[发明专利]微纳气泡气液反应器

说明书

本发明提供了一种微纳气泡气液反应器，属于气液传质技术领域，包括反应器壳体，反应器壳体中依次设置有纳米气泡产生区、气液混合腔、微米气泡产生区以及毫米气泡产生区，纳米气泡产生区产生纳米气泡并在气液混合腔内进行传质，纳米气泡产生区吸入气体并通过负压空化作用将气泡碎化成纳米气泡，纳米气泡进入气液混合腔进行一定时间的传质，纳米气泡再依次经过微米气泡产生区、毫米气泡产生区逐级增大气泡直径，使气泡达到能够被旋流分离器分离的尺寸。本发明使用基于空化效应的文丘里式纳米气泡发生器，产生了比表面积极大的纳米气泡，提高了气液接触面积，大大提高了传质效率，结构简单，成本低廉，适用范围广泛。

技术领域

本发明涉及气液传质技术领域，具体地，涉及一种适用于气液传质的多级微纳气泡气液反应器。

背景技术

在化工生产等领域中，气液传质是一种非常常见的技术手段。气液传质的目的是在液体中吸收气体或者使气体在液体中解吸。从传质的角度考虑，提高气液反应的速率最直接的方式就是提高气液的总接触面积，因此目前常见的气液反应器就是通过让液体雾化、成膜或者让气体进入液相形成气泡来提高气液的接触面积，主要存在以下几种类型的气液反应器：填充塔、板式塔、鼓泡床、管式反应器、喷雾塔、搅拌床、射流反应器，其中填充塔、板式塔的塔内构件较为复杂，建造成本较高。

不管是雾化还是形成气泡的方式，液滴以及气泡的直径都决定了气液的比表面积大小，即液滴或气泡的直径越小，气液的比表面积越大，气液传质效率越高。对于雾化的方式，如喷雾塔中采用喷嘴雾化，最常见的方法就是缩小喷嘴孔径。而形成气泡的方式，不管是鼓泡床内使用微孔板的方式，还是射流反应器中使用射流吸气的方式，对微孔的孔径以及射流喷嘴的直径都有土体的要求。

在一些应用场景中，如熔盐堆裂变气体脱除中，由于熔盐粘度大，并且温度降低会形成结晶，因此不管是使用雾化还是传统的微气泡生成方式，降低微孔或喷嘴的直径都容易在喷嘴或微孔处发生堵塞，影响运行安全。另外，虽然微纳气泡的传质效果很高，但由于微纳气泡在液相中的跟随性极好，现有的分离器也无法有效地分离微纳气泡，而一些应用场景如熔盐堆裂变气体脱除中，气泡需要进行分离否则会影响堆芯的安全运行。

专利文献CN110773085A公开了一种气液反应器，包括反应器壳体，反应器壳体外侧设有换热夹套装置，反应器壳体上设有气相出口和气相入口，反应器壳体内部设有集液环板，集液环板与反应器壳体的内壁之间形成上方敞口的环形集液腔室，环形集液腔室的侧部设有环板出料口。集液环板上方设有液相雾化装置，液相雾化装置包括间隔设于集液环板正上方的圆形挡板、设于圆形挡板侧部的雾化器以及设于反应器壳体外部的高压泵，所述高压泵的出液口与雾化器相通，但该设计结构不合理。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种微纳气泡气液反应器。

根据本发明提供的一种微纳气泡气液反应器，包括反应器壳体，所述反应器壳体中依次设置有纳米气泡产生区1、气液混合腔2、微米气泡产生区3以及毫米气泡产生区4；

所述纳米气泡产生区1产生纳米气泡并在气液混合腔2内进行传质，所述纳米气泡再依次经过微米气泡产生区3、毫米气泡产生区4逐级增大气泡直径，使气泡达到能够被旋流分离器分离的尺寸。

优选地，所述纳米气泡产生区1采用文丘里式气泡发生器产生纳米气泡；

所述纳米气泡产生区1包括第一直管进口段101、第一收缩段102、第一喉部段103、第一扩张段104、第一直管出口段105、第一进气孔106以及第一螺纹孔107；

所述第一喉部段103的一端依次连接有第一收缩段102、第一直管进口段101，所述第一喉部段103的另一端依次连接有第一扩张段104、第一直管出口段105；

所述第一螺纹孔107通过第一进气孔106与第一喉部段103连接，所述第一螺纹孔107连接外部气源。