CN1356161A

CN1356161A - 一种液体分配器

Info

Publication number: CN1356161A
Application number: CN 00134117
Authority: CN
Inventors: 杨清河; 庄福成; 李大东; 石亚华; 康小洪; 刘滨
Original assignee: Sinopec Research Institute of Petroleum Processing; China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: Sinopec Research Institute of Petroleum Processing; China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2000-12-05
Filing date: 2000-12-05
Publication date: 2002-07-03
Anticipated expiration: 2020-12-05
Also published as: CN1121900C

Abstract

一种液体分配器包括一个中空部分,该中空部分包括2个面,所述面为环形或盘形,一面分布着多个小孔1、另一面上设有一个进料口2,两面由壁3相连,所述分布有小孔1的一面是由憎水性材料制成的。

Description

一种液体分配器

本发明是关于一种进料装置，更具体地说是关于一种液体分配器。

在石油加工过程，如加氢反应中，为了使反应原料混合均匀，常使用液体分配器。这种液体分配器为一个中空的环形或盘形，在环形或盘形的一面分布着多个小孔，另一面上设有进料口，现有的液体分配器均由不锈钢或其它金属制成，适用于对各种油品进行混合的过程。

然而，在许多领域需要将水溶液进行混合。例如，在制备氢氧化铝的过程中，偏铝酸钠或铝酸钠溶液与一种酸性溶液或二氧化碳气体混合接触后生成氢氧化铝。现在工业上采用将上述各种溶液分别通过不锈钢管，直接流入反应器中进行反应的方法。这种方法的缺点是上述溶液集中由不锈钢管流出，流量过大，造成反应器内溶液的混合不均匀，形成局部酸或局部碱的现象，使得到的氢氧化铝的晶相不纯。

以将偏铝酸钠溶液和硫酸铝溶液接触制备拟薄水铝石为例，要求成胶的pH值为6-9.5，采用上述不锈钢管易使局部浆液的pH值大于9.5或小于6，当局部浆液的pH小于6时，形成局部酸，此时，生成的氢氧化铝为无定形氢氧化铝，这种无定形氢氧化铝需经过老化才能转化成拟薄水铝石。但是，当局部溶液的pH值大于9.5时，造成局部碱，此时生成的氢氧化铝为三水氧化铝，而三水氧化铝在制备条件下却不能转化成拟薄水铝石，这就造成了较多三水氧化铝杂晶的生成。为避免生成过多的三水氧化铝，常采用高速搅拌的方法，如搅拌速度大于250转/分。在如此高的搅拌速度下，浆液处于完全湍流区，消耗的功率很大，由于搅拌速度很高，造成搅拌机的摩擦、发热，使搅拌机的寿命大大缩短，而且，由于搅拌速度过高，使浆液中生成的拟薄水铝石颗粒太小，很难对浆液进行过滤，同时，在过滤时易发生穿滤，跑漏现象。采用现有的液体分配器，虽然可短时间地用于水溶液的混合过程，但是，随着时间的延长，溶液中的固体会渐渐沉积下来，形成堵孔现象。以将偏铝酸钠溶液和硫酸铝溶液接触制备拟薄水铝石为例，在成胶反应2-3天后，开始发生堵孔现象，一个星期后，约有25-40％的孔被完全堵住，其余的孔也有不同程度的堵塞现象。再者，采用这种金属制成的液体分配器对水溶液进行混合时，相邻的两孔或多孔流出的溶液有聚集现象，经常汇聚成较大的液滴，局部甚至汇聚成股，流入反应器，在搅拌速度较慢(小于100转/分)时，仍造成局部酸、局部碱，约有5重％三水氧化铝的生成。因此，现有的液体分配器不适用于水溶液的混合过程。

本发明的目的是提供一种适用于水溶液的混合过程的液体分配器。

如前所述，现有的液体分配器均由不锈钢或其它金属构成。本发明的发明人发现，采用现有的液体分配器对水溶液进行混合时，之所以会有固体析出，发生堵孔现象，并有液体汇集成大液滴或股的现象是因为不锈钢及其它金属材料是一种亲水性材料，表面张力较高，易被水溶液所润湿，因而易造成溶液在表面的粘附，也易汇集，并且，时间一长自然会造成固体的析出，发生堵孔现象。针对现有技术的上述问题，本发明的发明人发明了一种新的液体分配器。

本发明提供的液体分配器包括一个中空部分，该中空部分包括2个面，所述面为环形或盘形，一面分布着多个小孔1、另一面上设有一个进料口2，两面由壁3相连，所述分布有小孔1的一面是由憎水性材料制成的。

按照本发明提供的液体分配器，所述憎水性材料指与水不浸润的各种材料中的一种，如陶瓷、含氟聚烯烃、含氟共聚烯烃、含氯聚烯烃中的一种。其中，含氟聚烯烃包括但不限于聚四氟乙烯、聚三氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚一氟乙烯、聚三氟氯乙烯、四氟乙烯与六氟丙烯的共聚物、聚六氟丙烯、聚一氯乙烯、聚二氯乙烯、聚三氯乙烯等。由于陶瓷和聚四氟乙烯原料更为易得，且憎水性能良好，因此，所述憎水性材料优选为陶瓷或聚四氟乙烯。

所述组成中空部分的其它部分可以用任意材料制成，当然也可以并优选用与分布有小孔的一面所用材料相同的材料制成。

按照本发明提供的液体分配器，所述小孔1规则地分布在所述环形或盘形的一个面上，一般来说，小孔的数量至少为5个，但孔与孔之间的距离应不小于3毫米，优选情况下，小孔的数量至少为10个，孔与孔之间的距离为5-30毫米。所述小孔的直径为0.5-3毫米，优选为1-2毫米。所述进料口2可以在所述液体分配器另一面的任意位置，进料口的大小没有特别限制，视液体分配器的大小和要分配的液体的量而定。一般来说，所述进料口的直径至少为5毫米，优选为10-200毫米，更优选为20-100毫米。这里小孔的数量为至少5个或至少10个，不应理解为上限为无穷大，其上限根据液体分配器的大小及孔与孔之间的距离而定。同样道理，孔与孔之间的距离不小于3毫米的含义也需要根据分配器的大小、小孔1的数量而定。

所述环形或盘形的具体形状可根据需要确定，它可以是任意形状，即既可以是规则的形状，如圆形、椭圆形、三角形、四方形、五方形、六方形等，也可以是不规则的形状，如不规则的多边形等。

按照本发明的一个具体实施方案，所述组成液体分配器中孔部分的2个面为圆环形，在圆环形的一面上的以圆环的圆心为圆心的圆周上，至少均地分布着一周小孔1，小孔1的总数量不少于5个，另一面设有一个进料口2，其立体图、俯视图、仰视图，侧视图分别如图1、图2、图3和图4所示。剖面图A-A如图5所示。其中，优选情况下在以环形的圆心为圆心的圆周上，均地分布着一周小孔1，小孔1的数量至少为10个，且小孔间的距离为5-30毫米。更为优选情况下，在以圆环形的圆心为圆心的圆周上均匀地分布着多周小孔1，每周小孔1的数量至少为10个，且小孔1间的距离为5-30毫米。其中，所述以圆环的圆心为圆心的圆周的直径大小只要使小孔1位于圆环的面上即可，但优选情况下，所述以圆环的圆心为圆心的圆周的直径为D_内+(D_外-D_内)×0.1-D_内+(D_外-D_内)×0.9，式中，D_内为圆环形的内环直径，D_外为圆环形的外环直径。

按照本发明另一个具体的实施方案，所述组成液体分配器中空部分的2个面为圆盘形，在圆盘形的一面上规则地分布着至少5个小孔1，在圆盘形的另一面上设有一个进料口2，其立体图、俯视图、仰视图、侧视图、分别如图6、图7、图8和图9所示，剖面图B-B如图10所示。优选情况下，小孔1的数量至少为10个，小孔1间的距离为5-30毫米。

本发明提供的液体分配器可广泛用于水溶液间的混合过程，如液-液反应、气-液反应的过程。本发明提供的液体分配器特别适用于氢氧化铝的制备过程。

本发明提供的液体分配器具有如下优点：

1.水溶液的分配均匀，没有聚集现象。由于本发明提供的液体分配器含有小孔1的一面采用了憎水性材料，该材料不会被水溶液所润湿，因此，从分配器的小孔1流出的液体呈滴状，相邻的2个或多个小孔1流出的水溶液不发生聚集成大滴和汇集成股的现象，因而使水溶液的混合更加均匀。

2.采用本发明提供的液体分配器对水溶液进行混合时，没有堵孔现象。本发明采用的憎水性材料不被水溶液所润湿，因而，水溶液不会粘附在表面和小孔1的壁中，因而不会从液体中析出固体产物粘附在小孔1的壁上，因此没有堵孔现象。

例如，在偏铝酸钠-硫酸铝法制备拟薄水铝石的过程中，使用了如图1-5所示的由聚四氟乙烯制成的本发明提供的分配器。对偏铝酸钠溶液和硫酸铝溶液进行了混合，并与使用用不锈钢制成的同样的分配器的情况做了比较。结果表明，采用不锈钢制成的液体分配器时，两天后，在分配偏铝酸钠溶液的液体分配器和分配硫酸铝溶液的液体分配器上均开始发生堵孔现象，一个星期后，约有25-40％的孔全堵塞，其余的孔也都有不同程度的堵塞，而且，从相邻的两个孔或多个孔流出的溶液有聚集成股流入反应器的现象，在搅拌速度为80转/分时，产品中有4.7重％的三水氧化铝生成，说明采用不锈钢液体分配器，出现了局部酸或局部碱的现象。而当采用本发明提供的用聚四氟乙烯制成的液体分配器时，反应一个月后仍然没有发现堵孔现象，并且，从相邻的两个或多个小孔1流出的溶液无聚集现象，在搅拌速度为80转/分时，产品中未发现三水氧化铝杂晶。

图1是本发明提供的环形液体分配器的立体图；

图2是本发明提供的环形液体分配器的俯视图；

图3是本发明提供的环形液体分配器的仰视图；

图4是本发明提供的环形液体分配器的侧视图；

图5是本发明提供的环形液体分配器的剖面图A-A；

图6是本发明提供的盘形液体分配器的立体图；

图7是本发明提供的盘形液体分配器的俯视图；

图8是本发明提供的盘形液体分配器的仰视图；

图9是本发明提供的盘形液体分配器的侧视图；

图10是本发明提供的盘形液体分配器的剖面图B-B；

图11是制备拟薄水铝石成胶装置示意图。

下面的实施例将对本发明做进一步说明。

实例1

本实例说明本发明提供的液体分配器。

用聚四氟乙烯(拉伸强度为15兆帕，断裂伸长度为150％)制造了如图1-5所示的环形液体分配器，分配器的内环直径为66毫米，外环直径为78毫米，壁3高为30毫米，在液体分配器的一面上，距环形圆心36毫米的圆周上均匀地钻有20个小孔1，小孔1的直径为1.0毫米。在另一面，钻有一进料口2，进料口2的直径为6毫米，进料口2的中心距环形圆心的距离为36毫米。

实例2

本实例说明本发明提供的液体分配器。

按实例1的方法制造液体分配器，不同的是分配器的内环直径为48毫米，外环直径为60毫米，小孔1距环形圆心的距离为28毫米，进料口2的中心距环形圆心的距离为28毫米。

实例3

本实例说明本发明提供的液体分配器

以聚四氟乙烯(规格同实例1)为材料，制造了如图6-10所示的盘形液体分配器，圆盘的直径为300毫米，壁3高为20毫米，在圆盘的一面上钻有规则分布的420个小孔1，小孔1的直径为1.5毫米，相邻的四个小孔1的中心连线组成一个正方形，该正方形的边长为10.6毫米，在另一面上钻有一个进料口2，进料口2的直径为50毫米，进料口2的圆心距圆盘圆心的距离为100毫米。

对比例1

参比液体分配器。

制造与实例1同样的液体分配器，不同的只是用不锈钢代替聚四氟乙烯，得到参比液体分配器。

对比例2

参比液体分配器。

制造与实例2同样的液体分配器，不同的只是用不锈钢代替聚四氟乙烯，得到另一参比液体分配器。

实例4

本实例说明利用本发明提供的液体分配器制备拟薄水铝石的过程及本发明提供的液体分配器分配水溶液的效果。

用图11所示的连续成胶反应装置制备拟薄水铝石，该装置包括一个成胶反应罐4，在成胶反应罐4的底部引出一根溢流管5，成胶反应罐4的直径为110毫米，高230毫米，溢流管5的高度使成胶反应罐4的有效体积(即与溢流管口平行的线以下的成胶反应罐4的体积)为1.5升。在成胶反应罐4中装有一个搅拌器6，成胶反应罐4的上部装有并列的两个液体分配器7和8，液体分配器7为实例1得到的液体分配器，液体分配器8为实例2得到的液体分配器，液体分配器7和8的进料口分别与进料管9和10相连。

在成胶罐4中加入65℃的去离子水，使溢流管5中充满去离子水，启动搅拌器到80转/分钟，然后，自进料管9和10同时分别引入浓度为200克Al₂O₃/升，流量为24.8毫升/分钟的偏铝酸钠水溶液和浓度为90克Al₂O₃/升，流量为25.0毫升/分钟的硫酸铝水溶液。偏铝酸钠水溶液和硫酸铝水溶液分别经液体分配器7和8流入成胶反应罐4中，在成胶反应温度65±2℃，浆液pH值8.4±0.1的条件下进行成胶反应。成胶反应得到的浆液不断从溢流管5中流出，并在装有搅拌器12的老化罐11内收集，每隔60分钟将生成的浆液切换到另一老化罐内收集，将收集完毕的老化罐内的浆液在90℃老化1小时，过滤，用8升去离子水打浆洗涤5次，每次打浆洗涤后过滤，得到的滤饼在120℃干燥16小时，得到拟薄水铝石。用差热法测定其中三水氧化铝的含量，结果未发现有三水氧化铝存在。运转一个月的过程中没有发现从分配器相邻的两个或多个小孔流出的液滴出现聚集现象，也没有发现堵孔现象，运转一个月后，仍然如此。两个液体分配器情况相同。

实例5

按实例4的方法制备拟薄水铝石，不同的只是搅拌速度降低至50转/分钟，得到的拟薄水铝石中三水氧化铝的含量为1.8重％，运转一个月后，同样没发现从分配器相邻的两个或多个小孔流出的液滴的聚集现象和堵孔现象。两个液体分配器情况相同。

对比例3

本对比例说明采用不锈钢制成的液体分配器制备拟薄水铝的过程。

按实例1的方法制备拟薄水铝石，不同的是分别用对比例1和对比例2得到的参比液体分配器代替实例1和实例2得到的液体分配器。得到的拟薄水铝石中三水氧化铝的含量为4.7重％。反应两天后两个液体分配器均开始发生部分孔的堵塞现象，并且相邻的两个或多个小孔流出的液体在表面上汇集成大液滴或汇集成股流下。七天后，液体分配器7有8个孔全堵，其余孔也有不同程度的堵塞，液体分配器8有5个孔全堵，其余孔也有不同程度的堵塞，10天后已无法继续制备拟薄水铝石过程。

对比例4

本对比例说明不用液体分配器制备拟薄水铝石的情况。

按实例1的方法制备拟薄水铝石，不同的是不用液体分配器，从进料管9和10流出的偏铝酸钠溶液直接流入成胶反应罐中。得到的拟薄水铝石中三水氧化铝的含量为15.5重％。

实例4-5及对比例3-4的结果表明：

1.采用本发明提供的液体分配器制备拟薄水铝石时，在搅拌速度为80转/分钟的情况下，产品中没有三水氧化铝杂晶的生成，在搅拌速度50转/分钟时，产品中三水氧化铝的含量也只有1.8重％，而采用不锈钢制成的分配器和不采用液体分配器时，在搅拌速度为80转/分钟时，产品中三水氧化铝含量分别高达4.7重％和15.5重％，说明采用本发明提供的液体分配器对水溶液的分配更加均匀，在较低的搅拌速度下就可消除局部酸和局部碱的现象。

2.在拟薄水铝石制备过程中，本发明提供的液体分配器可长期使用，没有堵孔现象，而不锈钢制成的液体分配器则存在严重的堵孔现象，不能长期使用。

Claims

1.一种液体分配器包括一个中空部分，该中空部分包括2个面，所述面为环形或盘形，一面分布着多个小孔1、另一面上设有一个进料口2，两面由壁3相连，其特征在于，所述分布有小孔1的一面是由憎水性材料制成的。

2.根据权利要求1所述的液体分配器，其特征在于，所述憎水性材料是陶瓷、含氟聚烯烃、含氟共聚烯烃、含氟聚氯烯或含氯聚烯烃。

3.根据权利要求2所述的液体分配器，其特征在于，所述憎水性材料是陶瓷或聚四氟乙烯。

4.根据权利要求1所述的液体分配器，其特征在于，所述小孔1的数量至少为5个，小孔1之间的距离不小于3毫米，小孔1的直径为0.5-3毫米。

5.根据权利要求4所述的液体分配器，其特征在于，所述小孔1的数量至少为10个，小孔1之间的距离为5-30毫米，小孔1的直径为1-2毫米。

6.根据权利要求1所述的液体分配器，其特征在于，所述组成中空部分的2个面为圆环形，在圆环形的一面上，以圆环形的圆心为圆心的圆周上，至少均匀地分布着一周小孔1，小孔1的总数量至少为5个，另一面设有一个进料口2。

7.根据权利要求6所述的液体分配器，其特征在于，在以圆环形的圆心为圆心的圆周上均匀地分布着一周小孔1，小孔1的数量至少为10个，且小孔1间的距离为5-30毫米。

8.根据权利要求6所述的液体分配器，其特征在于，在以圆环形的圆心为圆心的圆周上均匀地分布着多周小孔1，每周小孔1的数量至少为10个，且小孔1间的距离为5-30毫米。

9.根据权利要求7或8所述的液体分配器，其特征在于，所述以圆环形的圆心为圆心的圆周的直径为D_内+(D_外-D_内)×0.1至D_内+(D_外-D_内)×0.9，其中，D_内为圆环形的内环直径，D_外为圆环形的外环直径。

10.根据权利要求1所述的液体分配器，其特征在于，所述组成中空部分的2个面为圆盘形，在圆盘的一面上规则地分布着至少5个小孔1，在圆盘的另一面设有一个进料口2。

11.根据权利要求10所述的液体分配器，其特征在于，所述小孔1的数量至少为10个，且小孔1间的距离为5-30毫米。