液体在一流通反应容器中通过超声波进行处理，容器有一超声波变幅杆，它安装在容器上，变幅杆的一端延伸入容器内部。容器内液体流动路径为，进入的液体沿垂直于变幅杆的端部的方向冲击端部，然后，在端部表上面流动，离开容器。变幅杆的端部表面定位成靠近出口，从而在变幅杆端部的附近提供一相对较高的表面积与体积之比。在另一种改进中，变幅杆通过一增强器块与一超声换能器相连，从而为超声波振动提供一声波的增益，增益器块覆有一反射金属，以减少传送到变幅杆的超声波能量损失。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于对液体介质中材料进行超声波处理的设备的领域，还涉及石油和基于石油的燃料的加工工艺。
技术介绍
使用超声波驱动化学反应是公知的。相关记载参见Suslic，K.S.，科学(Science)2471439(1990)，以及Mason，T.J.，实用声化学，化学化工工程的应用的用户指南(Practical Sonochemistry，A User′s Guide to Applications in Chemistryand Chemical Engineering)，埃利斯诺伍德(Ellis Norwood)出版社，英格兰西苏塞克斯(1991)。目前已揭示了多种超声波系统，其中最主要的是“探头”型系统，它包括一个产生超声波能量并将能量传送到探头(如超声波变幅杆(ultrasonichorn))进行放大的超声换能器。目前，超声波的使用已延伸到包括石油加工领域，特别显著地用于矿物燃料的脱硫和石油的高分子量组分到低分子量产品的转变，由此改进了原油，特别是原油残留物，到有用材料的转变。这些工艺和实行这些工艺的设备的公开可参见2002年6月11日公开的Yen，T.F.等人的美国专利No.6402939，2002年12月31日公开的Gunnerman，R.W.的美国专利No.6500219，2003年11月25日公开的Gunnerman，R.W.的美国专利No.6652992，2003年3月20日公开的Gunnerman，R.W.等人的预审美国专利申请No.US2003-0051988，2004年4月29日公开的Gunnerman，R.W.等人的预审美国专利申请No.US2004-0079680，2003年5月16日提交的Gunnerman，R.W.等人的美国专利申请No.10/440,445以及2004年3月17日提交的Gunnerman，R.W.等人的美国专利申请No.10/803,802。本段以及本说明书其它部分中引用到的对比文献中的每一篇的内容援引在此以作参考。超声波处理为石油工业提供了巨大的潜力，但其价值会受到处理成本、特别是产生超声波振动所用能量消耗的高度影响。本专利技术为超声波处理设备提供了改进方案，本专利技术的处理设备能更有效地使用能量，实现了一种以经济的方式对特别大量的材料的处理。
技术实现思路
现已发现，通过在反应容器和超声波组件中采用某些结构上的改进，能够以高效的能源使用方式对连续流的流体材料进行超声波处理。在这些改进之一中，一反应容器构造有一细长的超声波变幅杆，该超声波变幅杆安装在容器上，这样，变幅杆的一端伸入容器内部，而电源和一超声换能器可操作地连接到变幅杆的一相对端。当流体材料进入容器后，流体材料沿大致垂直该末端的方向直接冲击变幅杆的末端，即，与电源和换能器连接的端部相对的端部，然后，在末端的表面上流动，最后，通过容器壁上的一个或多个出口离开容器。当流体与超声波变幅杆的末端接触时流动的流体所占据的那部分反应容器内部由于将末端靠近入口设置而受到限制，这就有了相对高的表面积与体积之比是指末端表面积和液体在与末端接触时流体流动通过的那部分容器体积之比。在另一种改进中，超声波振动通过一电源和一超声换能器产生，换能器通过一振动传送块或增强器与变幅杆相连，并且块和变幅杆之一或这两者上面包覆有可反射超声波振动的材料。该覆层将振动能量保持在块内，否则这些能量将从不与变幅杆相连的块的横向表面泄漏。通过块的横向表面的能量损失的减少使得有更大比例的振动能量从换能器传送至变幅杆。从下述描述还可明显看出本专利技术的其它改进、特征和一些实施例。附图描述附图说明图1是根据本专利技术的超声波反应器的轴向截面图。具体实施例方式本专利技术允许有各种实现方式和结构，在本专利技术范围内的一种具体系统的详细研究将使读者对本专利技术的整体概念有个完整的理解，并且理解如何应用这些实施方式和结构。图中示出了这样的一个系统。图1为根据本专利技术的连续流反应器11的轴向截面图，其中一流动的反应介质受到超声波的作用。反应器包括一反应腔12，该反应腔具有一个用于反应介质流入的入口13和被处理的反应介质离开腔通过的多个出口，图中示出了其中两个出口14和15。一个超声波变幅杆16安装在反应器中，超声波变幅杆16的末端17伸入反应腔12的内部。变幅杆的前端18通过一个连接双头螺栓19连接一连接块21上，而连接块21又与一超声换能器22相连。连接块用作从换能器至变幅杆16的振动传送器，并且用作换能器22产生的超声波振动的振幅增大的导波增强器。换能器22连接到一供电单元23，该单元包括一电源、一放大器和一控制器。为效果最佳起见，需要处理的材料按一连续恒定的流量在超声波变幅杆的末端17的表面(较佳地为整个表面)上延伸的一流通路径流动，并且没有或几乎没有死体积。在图1所示的构造中，这是通过使用这样一个超声波变幅杆实现的，该超声波变幅杆具有一个平的(平坦的)末端17，并且将入口13设置成将进入流引向末端表面的中央，从那里流体径向向外朝着末端的周向边缘24流动，并且当通过周向边缘24后离开反应腔。这样，变幅杆16较佳地为具有一圆形末端17的圆柱形，尽管尺寸在本专利技术的范围内可改变，但末端的直径较佳地从约3cm到约30cm，更佳地从约5cm到约15cm。进入流体进入通过的反应腔的底板部26与变幅杆末端17之间的间隙同样也可变化，但对于大多数应用为达到最佳效果，间隙宽度小于3.0cm，较佳地小于2.0cm，最佳地小于1.5cm。较佳地，最小间隙宽度约为0.5cm，最佳地为1.0cm。所定义的，表面积与体积之比较佳约为0.5cm-1或以上，较佳的范围从约0.5cm-1到约5cm-1。在此较佳实施例中，末端的直径约为3.0英寸(7.6cm)，间隙约为0.5英寸(1.3cm)。为使反应腔12中的死体积最小，反应腔较佳地仅包围超声波变幅杆16的末端17和以及末端邻近的变幅杆长度的一部分，如图所示。为此，腔的上端由一隔板28封闭，该隔板围绕变幅杆的侧部密封。此外，反应腔12具有一个内壁表面31，其形状与伸入腔内部的超声波变幅杆16的一部分互补，仅有一狭窄的横向间隔或间隙32，出口14、15的位置在变幅杆的末端17的仅一小段距离处。在较佳的结构中，间隙32的宽度小于2.0cm，更佳地宽度小于1.5cm，最佳于1.0cm。以下将详细描述超声换能器22，换能器22和连接块21的相邻部分33被一冷却腔34包围，为的是限制由于换能器和块中的振动而导致的温度上升。一凸缘35围绕块，用作冷却腔的底板部。系统的各种组件，包括反应腔12、超声波变幅杆16、连接块21和冷却腔34，并不受限于任何特定的形状，但它们最方便和经济的形状是围绕一公共轴线36的旋转体。超声波变幅杆16特别地可以为超声波变幅杆的现有技术中所公知的任何常规的形状和尺寸。例如，变幅杆可以为圆柱形，较佳地如上所述具有圆形截面，合适的长度范围可以从约5cm至100cm，这取决于反应器的尺寸，较佳地从约10cm至约50cm，直径可以从约3cm至约30cm，较佳地从约5cm至约15cm。块21可用作将超声波振动从换能器传送到变幅杆的机械连接作用，同时又可利用其逐渐变细的轮廓用作超声波放大器，块21的尺寸同样可以不同。对于图示形状的块，合适的长本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种以超声波连续处理液体材料的流通反应器，所述流通反应器包括：一反应容器，一具有第一和第二相对端面的细长的超声波变幅杆，所述超声波变幅杆安装在所述反应容器中，所述第一端面延伸入所述反应容器的内部，一电源；一超 声换能器，所述换能器可操作地将所述电源与所述超声波变幅杆的第二端面相连，从而将所述电源中的电能转换成所述超声波变幅杆中的超声波振动，以及所述反应容器的入口和出口，它们被设置成进入所述反应容器的液体材料冲击所述第一端面，并在所述第一端 面上流动，然后在通过所述出口离开所述容器。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：RW贡内曼，
申请(专利权)人：塞尔富可股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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