CN115178168A - 一种羰基化浆态气液混合器及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种羰基化浆态气液混合器及使用方法，涉及反应强化技术领域，解决了现有气液混合器气液混合效果差的问题，提高了气液混合均匀性及处理量，具体方案如下：包括壳体、从上向下依次固定设置在壳体内的第二固定板、若干混合模块、第一固定板、气体分布板，所述气体分布板上设有若干用于分散气体的通气孔，所述混合模块沿环向间隔设置，混合模块由若干混合单元依次叠放而成，每个混合单元内均设有连续凹凸结构的混合空腔，所述第一固定板与气体分布板之间设有用于气液混合的初混空间，所述初混空间与壳体的进液口连通，第一固定板上设有若干允许初混空间内流体通过的通孔，所述第二固定板上设有若干与混合空腔连通的排放口。
Description
技术领域
本发明涉及反应强化技术领域，特别是涉及一种羰基化浆态气液混合器及使用方法。
背景技术
这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。
气液混合器主要应用于气体与相容性液体混合。输送泵作为动力源使得使得气体、液体从混合器的底部进入并混合，利用能量转换原理将反应体系内的气－液、液－液、气－液－液多相反应体系的相界面的几何尺度调控为微米级。
发明人发现，为了提高丁醇等的生产效率，一般会不断的循环往气液混合器内加入气液进料，由于气体与液体均从底部进入设备，会引起气流的不稳定，导致气体和液体流量的波动；且当流体通过喷嘴喷入混合器时，流体通过喷嘴上的小径圆孔会产生压力不均匀的情况，流动状态混乱，气液混合效果不稳定，压力损坏较大，无法做到较大的处理量，生产量不能得到有效的提高。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种羰基化浆态气液混合器及使用方法，设置了若干含有连续凹凸结构混合空腔的混合模块，并在混合模块的下方设置了气体分布板，可通过气体分布板将气体均匀分散，有效保证了气体流体初步混合时的均匀性，且混合模块内的凹凸结构的混合空腔能够产生局部的高压或低压，从而使得气体发生气穴现象，使得气液混合更加细微化，解决了现有气液混合器气液混合不均匀、压力损失大、处理量小的问题。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
第一方面，本发明提供了一种羰基化浆态气液混合器，包括壳体、从上向下依次固定设置在壳体内的第二固定板、若干混合模块、第一固定板、气体分布板，所述气体分布板上设有若干用于分散气体的通气孔，所述混合模块沿环向间隔设置，混合模块由若干混合单元依次叠放而成，每个混合单元内均设有连续凹凸结构的混合空腔，所述第一固定板与气体分布板之间设有用于气液混合的初混空间，所述初混空间与壳体的进液口连通，第一固定板上设有若干允许初混空间内流体通过的通孔，所述第二固定板上设有若干与混合空腔连通的排放口。
作为进一步的实现方式，所述壳体的底部设有进气口，所述进气口位于进液口的下方，进气口的射流方向与进液口的射流方向垂直相切。
作为进一步的实现方式，所述第一固定板与混合模块的底部紧密接触，所述第二固定板与混合模块的顶部紧密接触。
作为进一步的实现方式，所述混合单元由第一混合块及位于第一混合块上方的第二混合块构成，所述第一混合块的下表面为平面、上表面设有若干第一凹槽，所述第二混合块的下表面设有若干第二凹槽、上表面为平面，所述第一凹槽与第二凹槽上下交叠形成连续凹凸结构的混合空腔。
作为进一步的实现方式，所述第一凹槽、第二凹槽均为蜂窝状结构。
作为进一步的实现方式，所述第一凹槽、第二凹槽均为环形凹槽结构，若干第一凹槽同轴设置且沿第一混合块的径向间隔设置，若干第二凹槽同轴设置且沿第二混合块的径向间隔设置。
作为进一步的实现方式，所述混合模块的中间位置处沿其轴向设有与混合空腔连通的排放通道，所述排放通道还与排放口连通。
作为进一步的实现方式，所述混合单元的侧壁上沿其环向设有与混合空腔连通的开口。
作为进一步的实现方式，所述壳体的顶部设有出液口，所述出液口位于第二固定板的上方。
第二方面，本发明提供了一种羰基化浆态气液混合器的使用方法，具体如下：
气体从进气口进入壳体并通过气体分布板进入初混空间，液体按照与气体流动方向垂直相切的方向进入初混空间；
初步混合后的流体进入第一固定板上方的空间内，流体从混合模块环向上的开口进入混合空腔进行二次混合；
二次混合后的流体汇集到排放通道内并排放到第二固定板的上方空间内，最终从壳体顶部的出液口排出。
上述本发明的有益效果如下：
(1)本发明设置了若干含有连续凹凸结构混合空腔的混合模块，并在混合模块的下方设置了气体分布板，可通过气体分布板将气体均匀分散，有效保证了气体流体初步混合时的均匀性，且混合模块内的凹凸结构的混合空腔能够产生局部的高压或低压，从而使得气体发生气穴现象，使得气液混合更加细微化，大大促进了气液的混合。
(2)本发明液体进入初混空间后其流动方向与气体的流动方向垂直相切，以形成稳定的大气泡，避免引起气流的不稳定，保证混合流体后续在混合模块入口的稳定状态。
(3)本发明混合单元的侧壁上沿其环向设有开口，流体可在圆周方向上均匀的进入混合单元内，使得圆周方向上气流的流动路径距离相等，不会产生流体的压力和流量的偏差，使得流体压力均匀化、流路阻力降低，大大减小了压力的损失，使得气液混合效果更好。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明根据一个或多个实施方式的一种羰基化浆态气液混合器的整体结构示意图；
图2是本发明根据一个或多个实施方式的一种羰基化浆态气液混合器的剖面结构示意图；
图3是本发明根据一个或多个实施方式的气体分布板的结构示意图；
图4是本发明根据一个或多个实施方式的混合模块的剖面结构示意图；
图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用；
其中，1、壳体；2、进液口；3、进气口；4、出液口；5、气体分布板；6、第一固定板；7、第二固定板；8、混合模块；9、安装孔；10、第一混合块；11、第二混合块；12、排放通道；13、排放口。
名词解释：
气穴现象：由于机械力产生的致使液体中的低压气泡突然形成并破裂的现象。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
正如背景技术所介绍的，为了提高丁醇等的生产效率，一般会不断的循环往气液混合器内加入气液进料，由于气体与液体均从底部进入设备，会引起气流的不稳定，导致气体和液体流量的波动；且当流体通过喷嘴喷入混合器时，流体通过喷嘴上的小径圆孔会产生压力不均匀的情况，流动状态混乱，气液混合效果不稳定，压力损坏较大，无法做到较大的处理量，生产量不能得到有效的提高的问题，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种羰基化浆态气液混合器及使用方法。
实施例1
本发明的一种典型的实施方式中，如图1-图4所示，提出一种羰基化浆态气液混合器，包括，壳体1、气体分布板5以及混合模块8，气体分布板5和混合模块8均固定设置在壳体1内，混合模块8位于气体分布板5的上方。
如图1-图2所示，壳体1上设有进液口2、进气口3以及出液口4，其中，进气口3位于壳体1的正下方，进气口3与壳体1内部连通，用于向壳体1内输入气体，气体分布板5固定设置在进气口3的上方，从进气口3进入的气体在与液体混合前首先经过气体分布板5，通过气体分布板5将气体均匀分散，使得气体可更加均匀的与液体进行混合；
气体分布板5的上方设有两个上下两层相对设置的第一固定板6和第二固定板7，第一固定板6位于第二固定板7的下方，第一固定板6与第二固定板7之间固定设有若干混合模块8，其中，第一固定板6与气体分布板5之间具有用于气体与液体初步混合的初混空间，进液口2设置在壳体1的侧壁上，进液口2位于进气口3的上方，进液口2与初混空间连通，用于向初混空间内输送液体并与气体混合。
其中，进液口2横向设置，进气口2竖向设置，进气口2的射流方向与进液口2的射流方向垂直相切，使得液体进入初混空间后其流动方向与气体的流动方向垂直相切，以形成稳定的大气泡，避免引起气流的不稳定，保证混合介质后续在混合模块8入口的稳定状态。
如图3所示，气体分布板5为圆形板状结构，气体分布板5上设有若干通气孔，从进气口3进入的气体在经过气体分布板5后会从通气孔中通过，从而在通气孔的作用下使得气体能够均匀的向上流动，保证了气体与液体的混合均匀性。
第一固定板6和第二固定板7均上设有若干安装孔8，混合模块8的对应位置上也设有若干安装孔9，从而可利用长螺栓将上下两层固定板与混合模块7固定连接起来。
第一固定板6上设有若干通孔，第一固定板6与气体分布板5之间气体、液体初混后的介质可通过通孔进入第一固定板6与第二固定板7之间，以进行气体与液体的二次混合。
混合模块8在第一固定板6与第二固定板7之间沿环向间隔设置，第二固定板7上设有若干排放口13，排放口13的数量与混合模块8的数量相同，排放口13与对应的混合模块8顶部的中间位置连通，用于将混合模块8内充分混合好的介质排出。
混合模块8为圆柱状结构，如图4所示，混合模块8由若干混合单元依次叠放而成，其中，混合单元由第一混合块10和第二混合块11构成，第一混合块10位于第二混合块11的下方，二者之间具有用于气体、液体混合的空间。
具体的，第一混合块10为圆板状结构，第一混合块10的下表面为平面，第一混合块10的上表面设有若干第一凹槽；第二混合块11的上表面为平面，第二混合块11的下表面设有第二凹槽，第二混合块11扣合在第一混合块1上，且第一凹槽与第二凹槽上下交叠形成连续凹凸结构的混合空腔，当流体经过第一混合块10与第二混合块11之间的混合空腔时，会在连续凹凸结构的作用下产生局部的高压或局部的低压，在低压部分时发泡，在液体中形成微小的气泡膨胀或破裂，气体崩溃产生气穴现象，通过气穴出现时的作用力，使得气液混合更加细微化，大大促进了流体的混合。
第一混合块10和第二混合块11的中间位置处均设有通道孔，第一混合块10与其扣合的第二混合块11的通道孔同轴设置，若干叠放的混合单元之间的通道孔上下依次连通形成排放通道12，排放通道12与混合空腔连通，且排放通道12还与第二固定板7上的排放口13连通，在混合单元内混合完成的流体可汇集到排放通道12内并从排放口13排放到第二固定板7的上方空间内，第二固定板7上方空间内的流体最终可从壳体1顶部的出液口4处排出。
本实施例中，第一混合块10的上表面的第一凹槽和第二混合块11下表面的第二凹槽均为毫米级别的蜂窝状结构，可以是六边形、八边形等结构形式。
在其他实施例中，第一凹槽和第二凹槽也可以是环形凹槽结构，具体的，第一凹槽在第一混合块10的上表面沿着环向设置，若干第一凹槽同轴设置，并使得若干第一凹槽沿着第一混合块10的径向间隔设置以形成类似于树轮状的结构；
同理，第二凹槽在第二混合块11的下表面沿着环向设置，若干第二凹槽同轴设置，并使得若干第二凹槽沿着第二混合块11的径向间隔设置以形成类似于树轮状的结构，环形的第一凹槽和第二凹槽上下交叠。
可以理解的是，第一凹槽和第二凹槽也可设置成其他的结构形式，具体的可根据实际设计要求进行确定，只要能够上下交叠形成连续凹凸结构的混合空腔即可，具体的结构形式这里不做过多的限制。
混合单元的侧壁上沿其环向设有开口，开口与混合单元内的混合空腔连通，流体可在圆周方向上均匀的进入混合单元内，使得圆周方向上气流的流动路径距离相等，不会产生流体的压力和流量的偏差，使得流体压力均匀化、流路阻力降低，大大减小了压力的损失，使得气液混合效果更好；
且，所有的混合单元之间的混合工作互不影响，流体可在短时间内进入不同的混合单元内进行气液混合工作，大大提高了气液混合的效率，提高了气液混合流体的产量。
需要注意的是，混合模块7的底部应与第一固定板6上表面紧密接触，混合模块7的顶部与第二固定板7的下表面紧密接触，以避免流体从排放通道12内进入混合模块7内。
实施例2
本发明的另一种典型的实施方式中，提出了一种羰基化浆态气液混合器的使用方法，具体如下：
首先，气体从壳体1底部的进气口3进入壳体1内，气体向上运动经过气体分布板5，在气体分布板5的作用下使得气体均匀分散；
液体从壳体1侧部的进液口2进入初混空间内，使得液体的流动方向与气体的流动方向垂直相切，以进行初步的混合形成稳定的大气泡；
初步混合后的气液混合流体通过第一固定板6上的通孔进入第一固定板6上方的空间；
流体从混合模块8环向上的开口进入混合模块8内，并流经连续凹凸状的混合空腔进行二次混合，流体在连续凹凸结构的作用下产生局部的高压或局部的低压使得气体崩溃产生气穴现象，使得气液混合更加细微化；
二次混合后的流体汇集到排放通道12内并从排放口13排放到第二固定板7的上方空间内，第二固定板7上方空间内的流体最终从壳体1顶部的出液口4处排出。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种羰基化浆态气液混合器，其特征在于，包括壳体、从上向下依次固定设置在壳体内的第二固定板、若干混合模块、第一固定板、气体分布板，所述气体分布板上设有若干用于分散气体的通气孔，所述混合模块沿环向间隔设置，混合模块由若干混合单元依次叠放而成，每个混合单元内均设有连续凹凸结构的混合空腔，所述第一固定板与气体分布板之间设有用于气液混合的初混空间，所述初混空间与壳体的进液口连通，第一固定板上设有若干允许初混空间内流体通过的通孔，所述第二固定板上设有若干与混合空腔连通的排放口。
2.根据权利要求1所述的一种羰基化浆态气液混合器，其特征在于，所述壳体的底部设有进气口，所述进气口位于进液口的下方，进气口的射流方向与进液口的射流方向垂直相切。
3.根据权利要求1所述的一种羰基化浆态气液混合器，其特征在于，所述第一固定板与混合模块的底部紧密接触，所述第二固定板与混合模块的顶部紧密接触。
4.根据权利要求1所述的一种羰基化浆态气液混合器，其特征在于，所述混合单元由第一混合块及位于第一混合块上方的第二混合块构成，所述第一混合块的下表面为平面、上表面设有若干第一凹槽，所述第二混合块的下表面设有若干第二凹槽、上表面为平面，所述第一凹槽与第二凹槽上下交叠形成连续凹凸结构的混合空腔。
5.根据权利要求4所述的一种羰基化浆态气液混合器，其特征在于，所述第一凹槽、第二凹槽均为蜂窝状结构。
6.根据权利要求4所述的一种羰基化浆态气液混合器，其特征在于，所述第一凹槽、第二凹槽均为环形凹槽结构，若干第一凹槽同轴设置且沿第一混合块的径向间隔设置，若干第二凹槽同轴设置且沿第二混合块的径向间隔设置。
7.根据权利要求1所述的一种羰基化浆态气液混合器，其特征在于，所述混合模块的中间位置处沿其轴向设有与混合空腔连通的排放通道，所述排放通道还与排放口连通。
8.根据权利要求1所述的一种羰基化浆态气液混合器，其特征在于，所述混合单元的侧壁上沿其环向设有与混合空腔连通的开口。
9.根据权利要求1所述的一种羰基化浆态气液混合器，其特征在于，所述壳体的顶部设有出液口，所述出液口位于第二固定板的上方。
10.一种如权利要求1-9中任一项所述的羰基化浆态气液混合器的使用方法，其特征在于，具体如下：
气体从进气口进入壳体并通过气体分布板进入初混空间，液体按照与气体流动方向垂直相切的方向进入初混空间；
初步混合后的流体进入第一固定板上方的空间内，流体从混合模块环向上的开口进入混合空腔进行二次混合；
二次混合后的流体汇集到排放通道内并排放到第二固定板的上方空间内，最终从壳体顶部的出液口排出。
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