CN201614318U - 一种气液强化传质装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种气液强化传质装置。它包括反应器壳体、液相分布输送管、液相射流喷头、液相流量控制阀门、气相射流喷头、气相分布输送管、气相流量控制阀门；在反应器壳体下部设有液相分布输送管和气相分布输送管，液相分布输送管上均匀布置有液相射流喷头，液相分布输送管与液相流量控制阀门连接，气相分布输送管上均匀布置有气相射流喷头，气相分布输送管与气相流量控制阀门连接。本实用新型在气液分布过程中形成气液撞击流，气相被分散成微细泡，液膜厚度减小，气液传质效率提高。
Description
技术领域
本实用新型属于环境保护领域，涉及一种气液强化传质装置。
背景技术
充氧曝气是污水处理过程中主要能耗消耗点，占污水处理过程总能耗的30％以上。目前的充氧曝气方式主要有微孔曝气器、射流曝气器、转盘曝气器等，相比较而言，微孔曝气器充氧效率较高。目前使用的微孔曝气器，主要借助微孔膜切割空气，使之形成微小气泡与液相接触，使用过程中，微孔膜容易堵塞，且现用的微孔膜主要是橡胶，易老化。易老化与堵塞造成现有的微孔曝气器使用寿命不长，一般不超过5年。
气液传质理论研究进展表明，阻碍气液传递过程的主要因素就是气液界面存在阻力，强化传质过程的研究目标就是降低气液间阻力或提高气液间的推动力。达到气液传递过程强化目的的几种主要途径有：①降低液滴直径，以减小内阻力；②延长气相在系统中的停留时间，从而增加传递量；③消除杂质的存在，以减小表面阻力；④增大液滴与气相间的相对速度，同时增大相间摩擦，以减小外阻力；⑤使液滴在气相中分布均匀并保持小间距，以减小外阻力；⑥对液滴施以附加作用力，以减小外阻力。
在以上理论指导下，在其它领域提出了有关强化气液传质过程的技术及设备种类很多，如撞击流反应器(ISR)、超重力技术及设备、涡旋脉冲式反应器(vortex& pulsed reactor，简称为VPR)等。以上这些气液接触设备均是利用喷头喷出流体的能量分散流体，以实现传递过程的强化。就气液两相传递过程而言，撞击流反应器(ISR)中气液两相一般是在即将进入设备之前混成一股混合流体，然后从相对的两个喷头喷出，在两股混合流体发生撞击的过程中实现气液两相的传递过程，然后气液两相分离并分别排出；涡旋脉冲式反应器中液体和气体是走不同的路线进入设备。
CN02120851.4公布了一种撞击流式气液反应装置，该装置主要用于强化气液混合，加快气液反应速度。
因此，与迄今为止可能的情况相比，根据气液传质理论，可提供一种结构简单，不发生堵塞，氧利用率高的气液强化传质装置。
发明内容
本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种气液强化传质装置。
气液强化传质装置包括反应器壳体、液相分布输送管、液相射流喷头、液相流量控制阀门、气相射流喷头、气相分布输送管、气相流量控制阀门；在反应器壳体下部设有液相分布输送管和气相分布输送管，液相分布输送管上均匀布置有液相射流喷头，液相分布输送管与液相流量控制阀门连接，气相分布输送管上均匀布置有气相射流喷头，气相分布输送管与气相流量控制阀门连接。
所述的液相分布输送管与气相分布输送管为一组以上，一一对应设置。所述的液相分布输送管与气相分布输送管在水平面上平行设置或在竖直面上平行设置，液相射流喷头与气相射流喷头一一向相对应设置。所述的液相射流喷头或气相射流喷头开口为渐缩形，其开口为沿喷嘴长度方向的线性孔，出孔直径为2mm～15mm。所述的，所述的液相射流喷头或气相射流喷头间距为喷头出孔直径的1～10倍。所述气相流经气相射流喷头的速度为5～30m/s，液相流经液相射流喷头的速度为0.3～2m/s。
本实用新型在气液分布过程中形成气液撞击流，气相被分散成微细泡，液膜厚度减小，气液传质效率提高。
附图说明
附图是气液强化传质装置结构示意图；
图中：反应器壳体1、液相分布输送管2、液相射流喷头3、液相流量控制阀门4、气相射流喷头5、气相分布输送管6、气相流量控制阀门7。
具体实施方式
如附图所示，气液强化传质装置包括反应器壳体1、液相分布输送管2、液相射流喷头3、液相流量控制阀门4、气相射流喷头5、气相分布输送管6、气相流量控制阀门7；在反应器壳体1下部设有液相分布输送管2和气相分布输送管6，液相分布输送管2上均匀布置有液相射流喷头3，液相分布输送管2与液相流量控制阀门4连接，气相分布输送管6上均匀布置有气相射流喷头5，气相分布输送管6与气相流量控制阀门7连接。
所述的液相分布输送管2与气相分布输送管6为一组以上，一一对应设置。所述的液相分布输送管2与气相分布输送管6在水平面上平行设置或在竖直面上平行设置，液相射流喷头3与气相射流喷头5一一向相对应设置。所述的液相射流喷头3或气相射流喷头5开口为渐缩形，其开口为沿喷嘴长度方向的线性孔，出孔直径为2mm～15mm。所述的液相射流喷头3或气相射流喷头5间距为喷头出孔直径的1～10倍。所述气相流经气相射流喷头5的速度为5～30m/s，液相流经液相射流喷头3的速度为0.3～2m/s。
气液强化传质装置具有以下作用：(1)降低液滴直径，以减小内阻力；(2)增大液滴与气相间的相对速度，同时增大相间摩擦，以减小外阻力；(3)使液滴在气相中分布均匀并保持小间距，以减小外阻力；(4)对液滴施以附加作用力，以减小外阻力。可实现气液流间高速撞击，气液流形成对撞流，强化了气液两相的相互接触速度，从而达到强化气液传质的目的。
它同时作为充氧装置相对现有微孔曝气器，不发生堵塞，使用寿命更长。
实施例1
本实施例中，气液强化传质装置安装在1000mm×750mm×1200mm(长×宽×高)的反应器底部，气相分布管在下，液相分布管在上，进气管采用DN25的UPVC管，反应器内布气管分成3路，每路设置9个喷嘴直径5mm的喷头，共27个喷头。相应的，液相分布器进水管直径采用DN25的UPVC管，同样分成3路，与气相喷头对应的设置27个喷头，喷嘴直径5mm，气液喷嘴间距10mm。
运行时，气相采用鼓风机供气，气相流量控制在160L/min，喷嘴出口速度5m/s。液相采用泵供水，液相流量控制在0.6m3/h，喷嘴出口速度0.3m/s。
实施例2
本实施例中，气液强化传质装置安装在直径4000mm，高10000mm的反应器底部，气液分布器根据反应器形状也设置成环形，气相分布管在下，液相分布管在上，进气管采用DN80的镀锌管，共设置喷嘴直径8mm的喷头，每平方米内设置20个喷头。相应的，液相分布器进水管直径采用DN200的镀锌管，每平方米与气相喷头对应的设置20个喷头，喷嘴直径10mm，气液喷嘴间距20mm。运行时，气相采用空压机供气，气相流量控制在3.0m3/min，液相采用泵供水，液相流量控制在125m3/h。
Claims (6)
1.一种气液强化传质装置，其特征在于包括反应器壳体(1)、液相分布输送管(2)、液相射流喷头(3)、液相流量控制阀门(4)、气相射流喷头(5)、气相分布输送管(6)、气相流量控制阀门(7)；在反应器壳体(1)下部设有液相分布输送管(2)和气相分布输送管(6)，液相分布输送管(2)上均匀布置有液相射流喷头(3)，液相分布输送管(2)与液相流量控制阀门(4)连接，气相分布输送管(6)上均匀布置有气相射流喷头(5)，气相分布输送管(6)与气相流量控制阀门(7)连接。
2.根据权利要求1所述的一种气液强化传质装置，其特征在于所述的液相分布输送管(2)与气相分布输送管(6)为一组以上，一一对应设置。
3.根据权利要求1所述的一种气液强化传质装置，其特征在于所述的液相分布输送管(2)与气相分布输送管(6)在水平面上平行设置或在竖直面上平行设置，液相射流喷头(3)与气相射流喷头(5)一一向相对应设置。
4.根据权利要求1所述的一种气液强化传质装置，其特征在于所述的液相射流喷头(3)或气相射流喷头(5)开口为渐缩形，其开口为沿喷嘴长度方向的线性孔，出孔直径为2mm～15mm。
5.根据权利要求1所述的一种气液强化传质装置，其特征在于所述的液相射流喷头(3)或气相射流喷头(5)间距为喷头出孔直径的1～10倍。
6.根据权利要求1所述的一种气液强化传质装置，其特征在于所述气相流经气相射流喷头(5)的速度为5～30m/s，液相流经液相射流喷头(3)的速度为0.3～2m/s。
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