[发明专利]一种逐级切割气泡的超重力混气装置及其应用

说明书

本发明公开了一种逐级切割气泡的超重力混气装置及应用，装置包括电机、旋转轴、壳体、气液进口、补气口、导流件、气液出口、转子以及气泡破碎零件；所述旋转轴作为电机的输出轴自壳体顶端中心延伸至壳体的内部，与转子连接，带动转子旋转；所述壳体外自上而下设置气液出口以及多个补气口；所述转子内装有气体破碎零件，多级转子结构自下而上装载孔径越来越小的气体破碎零件。该装置一方面可以通过调节超重力装置的转速对气泡尺寸实现有效调控，另一方面辅助多级补气，同时通过装载不同孔径的亲/疏水气泡破碎零件的多级转子的协同作用，实现气泡的逐级切割，使得到的气泡尺寸较小、气泡尺寸分布均一。

技术领域

本发明属于超重力反应器及其应用领域，尤其是涉及一种逐级切割气泡的超重力混气装置及其应用。

背景技术

气液混合过程广泛存在于化学工业当中。气液混合过程极大地影响气液气液传质过程，气液传质强化技术的研究，对缩短工艺流程、缩小设备尺寸、降低投资和运行成本等具有重要的意义。以旋转床为核心装备的超重力技术，是气液传质过程强化的有效技术之一。

针对氢气、氧气、一氧化碳等难溶性气体参与的气液传质过程，往往存在气液传质差的问题，导致其宏观反应速率受气液传质速率限制。随着近些年气液传质强化技术的发展，通过将大气泡破碎形成微气泡，增大气液相间传质面积进而来强化气液传质过程，使气液传质速率匹配本征反应速率，从而提高宏观反应速率，缩短反应时间，提高系统的本质安全性。中国专利201910163989.0公布了一种超重力纳微气泡产生装置及反应系统，目前对于实现微气泡尺寸的有效调控的同时，实现大批量制备尺寸小，尺寸分布均一的微气泡仍具有一定难度。因此开发一种设备结构简单，气体通量大，快速可控制备尺寸小且尺寸分布均一的微气泡的装置，对于化工行业改善高能耗、高物耗、高污染“三高”问题，实现国家“节能减排”具有重要的实际应用价值。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种逐级切割气泡的超重力混气装置；该装置主要针对氢气、氧气、一氧化碳等难溶气体参与的气液传质过程，在该装置中液相作为连续相，气相作为分散相，液相与部分气相通过壳体下部的气液进口进入超重力装置内部，另外一部分气体通过补气口进行多次补气，提高其气含率，经气液进口进入超重力装置的气液混合物，通过电机带动转子高速旋转，装载在转子中的气体破碎零件对气液混合物进行剪切，剪切后的气液混合物与补气口进入的气体一起进入下一级转子进行剪切，且自下而上，转子中装载的气体破碎零件的孔径越来越小，最终气液混合物从气液出口离开该装置。最终实现了10-300μm微气泡的快速大量可控制备，且微气泡的尺寸分布均一。

本发明要解决的第二个技术问题是提供一种逐级切割气泡的超重力混气装置的应用。

为解决上述第一个技术问题，发明采用如下的技术方案：

一种逐级切割气泡的超重力混气装置，包括电机、旋转轴、壳体、气液进口、补气口、气液出口、多级转子和气泡破碎零件；

所述旋转轴作为电机的输出轴自壳体顶端中心延伸至壳体的内部，与转子连接，带动转子旋转；

所述壳体内壁上固定设置有多个导流件，位于各级转子与壳体之间；

所述多级转子内装载气体破碎零件，所述多级转子内装载的气体破碎零件的孔径自下而上越来越小；

所述壳体外上部设置气液出口；在各级转子之间缝隙横向对应的壳体上设置有补气口；

所述壳体底部设置气液进口；

所述转子底部设有方便气液通过的若干孔道。

优选地，所述壳体内多级转子为3-30层，每层之间间距为10-50mm；更优选地，所述壳体内多级转子为3-5层。

优选地，所述补气口为2-29个。

优选地，所述导流件设与转子之间的缝隙为2-10mm。