[发明专利]一种水溶液中产生油膜包气泡分散相的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及油水分散技术领域，特别涉及一种水溶液中产生油膜包气泡分散相的装置及方法。

背景技术

化工领域常常涉及互不相溶的两液相间的反应和传质过程。互不相溶的两液相要实现均匀混合，需使某一相均匀地分散到另一相中，由此提供较大的两相接触面积。但是，当两相中的某一相相对另一相体积较小时，较难实现均匀分散。将小体积的油相分散到大体积的水相中，一般采用的是机械搅拌分散方式（费维扬.液液萃取过程和设备.北京:原子能出版社,1993年），但该方法适用的相比范围并不大（一般水：油的相比小于30）。对易乳化体系而言，该方法更不适用。

CN86107681A公开了一种油水两相经旋流混合器后分散小体积油相的方法及设备，但所述旋流混合器为静态混合器，小体积油相在大体积水相中的分散不均匀，且设备结构复杂，制造和维护成本高，不利于推广。CN1256168A公开了一种液体喷吹混合器，将互不相溶的两种液体中的一种液体喷吹分散为小尺寸颗粒分散相，与另一种不互溶的液体（其作为连续相）混合制备乳状液，以此达到加大两相接触面积的目的。但该方法需要外加表面活性剂以稳定分散的小颗粒液体，极易造成乳化，两相分相困难。CN102512848A公开了一种大相比液液两相连续萃取装置。该装置首先采用液膜分布器将小体积有机油相挤压形成一层薄层有机油膜，然后利用液膜分散器连续鼓入气泡，靠气泡将此薄层有机油相分散到大体积的水相中。该装置实现上述功能的前提是小体积有机油相需预先挤压成薄层有机液膜，但由于进油口设置在油室的一端，油室内油压分布不均匀，很难得到厚度均一的薄层有机液膜，实际操作过程无法有效控制有机油相的分散状态。气助分散油相过程往往得到的是微小油滴和/或气泡表面油膜（称之为油泡）的混合分散状态，甚至还混有大量未吸附有机油相的气泡。

CN1524602A公开了一种鼓泡筛板塔萃取方法及其设备，先制备一种气泡和有机油相的混合物，其中气泡是分散相，油相是连续相。然后再经排管式液体分布器将此混合有大量气泡的油相鼓入萃取塔。但该方法和装置无法实现小体积有机油相以形成“油包气”气泡液膜的方式进入塔体，水油两相逆流操作时，极易造成乳化，难以澄清分相。李振等（油泡浮选技术探讨.中国矿业，2013,22（10）：117-130）将煤油加热变成煤油蒸气，然后将煤油热蒸气吹泡鼓入水溶液，煤油热蒸汽在水溶液中冷凝后吸附在气泡表面，在水溶液中形成油包气的油泡。但是，该方法得以实现取决于煤油热蒸汽在水溶液中的冷凝速率，生成的油膜包气泡分散相表面油膜厚度无法控制，无法得到稳定的油膜包气泡分散相。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术将小体积油相均匀分散到大体积水相中存在的问题，提供一种水溶液中产生油膜包气泡分散相的装置及方法。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的目的之一在于提供一种水溶液中产生油膜包气泡分散相的装置，所述装置包括至少一个内外管嵌套结构；

所述内外管嵌套结构包括外管和嵌套于外管内部的内管，其中内管的外径小于外管的内径，内管和外管之间形成内外管环隙；

所述内管上端口的安装位置低于外管上端口；

所述外管底端设有油室，油室上端开孔，孔与外管外壁紧密贴合，外管开口于油室内，油室内部与内外管环隙连通；

所述油室下端开孔，内管向下延伸穿过油室的下端开孔并延伸至油室外，形成向下延伸段；油室下端开孔与内管向下延伸段的外壁紧密贴合。

内管底端向下延伸并穿出油室，有利于油相只流入内外管环隙而不流入内管，气相只流入内管而不流入内外管环隙。

在实际操作中，气体从内管通过，油相从内外管环隙通过，当油相沿内外管壁间环隙上升到内管上端口时，内管中气体在水溶液中鼓泡，可将油相吹成表面包覆油膜的油膜包气泡分散相。

本发明采用内外管嵌套结构，以气泡分散小体积油相，可以在水溶液中直接产生表面包覆油膜的油膜包气泡分散相，小体积油相在大体积水相中的分散状态容易人为控制，分散更加均匀。

本发明所述的装置包括至少一个如上所述的内外管嵌套结构。本领域技术人员可以根据实际情况，选择2个或更多个内外管嵌套结构组成该装置，使小体积油相在大体积水相中的分散均匀，避免聚集凝并；形成的油膜包气泡分散相尺寸均一。

本发明所述油室为一空心腔室，油室侧壁另开一接口与油相入口连通。优选地，所述油室为圆柱筒形空心腔室，沿油室圆筒侧壁切线方向开一接口与油相入口连通。