[发明专利]气泡发生装置、气液鼓泡反应装置及方法

说明书

本发明公开了一种气泡发生装置、气液鼓泡反应装置及反应方法，该气泡发生装置为筒体结构，筒体包括：液体旋流段，其接收液体原料并使该液体原料螺旋加速运动；卷吸混合段，加速后的液体原料在该卷吸混合段与卷吸进入的气体原料进行混合；气体原料经初步挤压破碎形成的初始气泡在螺旋加速的液体原料形成的旋流剪切作用下，形成微小气泡；混合破碎段，其将微小气泡进行层层破碎并将混合破碎后的气泡引导至气泡释放区。本发明的气泡发生装置、气液鼓泡反应装置及反应方法，对现有的微气泡发生装置进行了优化设计，可有效提高微气泡发生效果。

技术领域

本发明涉及化工及相关领域的微小气泡发生装置，特别涉及一种气泡发生装置、气液鼓泡反应装置及方法。

背景技术

鼓泡床反应器凭借其相际接触面大、传递效率高、结构简单和操作稳定等优势而成为气液两相进行质量、动量和能量传递及化学反应的重要设备，在化工及相关领域具有广泛的用途。气液鼓泡反应装置中的气泡形态主导了气液传质和反应性能，常规的气液鼓泡床的气泡普遍较大，气含率不高、溶解速度与传质效率较低。

因此开发微小气泡以强化气液鼓泡装置内的气液传质势在必行。微小气泡具有比表面积大、气含率高、上升速度慢和溶解速度快等特点，是强化传质的重要手段，被广泛应用于石油化工领域的气液两相之间质量传递过程、废水处理、酿酒和好氧生物养殖等领域。目前微气泡的发生主要靠微气泡发生器来实现，发生方式主要包括剪切接触式，如文丘里型微气泡发生器；溶气释放式，如压力溶解型微气泡发生器；微孔散气式，如微孔塑料、橡胶和陶瓷管等；超声成泡式和电解析出式五大类。

中国专利申请CN 109966939A公开了一种文丘里型微气泡发生器及气液发生器，微气泡发生器由旋流装置、进气孔和文丘里管组成，文丘里管从下至上依次至少包括渐缩段、喉管段和渐扩段，该现有技术的方案具有结构紧凑、能耗低、微气泡发生效果好、维护方便等优点。在气液反应器中使用这种微气泡发生器后，气液传质效率可以得到有效提升。

中国专利申请CN110237733A公开了一种微气泡发生装置，包括进水部分、出水部分；进水部分呈筒状，一端为与供水管道连接的接口，另一端在接口的径向范围内沿圆周方向设有一组轴向内径递减的第一液体通道，在第一液体通道径向外侧设有一组通孔；出水部分呈筒状，前端与进水部分表面对接，后端为出水口，前端在出水口的径向范围内沿圆周方向设有一组与第一液体通道一一对应的第二液体通道，第二液体通道的内径大于第一液体通道末端的内径；出水口内设置至少一层筛网；进水部分与出水部分表面对接时利用表面粗糙度产生的间隙，形成进气通道。该方案结构简单，拆装方便，稳定性高，价格低廉。

上述现有技术中的气泡发生装置存在气泡尺寸离散、能耗高等缺点。因此，亟需对微气泡发生装置进行优化设计，提高微气泡发生效果，使其更具备工业实用性。邻甲基苯甲酸是一种重要的有机合成中间体和化工原料，被广泛地用于农药、香料、染料、氯丁烯引发剂及其他精细化学品中。邻甲基苯甲酸的生产大部分采用环烷酸钴为催化剂的液相空气氧化方法，由于环烷酸钴的活性较低，现有技术的气液鼓泡装置的传质效率低、氧化速度慢、氧化时间较长，而反应停留时间过长，导致氧化副产物累积较多，原料单耗高，制约了该生产技术的发展。亟需增加气液接触面积、强化传递过程、提高反应速率并控制反应深度，提高邻甲基苯甲酸产品收率与经济效益。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气泡发生装置、气液鼓泡反应装置及方法，对现有的微气泡发生装置进行了优化设计，有效提高微气泡发生效果。