用于喷射液体并产生极细薄雾的设备和方法技术

技术编号:17351543 阅读:73 留言:0更新日期:2018-02-25 21:37
本发明专利技术涉及用于喷射液体并产生极细薄雾的设备和方法,其中,该设备包括针式注射器、液体供应装置(5)和气体供应装置(4)。针式注射器包括至少一个毛细管(1)和至少一个外管(8),其中毛细管(1)置于外管(2)的内部空间中并且针式注射器的特征为毛细管的内径在2‑1000μm范围内,优选在4‑300μm范围内,更优选在5μm至250μm范围内。毛细管与气体供应装置(4)作用连接并且外管(2)与液体供应装置(5)作用连接。包括呈10‑20μm的极细分散的液滴形式的液体并具有低流速的喷雾借助本发明专利技术的方法产生。喷雾的特性可通过设备的构型和实验参数很好地控制。设备的优选应用领域是将喷雾受控引入到用于研究催化剂的反应设备中或用于沉积液体的浸渍设备中。

Equipment and methods used to spray liquid and produce very thin mist

The invention relates to an apparatus and method for spraying liquid and producing fine mist, wherein the device includes needle syringe, liquid supply device (5) and gas supply device (4). The needle syringe comprises at least one capillary (1) and at least one outer pipe (8), the capillary (1) is arranged in the outer tube (2) of the internal space and the needle syringe for capillary diameter in 2 1000 m range, preferably 4 300 m range in 5, more preferably m to 250 m range. The capillary is connected with the gas supply device (4) and the outer tube (2) is connected with the liquid supply device (5). Including a 10 20 m fine dispersed droplets of liquid and producing method with low velocity spray according to the invention. The characteristics of the spray can be well controlled by the configuration of the equipment and the experimental parameters. The preferred application area of the equipment is to introduce the controlled spray to the reaction equipment for the study of the catalyst or to the impregnating equipment for the deposition of liquid.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于喷射液体并产生极细薄雾的设备和方法说明本专利技术涉及一种用于喷射液体并产生极细薄雾的设备和方法。本专利技术申请的领域涉及实验室规模的催化剂研究和催化剂测试装置的领域,其中,使液体原材料与催化剂接触以在受控条件下使原材料发生反应。实验室方法的改进在经济和工业上是极其重要的,因为与试验设备和生产设备的情况相比,该实验室方法能以显著降低的成本获得实验数据。本申请的领域进一步涉及用液体弄湿及浸渍粉状载体材料。所述液体或浸渍溶液可包含呈溶解形式的活性组分或活性化合物,其能通过根据本专利技术的方法被施加至所述固体。因此,可以受控方式改变粉状固体的表面特性。如果原材料很难处理,则会在原料在流化催化剂床中的催化转化方面出现大的工业挑战。在原材料是很难加工处理的油或甚至重质油的情况下尤其是这样。在行业中用于处理石油和减压瓦斯油(VGO)的最重要的方法是其在FCC工艺即流化催化裂化工艺中的转化。减压瓦斯油源自石油的减压蒸馏,在该减压蒸馏中低沸物被除去。使用FCC催化剂的工艺是在提升管反应器中进行的,在该提升管反应器中,使包含催化剂颗粒和气体的催化剂流与油接触并使油反应。催化剂颗粒的平均粒径在60μm至100μm(或60μm至150μm)的范围内。在495℃-565℃以上的温度下进行反应,其中接触时间为20秒以下。中型FCC设备的催化剂藏量为100公吨至200公吨,其中,在这些设备中进行着0.5吨/小时(t/h)至2t/h催化剂流的循环。特别地,FCC催化剂在实验室催化剂测试装置中的检验也具有极大的工业重要性。在实验室催化剂测试装置的情况下,在其中催化剂在固定床中被测试的那些测试装置与其中催化剂在流化催化剂床中被测试的那些测试装置之间存在差别。当每个催化裂化实验可用0.5克至5克催化剂时,在固定床中检验催化剂是合适的。在流化催化剂床的情况下,在静态流化床与动态流化床之间也存在差别。作为固定床测试的一个例子,可参见ASTM方法No.ASTMD-3907-86。作为在静态流化催化剂床中检验FCC催化剂的一个例子,可参见由JohnKayser在US6,069,012中公开的催化剂测试装置。在此针对每个催化裂化实验所使用的催化剂的量在5克(g)至12克的范围内。具有动态流化催化剂床的测试装置的一个例子是由Corma等人在ES2187387中公开的微下行床装置。取决于设计,催化剂储存容器可容纳平均为100克至500克的催化剂。催化剂具有10克每分钟至100克每分钟的流速。在Corma等人的出版物中(在应用催化学A:总则232(2992)第247-263页中),给出了配备有降液管反应器的用于检验FCC催化剂的反应器的示意图。油通过注射器被喷射到反应器中,其中油进料通过注射泵供应。油的进料管线还连接至气体管线,从而不管是油进料还是气体进料均可根据期望而被引导至注射器中。关于该油注射器,实验室催化剂测试装置往往具有共同的方面,即US6,069,012中公开的油注射器包括两个管,其中,较小的内管穿过较大的外管。则油经由小内管被喷射到反应空间中,同时气体流经由外管引导。油流与气体流的碰撞导致部分混合。在引入油进料流之前便开始引入气体流并且仅在停止引入油后才停止引入气体流,从而避免在管的端部形成油残留物。每个实验将要注射的油的量在0.5毫升至5毫升之间的范围内。油的注射通常借助注射泵来进行。为了确定油量,注射泵可以可选地被称重或经校准。可在多种不同的工业领域中采用的用于雾化液体的各种设备和方法已经在现有技术中有所描述。值得一提的例子是产生喷雾来作为分析检验的样品、通过喷涂工艺施加表面涂层以及原油处理。在下文中,用于产生喷雾的一些设备和方法将更详细地简要呈现。A.AlfonsoGanán-Calvo等人于2000年8月16日提交的美国专利US6,241,159B1描述并要求了一种用于雾化液体的方法,其中利用了合适的几何参数和物理特性,以确保液体以连续的横向毛细管状射流形式经由孔板释放。该方法是基于由在气体在液面附近的某点射出时产生的液体-气体干涉而导致的喷射效应。本专利技术的方法可被应用至涉及到液体的均匀雾化的所有工艺中。一个应用领域是燃料的电控喷射。在该工艺中,使液体通过第一通道并且从该第一通道以射流的形式射出。射出的液体被气体射流捕获并与气体射流一起被引导经过孔口。Holtan等人于1998年1月30日提交的美国专利US6,142,457涉及一种喷射喷嘴和一种用于雾化液体进料的方法。特别地,该专利技术涉及一种用于雾化被进给至流化催化裂化(FCC)工艺的催化裂化区中的含烃进料的方法。喷嘴包括主通道和辅助通道,液体流经该主通道被摄入,而稀释介质经由该辅助通道摄入。稀释介质和液体流在位于第一通道的出口与第二通道的出口之间的混合区中被组合。在该方法中,含烃进料经由位于喷嘴内部的通道引导。稀释介质经由布置在内通道与外通道之间的环形空间引导。Li等人于2010年2月23日提交的美国专利申请US2011/0203973涉及一种其中使用包含超临界液体和油的分散体来处理例如包含重质油的含烃进料的方法。该方法是基于使用毛细管混合器来形成分散体。毛细管混合器包括在混合器内部的毛细管,油经由所述毛细管引导。在内部空间中的毛细管以及毛细管的顶端被超临界液体包围,超临界液体沿与油在毛细管内部的流动方向相同的方向流动。为了获得对于油处理而言必要的非常高的产量,必须以并行布置形式同时使用大量毛细管混合器。Li等人在一个优选实施方案中指出100或甚至1000个毛细管混合器可并行运行。LoucksJr.等人于1996年9月27日提交的美国专利申请US5,868,322描述了一种用于产生液滴的设备,其包括机械地固定的内部微型管导管。呈用显微镜可见的细小雾滴形式的液滴可用于产生用于后续分析的样品。这可采用MS,AA,ICP,CE/MS或类似分析方法。该设备在内部具有机械地稳定的微导管,液体经由所述微导管被引导。封套该内部微导管的外导管在顶端具有收缩部。AnthonyMennito等人的PCT申请WO2014/099312A1描述一种用于通过质谱法表征石油或烃的饱和组分的分析方法,其包括高沸点组分并且在其中利用了借助激光解吸的离子化。溶解在甲苯中的石油样品的引入通过具有微量调节注射器的注射器针实现,其中,注射器针被加热。为产生极细薄雾,含氮气体作为共进料从经加热的钢针引入。进一步的去溶剂化通过氮流的逆流流动来实现。Schimkus等人于2007年11月17日提交的德国专利申请DE102007054949A1涉及一种用于喷涂涂料的具有双套管的喷枪。所述双套管形成了喷雾杆,其中,液体涂料或表面涂层经由内部毛细管引导而气体经由喷雾杆的外管引导。从图2可看出,内部毛细管的圆形端面和外管的环形端面在一个平面中。作为喷雾杆的一个优点,还值得一提的是,该杆可以是有角的或弯曲的,这允许以受控方式在其中空间可接近性受限的地方施加涂料。此外,Prof.PeterWalzel于2010年3月23日提交的德国专利申请DE102010012555A1涉及一种双流体内部混合喷嘴布置结构和一种用于雾化液体的方法。根据该专利技术的喷嘴能够产生具有小液滴尺寸的喷雾,所述喷雾在雾化之后具有1微米至10微米的液滴尺寸。液体所本文档来自技高网...
用于喷射液体并产生极细薄雾的设备和方法

【技术保护点】
一种用于喷射液体的设备,所述设备包括针式注射器、液体供应装置(5)和气体供应装置(4),其中,所述针式注射器包括至少一个毛细管(1)和至少一个外管(2),所述针式注射器的特征在于,每个毛细管(1)的内径在2μm至400μm的范围内,优选地每个毛细管的内径在4μm至300μm的范围内,更优选地在5μm至250μm的范围内,所述毛细管被同轴地布置在相应外管(2)的内部空间中,所述毛细管(1)与所述气体供应装置(4)作用连接而所述外管与所述液体供应装置(5)作用连接。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.04.16 DE 102015206843.91.一种用于喷射液体的设备,所述设备包括针式注射器、液体供应装置(5)和气体供应装置(4),其中,所述针式注射器包括至少一个毛细管(1)和至少一个外管(2),所述针式注射器的特征在于,每个毛细管(1)的内径在2μm至400μm的范围内,优选地每个毛细管的内径在4μm至300μm的范围内,更优选地在5μm至250μm的范围内,所述毛细管被同轴地布置在相应外管(2)的内部空间中,所述毛细管(1)与所述气体供应装置(4)作用连接而所述外管与所述液体供应装置(5)作用连接。2.根据权利要求1所述的用于喷射液体的设备,其特征在于,所述设备与壳体连接,所述壳体优选为管状壳体(3),其中,优选地,所述壳体与加热装置(6)作用连接。3.根据权利要求1或2所述的用于喷射液体的设备,其特征在于,所述设备的顶端(8)构造成使得所述毛细管(1)与所述外管(2)之间的长度差在0至10mm的范围内,优选所述长度差在2mm至7mm的范围内,其中优选地,所述毛细管(1)比所述外管(2)长。4.根据权利要求1-3中任一项所述的用于喷射液体的设备,其特征在于,所述设备与用于检验催化裂化催化剂的催化剂测试装置和/或用于催化裂化催化剂的老化装置或浸渍装置协同操作。5.一种用于借助根据权利要求1-4中任一项所述的设备喷射液体的方法,其中,该方法包括以下步骤:(i)借助气体供应装置(4)将气体受控地引入到毛细管(1)中;(ii)借助液体供应装置将液体受控地引入到外管(8)的内部空间中;(iii)使通过所述外管(8)引导的液体与通过所述毛细管(1)引导的气体在所述设备的所述顶端(8)处接触。6.根据权利要求5所述的用于喷射液体的方法,其...

【专利技术属性】
技术研发人员:J·范德KE·芬格A·哈斯M·弗里斯O·克歇尔M·戴梅克
申请(专利权)人:HTE高通量实验公司
类型:发明
国别省市:德国,DE

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