[发明专利]用于气液混合的供气装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于气液混合的供气装置。

背景技术

在加氢、氯化、氧化、吸收、吹脱等需要气液混合的多相流混合过程中，为了提高传质速率和增大气液相接触表面积，往往需要采用曝气的方法以提高气液分散效果。

多相流中的气相一般由曝气头曝入，由于液相表面张力的作用，曝气头所曝出气泡的大小会受到曝气孔孔径的影响。在曝气过程中，曝气孔处首先会形成气泡，该气泡半径会经历大→小→大的变化过程，最后脱离曝气头。该气泡在形成过程中的最小半径为曝气孔半径，在缓慢鼓泡情况下，该半径也可由拉普拉斯方程r＝2σ/Δp计算得到；同时，根据拉普拉斯方程，由曝气孔半径也可计算出泡压差。

在实际曝气过程中，由于曝气速率比较快，曝气孔所曝出的气泡半径比曝气孔半径要大。气泡最终会脱离曝气孔，成为多相流中的游离气泡，此时其气泡的脱离直径可由下式计算：

D⁽ⁿ⁾:气泡脱离直径的n次迭代值，m；d₀:曝气孔直径，m；σ:表面张力，N·m^-1；

ω₀:曝气孔气流速度，m·s^-1；v:液体运动粘度，m²·s^-1；ρ_L:液体密度，kg·m^-3；

g:重力加速度，m·s^-2

由上式可以看出，对于水等料液，由于其粘度小，即使在大流量下，也可忽略粘度影响，对于高粘度流体(比水大500～800倍)，则粘性项不仅不能忽略，而且可以成为决定气泡尺寸的重要因素；当气速大，如4m·s-1时，惯性项已占主要地位，不可忽略；高气速下气泡尺寸与表面张力无关，但气速小时表面张力将占主导；在小气流量下摩擦阻力小，可以忽略。

显然，在特定料液体系、曝气孔道和操作条件基础上，曝出的气泡直径将会因为聚并而变大。例如在2.5m·s^-1气速下，曝气孔孔径在0.4mm(毛细孔)到6.0mm(曝气管)之间时，脱离气泡直径为0.16cm到1.1cm。当曝气孔的间距较小时，相邻曝气孔曝出的气泡会因为相互挤压而进一步聚并变大。单一减小曝气孔径在减小气泡尺寸同时，会增大曝气压力；增大气孔间距，又会减小曝气器表面的空隙率，导致气体曝气量变小。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术中之不足，本发明提供一种能够有效减小曝入气泡的平均尺寸，提高气体在液相中的分散效果的用气液混合的供气装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于气液混合的供气装置，具有产生气泡的曝气头、与曝气头相连而通入气体的输气管道，所述的曝气头上开设有孔径为0.1μm～0.1m的气体通道，所述曝气头外部设有用于流过液相流体而将曝气头产生的气泡快速分散的导流筒，所述导流筒与曝气头的曝气面之间的间隙为0.5mm～0.5m，气体通道产生的气泡排出方向与导流筒内液相流体的流动方向垂直或近垂直。

所述的导流筒可以是直筒、弯筒或变径筒，以满足多范围使用要求。

还可以，在导流筒内位于液相流流过曝气头后部位置设置有可促进气泡进一步分散的挡板、变径板或搅拌器；相应地，在导流筒内位于液相流流过曝气头前部位置设置有可提高曝气头表面错流效果的液流推进器，从而达到最佳的分散效果，促进气液充分混合。

本发明的有益效果是：本发明通过导流筒内液相流体在曝气头表面产生的错流作用，将曝气头表面产生的气泡迅速分散，通过曝气头孔径大小可有效控制曝入气体的尺寸，从而提高气体在液相中的分散效果。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的结构原理示意图。

图中：1.曝气头 2.输气管道 3.导流筒

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。