氧化丙烯的反应中，使用本发明气体混合装置可使混合装置同一截面内各点的丙烯浓度的相对均方根偏差小于2％(丙烯与空气的爆炸区为2-11％)。

本发明混合装置具有如下优点：

1)可使气体快速、均匀、安全地相混合，而不会有爆炸的危险；

2)结构简单，制造方便，在0.5-3之间的长径比就可有效地进行混合，一般来说，长径比为2时，混合效果尤佳；

3)通过控制气体分布管上气体输出孔的位置分布和口径可使压降降至最小；

4)它不仅可使两种气体均匀混合，还可使多种气体同时混合，并且可控制混合次序以提高安全性；

5)可根据需要控制气体分布管的气体输入孔数目、口径和开口方向。

在阅读了本说明书后，在不偏离本发明精神和范围的情况下本领域的普通技术人员不难对其进行各种变化和改进(例如改变输出孔的方向、气体分布管的相对分布等)。本发明的范围包括这些变化和改进。

Claims (8)

1.一种气体混合装置，它包括第一种原料气体输入管(4)，第二种原料气体输入管(5)，混合室(12)，在混合室(12)的横截面平面内并与输入管(5)正交的一根或多根气体分布管(8)，以及混合气体输出管(7)，在所述混合室(12)中所述气体分布管(8)上还带有一个或多个气体输出孔(9)。

2.如权利要求1所述的气体混合装置，其特征在于所述混合室(12)在靠近混合气体输出管(7)一端还装填有填料。

3.如权利要求1或2所述的气体混合装置，其特征在于所述气体输出孔(9)的开口朝向原料气体(1)的输入方向。

4.如权利要求1所述的气体混合装置，它还包括第三种原料气体输入管(6)，在混合室(12)的横截面平面内并与输入管(6)正交的一根或多根气体分布管(13)，在所述混合室(12)中所述气体分布管(13)上还带有一个或多个气体输出孔(14)。

5.如权利要求4所述的气体混合装置，其特征在于所述混合室(12)在靠近混合气体输出管(7)一端还装填有填料。

6.如权利要求4或5所述的气体混合装置，其特征在于所述气体输出孔(9)和(14)的开口均朝向原料气体(1)的输入方向。

7.如权利要求4或5所述的气体混合装置，其特征在于所述气体输出孔(9)的开口朝向原料气体(1)的输入方向，所述气体输出孔(14)的开口朝相反于原料气体(1)的输入方向。

8.如权利要求4或5所述的气体混合装置，其特征在于所述气体分布管(8)和(13)以交替的方式排列在混合室(12)同一横截面平面内。

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