使气体和液体接触的系统技术方案

使气体和液体接触的系统包括含有惰性颗粒的容器，其中所述惰性颗粒的总体积为所述容器的总工作容积的1％至20％。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使气体和液体接触的系统
本专利技术涉及使气体和液体接触的系统，其可适用于涉及气体-液体接触或气体-液体反应的许多应用。
技术介绍
气体-液体接触器广泛用于化工、生化、石油化工和冶金行业等许多行业。这些接触器或反应器的选择、设计、尺寸和性能通常取决于质量和传热、流体动力学和反应动力学。这些单元通常用作通气器或气体-液体反应器，其中气体首先溶解在液体中，然后与液体或溶解在液体中的任何材料反应。此种反应器中的反应通常分为缓慢和快速的方案(AdvancesinChemicalEngineering,AcademicPress1981,pp.1-133)。对于缓慢的反应，需要高的液体滞留和传质以保持本体内的气体浓度接近饱和，而对于快速反应，由于液体本体中的气体浓度几乎为零并且气体-液体界面面积控制气体的吸收速率，故需要高持气率和小气泡尺寸(AdvancesinChemicalEngineering,AcademicPress1981,pp.1-133)。通过增加气体和液体之间的接触表面积，将实现更快的化学或生物化学反应速率，并相应地提高传质速率。涉及良好混合的一些高性能气体-液体接触器的一个主要缺点是需要高机械能。然而，这种机械能在某些类型的气体-液体接触器中可以更有效地利用(相比于其他气体-液体接触器)。因此，不同气体-液体接触器在相同工作条件下的传质性能可能会有明显差异(ChemicalEngineeringandProcessing:ProcessIntensification,38(1999)503-510)。具有高持液率的鼓泡塔反应器、喷动床反应器、填料塔和搅拌反应器适用于慢反应过程，例如液相氧化、氢化、氯化和一些发酵(AdvancesinChemicalEngineering,AcademicPress1981,pp.1-133)。由于高气体-液体界面面积，板式、填充柱和文丘里管型反应器更适合于快速反应过程(ChemicalEngineeringScience,48(1993)889-911)；然而，在特定条件下，鼓泡塔反应器和填料塔反应器适用于高放热快速反应过程，其广泛用于化学、生物化学、石化和冶金应用(ChemicalEngineeringScience,48(1993)889-911)。气体-液体接触器可分为表面接触器和容积式接触器。它们也可以基于设备内部的传质速率进行分类。机械能耗低的接触器通常具有低传质速率和低性能。气体-液体接触器内的更多机械能耗(通常与更多混合有关)提高了传质速率。这种气体-液体接触器被称为高性能接触器，并且它们随着对高气体吸收率和小容积安装设备的需求增加而变得重要(ChemicalEngineeringandProcessing:ProcessIntensification,38(1999)503-510)。表面气体接触器通常用于生物废水处理，并且通常具有深度适中的池的形式。它们通常涉及使用叶轮或液体射流来创建所需的气体-液体界面区域(ChemicalEngineeringandProcessing:ProcessIntensification,38(1999)503-510)。另一方面，在容积式气体-液体接触器中，气相和液相之间的界面区域在液体的本体内产生。气相以球形或不规则形状的气泡形式分散。液体中的气体分散通常通过使用鼓泡器、液体射流、双混合喷嘴或中空旋转混合器来实现(ChemicalEngineeringandProcessing:ProcessIntensification,38(1999)503-510)。常见气体-液体接触器/反应器的实例包括鼓泡塔反应器、搅拌容器反应器、喷射回路反应器、往复式射流反应器和撞击流反应器。鼓泡塔反应器是一种鼓泡器位于底部的容器，其特点是传质性能相对较低。鼓泡塔由于其机械简单性、资本成本低和传热传质特性良好而通常用于生物加工行业以进行一系列需氧发酵(ChemicalEngineeringJournal,264(2015)291-301)。鼓泡塔中的容积传质系数值取决于所用流体的物理性质、气体流量(ChemicalEngineeringandProcessing:ProcessIntensification,38(1999)503-510)、鼓泡器设计(ChemicalEngineeringandProcessing:ProcessIntensification,38(1999)329-344)、反应器长径比(H/D)(ChemicalEngineeringScience,25(1970)340-341)、系统压力(ChemicalEngineeringScience,52(1997)4447-4459)和温度(ChemicalEngineeringScience,56(2001)6241-6247)。分散后不久，鼓泡塔内的气泡尺寸接近稳定的尺寸。在这种情况下，传质性能对鼓泡器的设计变得不那么敏感(ChemicalEngineeringScience,48(1993)889-911)。鼓泡塔反应器的优点是：低维护和运行成本，低资本，优异的传热和温度控制，低能量输入下的高气体-液体界面面积和容积传质系数，以及因反应器几何结构和高径比而造成的高液体体积和停留时间。然而，这些反应器会遇到一些缺陷，例如在搅动紊流状态下的回混和气泡-气泡相互作用；难以进行催化剂和液体分离，特别是对于含有微粒的高粘性浆料；由于缺乏典型行业条件下流体动力学和传质特性方面的知识而导致的复杂放大(FuelProcessingTechnology,89(2008)322-343)。搅拌式容器反应器通常是一个圆柱形容器，在其中心装有一个叶轮。鼓泡器位于叶轮下面，通过引入每单位体积高表面积的小气泡并通过增加液体中的湍流水平来增强混合和传质(ChemicalEngineeringScience,92,(2014)2191-2200)。另一方面，喷射回路反应器是装有双混合喷嘴和引流管的容器。喷嘴可以固定在反应器的顶部或底部，并且引流管可以与主管同心或与其相邻。喷嘴出口处的液体射流产生具有非常小尺寸气泡的气体分散。液体动量导致气体-液体混合物的循环，这导致在这些类型的反应器中没有死区域的良好混合(ChineseChemicalEngineering,22(2014)611-621)。往复式射流反应器由许多与中心轴连接在一起的穿孔圆盘组成。圆盘和轴放置在圆柱形容器中，并接收高幅度和高频率的反向运动，使得混合物以射流的形式流过圆盘的孔(ChemicalEngineeringandProcessing:ProcessIntensification,38(1999)503-510)。气体和液体通过放置在导管入口处的喷嘴进给到反应器。形成均匀的两相流。气相被分散并且两相流的动能被消散。这在气体和液相之间产生高湍流和大传质区域(ChemicalEngineeringScience,47,(1992)2877-2882)。尽管上述气体-液体接触器已被广泛应用于许多行业，但它们都不能以相同的效率应用到各种单元操作中，并且它们都具有不同的缺点，例如复杂性、对机械能的高需求以及难本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种使气体和液体接触的系统，其包括：含有惰性颗粒的容器；其中所述惰性颗粒的总体积为所述容器的总工作容积的1％至20％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.18 US 14/829,4191.一种使气体和液体接触的系统，其包括：含有惰性颗粒的容器；其中所述惰性颗粒的总体积为所述容器的总工作容积的1％至20％。2.如权利要求1所述的系统，其中所述惰性颗粒的总体积为所述容器的总工作容积的3％至15％，可选为所述容器的总工作容积的5％至10％。3.如权利要求1或2所述的系统，其进一步包括：位于所述容器的基底处的单个孔口，其配置用于使气体进入所述容器；和位于使用时的工作容积表面上方的气体出口，其配置用于使气体离开所述容器。4.如权利要求3所述的系统，其中所述单个孔口位于所述容器的基底的中心，使得能够在中心将气体引入所述容器。5.如权利要求3或4所述的系统，其进一步包括：配置用于使液体进入所述容器的液体入口；和配置用于使液体离开所述容器的液体出口；其中所述液体入口、所述液体出口、所述气体入口和所述气体出口设置成使得在使用时所述液体经过所述容器的至...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·艾尔纳斯，
申请(专利权)人：阿拉伯联合酋长国大学，阿布扎比炼油公司TAKREER，
类型：发明
国别省市：阿联酋,AE