氣液靜態混合器及氣液混合系統技術方案

本發明專利技術公開了一種氣液靜態混合器及氣液靜態混合系統，氣液靜態混合器包括具有進液口(4)、進氣口(5)和出口(6)的混合器主體，混合器主體內設置有具有進液口(4)和進氣口(5)的氣液混合區(1)，氣液混合區包括沿流體的流動方向依次連接的收縮段(11)、喉管段(12)及擴張段(13)，收縮段(11)沿朝向喉管段的方向逐漸收縮，擴張段(13)從喉管段向靠近出口的方向逐漸擴張；其中，擴張段(13)和出口(6)之間設置有靜態混合區(3)，靜態混合區內設置有沿軸向呈螺旋形延伸的扭曲片(31)。本發明專利技術提供的靜態混合器及氣液靜態混合系統具有良好的氣液分散、混合和傳質效果，且制造成本低廉、結構緊湊、操作簡單、維護成本低。

Gas liquid static mixer and gas liquid mixing system

【技術實現步驟摘要】
氣液靜態混合器及氣液混合系統
本專利技術涉及石油化工領域，具體地涉及一種氣液靜態混合器及氣液混合系統。
技術介紹
靜態混合器是一種沒有運動部件的高效混合設備，其基本工作機理是利用固定在管內的混合單元體改變流體在管內的流動狀態，以達到不同流體之間良好分散和充分混合的目的。氣液反應中的氣液傳質阻力通常是宏觀反應速度的控制步驟，因此減小氣液傳質阻力，增大氣液傳質是提高反應速度的關鍵。微氣泡可以大大增加氣液傳質面積，而靜態混合器可以促進氣體和液體的混合，增加氣泡的表面更新速率，從而增強混合，強化傳質。其中，微氣泡通常指粒徑小于100微米的氣泡，具有比表面積大、氣含率高、不易破碎、粘附效率高、傳質效率高等特點。隨著處理流量、處理難度及應用范圍的增加，不僅對微細氣泡的粒徑大小及粒徑均勻程度提出了更高要求，而且微細氣泡發生系統的結構緊湊性、能耗、運行維護等問題也日益受到關注。而現有的靜態混合器在氣液混合時存在氣泡直徑不均勻、氣泡直徑過大以及氣液混合不均勻等缺陷。因此，提高靜態混合器的混合和傳質性能，并減少流經靜態混合器的壓降損失是微通道反應器的重要研究方向。
技術實現思路
本專利技術的目的是為了克服現有技術中的靜態混合器在氣液混合時所產生的氣泡直徑不均勻、氣泡直徑過大以及氣液混合不均勻等問題。為了實現上述目的，本專利技術一方面提供一種氣液靜態混合器，所述氣液靜態混合器包括具有進液口、進氣口和出口的混合器主體，所述混合器主體內設置有具有所述進液口和所述進氣口的氣液混合區，所述氣液混合區包括沿流體的流動方向依次連接的收縮段、喉管段及擴張段所述收縮段沿朝向所述喉管段的方向逐漸收縮，所述擴張段從所述喉管段向靠近所述出口的方向逐漸擴張；其中，所述擴張段和所述出口之間設置有靜態混合區，所述靜態混合區內設置有沿軸向呈螺旋形延伸的扭曲片。優選地，所述扭曲片的扭曲角度為90°～360°，優選為120°～180°。優選地，所述扭曲片沿軸向方向的長度為所述靜態混合區的內徑的1～10倍，優選為2～4倍。優選地，所述混合器主體內還設置有位于所述擴張段和所述靜態混合區之間的剪切濾出區，所述剪切濾出區內設置有用于流體穿過的至少一層濾網。優選地，所述剪切濾出區內設置有多層所述濾網以及將多層所述濾網間隔開的分隔環。優選地，所述剪切濾出區內設置有多層所述濾網，沿流體的流動方向，所述濾網的目數逐層相同或逐層增多。優選地，所述濾網的目數范圍為200～800。優選地，所述氣液混合區還包括具有所述進液口、與所述收縮段的大端連接的圓柱狀的進液段。優選地，所述收縮段形成為錐臺形結構，所述收縮段的錐角為20°～40°；和/或，所述擴張段形成為錐臺形結構，所述擴張段的錐角為10°～30°；和/或，所述收縮段的大端內徑與所述擴張段的大端內徑相同；和/或，所述喉管段的內徑為所述進液段的內徑的1/3～1/2，所述喉管段的長度為所述喉管段的內徑的1～3倍；和/或，所述收縮段的長度為所述喉管段的長度的1～3倍；和/或，所述進液段的長度為所述喉管段的長度的1～3倍。優選地，所述喉管段連通有多個與所述進氣口連通以向所述喉管段注入氣體的入口，多個所述入口沿所述喉管段的周向間隔設置。優選地，所述混合器主體內還設置有圍繞所述喉管段的環形腔、具有所述進氣口且連通至所述環形腔的注氣管以及所述環形腔與所述喉管段之間的連接管，沿所述喉管段的周向間隔設置有多個所述連接管，多個所述連接管形成向所述喉管段注入氣體的多個所述入口。根據本專利技術的另一方面，還提供一種氣液混合系統，所述氣液混合系統包括如上所述的氣液靜態混合器。優選地，所述氣液靜態混合器設置有多個；多個所述氣液靜態混合器并聯設置；或者，多個所述氣液靜態混合器串聯設置；或者，多個所述氣液靜態混合器形成多個并聯連接的氣液靜態混合器串，其中每個所述氣液靜態混合器串包括多個串聯的氣液靜態混合器。優選地，所述氣液靜態混合器設置有多個，其中的至少部分所述氣液靜態混合器串聯設置；串聯的所述氣液靜態混合器中，下游的所述靜態混合區的直徑小于上游的所述靜態混合區的直徑；優選地，下游的所述靜態混合區的直徑與上游的所述靜態混合區的直徑的比值為：0.3～0.6:1。本專利技術提供的技術方案，流體在流經靜態混合器的氣液混合區時，由于管徑變化，流體壓力先增大后減小，壓力的變化可以明顯改變流動速度，產生湍動，有助于微氣泡的產生；流體在流經靜態混合區時，由于靜態混合區內設置扭曲片，流體在靜態混合區內扭曲片的倒流作用下產生軸向旋流，增強了水流的湍流強度和徑向速度梯度，提高了水流對氣泡的剪切破碎程度，并產生大量的微氣泡，實現氣體和液體的充分混合。本專利技術公開的靜態混合器具有良好的氣液分散、混合和傳質效果，且制造成本低廉結構緊湊、操作簡單、維護成本低。附圖說明圖1為根據本專利技術的一個實施方式中氣液混合器的剖切結構示意圖；圖2為根據本專利技術的另一實施方式中氣液混合器的剖切結構示意圖；圖3為扭曲片的結構示意圖。附圖標記說明1-氣液混合區；11-收縮段；12-喉管段；13-擴張段；14-進液段；2-剪切濾出區；21-濾網；3-靜態混合區；31-扭曲片；4-進液口；5-進氣口；6-出口；7-注氣管；8-環形腔；9-連接管。具體實施方式以下結合附圖對本專利技術的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本專利技術，并不用于限制本專利技術。需要說明的是，在不沖突的情況下，本專利技術中的實施方式及實施方式中的特征可以相互組合。在本專利技術的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本專利技術和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本專利技術的限制。另外，“內、外”是指相對于各部件本身的輪廓的內、外。此外，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。本專利技術的描述中，“多個”的含義是兩個或兩個以上，除非有明確規定。本專利技術提供了一種氣液靜態混合器，如圖1和圖2所示，所述氣液靜態混合器包括具有進液口4、進氣口5和出口6的混合器主體，所述混合器主體內設置有具有所述進液口4和所述進氣口5的氣液混合區1，所述氣液混合區1包括沿流體的流動方向依次連接的收縮段11、喉管段12及擴張段13，所述收縮段11沿朝向所述喉管段12的方向逐漸收縮，所述擴張段13從所述喉管段12向靠近所述出口6的方向逐漸擴張。其中，所述擴張段13和所述出口6之間設本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種氣液靜態混合器，其特征在于，所述氣液靜態混合器包括具有進液口(4)、進氣口(5)和出口(6)的混合器主體，所述混合器主體內設置有具有所述進液口(4)和所述進氣口(5)的氣液混合區(1)，所述氣液混合區(1)包括沿流體的流動方向依次連接的收縮段(11)、喉管段(12)及擴張段(13)，所述收縮段(11)沿朝向所述喉管段(12)的方向逐漸收縮，所述擴張段(13)從所述喉管段(12)向靠近所述出口(6)的方向逐漸擴張；/n其中，所述擴張段(13)和所述出口(6)之間設置有靜態混合區(3)，所述靜態混合區(3)內設置有沿軸向呈螺旋形延伸的扭曲片(31)。/n

【技術特征摘要】
1.一種氣液靜態混合器，其特征在于，所述氣液靜態混合器包括具有進液口(4)、進氣口(5)和出口(6)的混合器主體，所述混合器主體內設置有具有所述進液口(4)和所述進氣口(5)的氣液混合區(1)，所述氣液混合區(1)包括沿流體的流動方向依次連接的收縮段(11)、喉管段(12)及擴張段(13)，所述收縮段(11)沿朝向所述喉管段(12)的方向逐漸收縮，所述擴張段(13)從所述喉管段(12)向靠近所述出口(6)的方向逐漸擴張；
其中，所述擴張段(13)和所述出口(6)之間設置有靜態混合區(3)，所述靜態混合區(3)內設置有沿軸向呈螺旋形延伸的扭曲片(31)。


2.根據權利要求1所述的氣液靜態混合器，其特征在于，所述扭曲片(31)的扭曲角度為90°～360°，優選為120°～180°。


3.根據權利要求1所述的氣液靜態混合器，其特征在于，所述扭曲片(31)沿軸向方向的長度為所述靜態混合區(3)的內徑的1～10倍，優選為2～4倍。


4.根據權利要求1所述的氣液靜態混合器，其特征在于，所述混合器主體內還設置有位于所述擴張段(13)和所述靜態混合區(3)之間的剪切濾出區(2)，所述剪切濾出區(2)內設置有用于流體穿過的至少一層濾網(21)。


5.根據權利要求4所述的氣液靜態混合器，其特征在于，所述剪切濾出區(2)內設置有多層所述濾網(21)以及將多層所述濾網(21)間隔開的分隔環。


6.根據權利要求4所述的氣液靜態混合器，其特征在于，所述剪切濾出區(2)內設置有多層所述濾網(21)，沿流體的流動方向，所述濾網(21)的目數逐層相同或逐層增多。


7.根據權利要求4所述的氣液靜態混合器，其特征在于，所述濾網(21)的目數范圍為200～800。


8.根據權利要求1-7中任意一項所述的氣液靜態混合器，其特征在于，所述氣液混合區(1)還包括具有所述進液口(4)、與所述收縮段(11)的大端連接的圓柱狀的進液段(14)。


9.根據權利要求8所述的氣液靜態混合器，其特征在于，所述收縮段(11)形成為錐臺形結構，所述收縮段(11)的錐角為2...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王國清，劉俊杰，李宏光，楊士芳，樂毅，房艷，李曉鋒，楊沙沙，張利軍，周叢，石瑩，
申請(專利權)人：中國石油化工股份有限公司，中國石油化工股份有限公司北京化工研究院，
類型：發明
國別省市：北京;11