【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及化工设备，具体地涉及一种气液混合组件及其在异丙苯氧化中的应用。
技术介绍
1、加氢、氧化等多相反应在过程工业中得到广泛应用，如苯加氢、px空气氧化、柴油固定床加氢等，这些反应过程均受到传热速率和传质速率的严重制约，进而影响反应的整体效率，其根本原因在于气液之间、气液固之间的相界面积太小。以传统的鼓泡式空气氧化反应器为例，由于气泡直径一般处在5-30mm之间，在常压条件下，气液相之间的相界面积通常为20-300m2·m-3，且多数情况下低于100m2·m-3。因此在工业实践中，人们通常采用加大气体循环量或增设反应器内部构件等方式以强化传质、改善反应，但效果十分有限。
2、微界面强化反应技术(mir)的原理是将气液、气液液、气液固界面的几何尺度从毫-厘米级高效调控为微米级，在数量级上大幅提高了相界面积。当气泡从若干毫米逐步减小至微米级时，气液传质速率和反应速率将得到显著强化，从而使化工生产过程效率成倍提升，能耗、物耗大幅下降，安全环保性能得到改善。微界面强化反应技术的关键在于多相之间的强化混合，例如气液两相强化混合，因此微气泡的制备尤为重要，现有技术已逐渐发展出适用于不同场合的微气泡的制备方法，具体的，根据微气泡的生成方式主要分为以下几种：(1)剪切破碎成泡，如文丘里型微气泡发生器；(2)降压或升温成泡，如压力溶解型微气泡发生器；(3)超声波成泡；(4)微孔成泡，如微孔塑料、橡胶和陶瓷管等。
3、现有技术中，气液两相强化混合技术主要应用于水体治理、养殖、医学方面，在化工生产方面应用较少，归结原因
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了克服现有技术中存在的高通量、高气液比条件下气液两相混合效率差的问题，提供一种气液混合组件及其在异丙苯氧化中的应用，该气液混合组件能够有效提高气液两相在高通量、高气液比条件下的混合效率。
2、为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供了一种气液混合组件，包括喷射管和多孔材料膜管，所述喷射管和所述多孔材料膜管同轴连接以用于形成连续的内部流道供液体流过，所述喷射管包括沿所述液体的流动方向依次设置的进液段、节流段、进气段和气液两相发展段，所述进液段与所述进气段的流道截面积相等且大于所述节流段的流道截面积，所述进气段和所述多孔材料膜管上分别设置有孔隙结构以用于向所述内部流道中通入气体。
3、优选地，所述气液混合组件的液相通量为30-1000l/h，优选为60-300l/h。
4、所述气液混合组件的气相通量为30-10000l/h，优选为60-1200l/h。
5、单位长度的气液体积比为0.1-10m-1；优选为0.5-4m-1。
6、优选地，所述节流段处设置有筛板，所述筛板上设置有多个筛孔。
7、优选地，所述筛孔的孔径为1-3mm，所述筛孔的数量为1-30个，优选为4-12个。
8、优选地，所述筛孔的轴向与所述喷射管垂直于长度方向的截面的夹角为90°。
9、优选地，所述筛孔的轴向与所述喷射管垂直于长度方向的截面的夹角为30°-60°。
10、优选地，所述进气段靠近所述节流段的一端设置为与所述节流段的出液端相间隔。
11、优选地，所述进气段靠近所述节流段的一端与所述节流段的出液端的间距为1-10mm，优选为2-5mm。
12、优选地，所述喷射管位于所述进气段的管壁设置为多孔的金属材质烧结膜，所述金属材质烧结膜的平均孔径为1-50μm，优选为1-20μm。
13、优选地，所述多孔材料膜管的基体材料选自不锈钢、石英、氧化铝、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯中的一种。
14、优选地，所述多孔材料膜管的孔径为1-100μm，优选为3-10μm。
15、优选地，所述多孔材料膜管上设置有沿其轴向延伸的多条通道，所述多条通道组合形成所述内部流道供所述液体流过所述多孔材料膜管。
16、优选地，所述通道的数量为9-60，优选为18-40。
17、优选地，每条所述通道的内壁上设置有多孔结构涂层。
18、优选地，所述多孔结构涂层的孔径为20-800nm，优选为150-600nm。
19、优选地，每条所述通道为等径式结构，所述通道的内径为1-6mm，优选为2-4mm。
20、或者，每条所述通道包括沿所述液体的流动方向依次设置的内孔渐缩段和内孔渐扩段，所述内孔渐扩段与所述内孔渐缩段的长度之比为1-5：1，优选为1.5-2.5：1。
21、优选地，所述气液混合组件还包括填料管，所述填料管设置在所述多孔材料膜管远离所述喷射管的一端，所述填料管中装填有填料。
22、优选地，所述填料管的长度为所述多孔材料膜管长度的1-30％，优选为5-10％。
23、优选地，所述填料的尺寸为1-10mm，优选为2-5mm。
24、本专利技术第二方面提供了一种前述的气液混合组件在异丙苯氧化中的应用，所述气液混合组件内置于异丙苯氧化的反应器中，所述气液混合组件并列设置有多个，多个所述气液混合组件用于将参与异丙苯氧化反应的气体和液体混合以形成气液混合物；所述气体为含氧气体，所述液体为含有异丙苯的液体或含有过氧化氢异丙苯的氧化液。
25、优选地，位于所述多孔材料膜管处的所述内部流道内负载有催化剂活性组分；或者
26、所述多孔材料膜管的出口处设置有填料，所述填料上负载有催化剂活性组分；或者
27、所述多孔材料膜管的出口处设置有包含催化剂活性组分的材料制备而成的填料。
28、优选地，所述催化剂活性组分选自铜、镁、钴、锰、镍、铬、锌、铁、银、金中的至少一种的氧化物。
29、优选地，所述催化剂活性组分的负载量为所述多孔材料膜管或所述填料的重量的0.01％-10％，优选为0.05％-5％。
30、优选地，所述催化剂活性组分的负载方式为浸渍、真空涂覆、化学气相沉积或原子层沉积。
31、与现有技术相比，本专利技术提供的气液混合组件在具体使用时，液体从喷射管远离多孔材料膜管的一端进入并依次通过喷射管和多孔材料膜管的内部流道，气体通过喷射管的进气段和多孔材料膜管进入所述内部流道，与液体混合而形成气液混合物。
32、本专利技术通过在液体的流动方向上设置两处气液混合区域，在两处气液混合区域均能够向所述内部流道中通入气体，从而确保了高通量、高气液比条件下气液两相的混合效率。具体的，通过将喷射管设置为依次连接的进液段、节流段、进气段和气液两相发展段，液体经进液段进入节流段的过程中，由于流道截面积变小，液体的流速变快，在进入进气段时，由于液体内部的压力突然骤降，使得液体迅速扩散到周边，产生剧烈的涡流和湍流现象，该部分液体与通过进气段进入的气体发生剧烈的混合摩擦，形成富含小气泡的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种气液混合组件，其特征在于，包括喷射管(10)和多孔材料膜管(20)，所述喷射管(10)和所述多孔材料膜管(20)同轴连接以用于形成连续的内部流道供液体流过，所述喷射管(10)包括沿所述液体的流动方向依次设置的进液段(11)、节流段(12)、进气段(13)和气液两相发展段(14)，所述进液段(11)与所述进气段(13)的流道截面积相等且大于所述节流段(12)的流道截面积，所述进气段(13)和所述多孔材料膜管(20)上分别设置有孔隙结构以用于向所述内部流道中通入气体。
2.根据权利要求1所述的气液混合组件，其特征在于，所述气液混合组件的液相通量为30-1000L/h，优选为60-300L/h；
3.根据权利要求1所述的气液混合组件，其特征在于，所述节流段(12)处设置有筛板(15)，所述筛板(15)上设置有多个筛孔(151)；
4.根据权利要求1所述的气液混合组件，其特征在于，所述进气段(13)靠近所述节流段(12)的一端设置为与所述节流段(12)的出液端相间隔；
5.根据权利要求1所述的气液混合组件，其特征在于，所述喷射管(1
6.根据权利要求1所述的气液混合组件，其特征在于，所述多孔材料膜管(20)的基体材料选自不锈钢、石英、氧化铝、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯中的一种；
7.根据权利要求1所述的气液混合组件，其特征在于，所述多孔材料膜管(20)上设置有沿其轴向延伸的多条通道(21)，所述多条通道(21)组合形成所述内部流道供所述液体流过所述多孔材料膜管(20)；
8.根据权利要求7所述的气液混合组件，其特征在于，每条所述通道(21)为等径式结构，所述通道(21)的内径为1-6mm，优选为2-4mm；
9.根据权利要求1-8中任意一项所述的气液混合组件，其特征在于，所述气液混合组件还包括填料管(30)，所述填料管(30)设置在所述多孔材料膜管(20)远离所述喷射管(10)的一端，所述填料管(30)中装填有填料(31)。
10.根据权利要求9所述的气液混合组件，其特征在于，所述填料管(30)的长度为所述多孔材料膜管(20)长度的1-30％，优选为5-10％。
11.根据权利要求9所述的气液混合组件，其特征在于，所述填料(31)的尺寸为1-10mm，优选为2-5mm。
12.根据权利要求1-11中任意一项所述的气液混合组件在异丙苯氧化中的应用，其特征在于，所述气液混合组件内置于异丙苯氧化的反应器(1)中，所述气液混合组件并列设置有多个，多个所述气液混合组件用于将参与异丙苯氧化反应的气体和液体混合以形成气液混合物；
13.根据权利要求12所述的气液混合组件在异丙苯氧化中的应用，其特征在于，位于所述多孔材料膜管(20)处的所述内部流道内负载有催化剂活性组分；或者
14.根据权利要求13所述的气液混合组件在异丙苯氧化中的应用，其特征在于，所述催化剂活性组分选自铜、镁、钴、锰、镍、铬、锌、铁、银、金中的至少一种的氧化物；
...【技术特征摘要】
1.一种气液混合组件，其特征在于，包括喷射管(10)和多孔材料膜管(20)，所述喷射管(10)和所述多孔材料膜管(20)同轴连接以用于形成连续的内部流道供液体流过，所述喷射管(10)包括沿所述液体的流动方向依次设置的进液段(11)、节流段(12)、进气段(13)和气液两相发展段(14)，所述进液段(11)与所述进气段(13)的流道截面积相等且大于所述节流段(12)的流道截面积，所述进气段(13)和所述多孔材料膜管(20)上分别设置有孔隙结构以用于向所述内部流道中通入气体。
2.根据权利要求1所述的气液混合组件，其特征在于，所述气液混合组件的液相通量为30-1000l/h，优选为60-300l/h；
3.根据权利要求1所述的气液混合组件，其特征在于，所述节流段(12)处设置有筛板(15)，所述筛板(15)上设置有多个筛孔(151)；
4.根据权利要求1所述的气液混合组件，其特征在于，所述进气段(13)靠近所述节流段(12)的一端设置为与所述节流段(12)的出液端相间隔；
5.根据权利要求1所述的气液混合组件，其特征在于，所述喷射管(10)位于所述进气段(13)的管壁设置为多孔的金属材质烧结膜，所述金属材质烧结膜的平均孔径为1-50μm，优选为1-20μm。
6.根据权利要求1所述的气液混合组件，其特征在于，所述多孔材料膜管(20)的基体材料选自不锈钢、石英、氧化铝、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯中的一种；
7.根据权利要求1所述的气液混合组件，其特征在于，所述多孔材料膜管(20)上设...
【专利技术属性】
技术研发人员：周明川，朱红伟，盛晓，孙峰，赵健，姜杰，孙冰，徐伟，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。