低剪切气体混合器制造技术

一种用于将第一气流与第二气流混合的气体混合器（１０）包括在所述第一气流中的冲击迷宫式结构体（２４），所述冲击迷宫式结构体（２４）具有形成所述第一气流在通往气体混合器中的混合点（２０）的途中必须经过的弯曲路径的结构（２５），例如波纹壁。所述迷宫式结构体促进在所述第一气流中夹带的粒子的点燃。伸长的、直的管（３０）接收来自所述冲击迷宫式结构体（２４）的第一气流，并且将所述第一气流运送到所述混合点（２０）。所述管（３０）位于运送所述第二气流的容器（１２）内。所述管（３０）具有开口，所述开口与在所述混合点（２０）的第二气流的流动方向基本上同向，从而以低剪切的方式将所述第一气流引入到所述第二气流中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】低剪切气体混合器背景本专利技术总体涉及一种用于将两种气流混合的气体混合器。本公开内容特别适于用 于将含烃气流与含氧气流混合的气体混合器。本公开内容的特征在于将两种气体在混合器 中的点燃可能性最小化的气体混合器的设计。本专利技术具有用途的实例是在环氧乙烷的工业 生产中使用的气体混合器。化合物环氧乙烷(化学式C2H40)是用作在乙二醇(汽车防冻液的主要组分)和其 它化学品的生产中的中间体的重要工业化学品。环氧乙烷还用作用于食品和医学供给品的 消毒剂。其在室温是无色可燃气体，并且可以作为液体冷却和储存。环氧乙烷首先在第一次世界大战期间作为乙二醇和化学武器芥子气的前体实现 了工业重要性。在1931年，法国化学家Theodore Lefort发现了使用银作为催化剂直接从 乙烯和氧制备环氧乙烷的方法。自1940年以来，几乎所有工业生产的环氧乙烷都是使用此 方法制备的。在目前的工业过程中，当乙烯(CH2 = CH2)和氧(02)在处于200-300°C的银催化 剂上反应时制备环氧乙烷，所述银催化剂显示为担载于氧化铝上的大的Ag纳米粒子。典型 地，还包括化学改性剂如氯。使用的压力在l_2MPa的范围。此反应的化学方程为CH2 = CH2+l/202 — C2H40在环氧乙烷生产系统中，气体混合器用于就在存在银催化剂的反应室上游混合烃 和氧气流。气体混合器典型地以容器或管的形式构造。容器包括用于两种气体中的每一种 的入口歧管。容器有时构造有容纳含烃气流的主外管和容纳氧流的内部同心管或“指状物 (fingers) ”。混合发生在内管终止的点，在该处流出指状物的氧气与在外管中流动的含烃 气体的主流会合。此基本设计描述于美国专利3，706，534中。该领域长期认为存在含烃气流(例如，含有例如与其它烃气混合的乙烯的气体的 流)在其在气体混合器中与氧气结合之处的点燃风险。点燃可以发生在当烃或氧气流中夹 带的粒子(例如一粒砂、锈末或管垢)撞击混合器中的金属表面，例如混合器的壁从而产生 火花时。如果火花在高度可燃区例如处于或接近两种气流混合的点在烃流中出现，则可以 发生点燃。点燃损坏气体混合器，并且还需要中断生产以抑制点燃，并且允许气体混合器在 重新开始生产之前冷却。可燃区域限于两种气体的混合区。含烃气体以及反应器进料共混 物低于02可燃性下限-即，过富而无法燃烧。该领域已经设计了多种气体混合器设计。设计中的一些特别涉及降低烃和 氧气流的点燃风险。除上述‘534专利以外，已知的现有技术还包括以下专利文献: U. S. 4，573，803 ；U. S. 3，702，619 ；U. S. 4，256，604 ；U. S 4，415，508 ；U. S. 6，657，079 ； U. S. 2003/0021182 ；U. S. 3，518，284 ；U. S. 4，390，346 ；U. S. 3，237，923 ；U. S. 3，081，818 ； U. S. 2，614，616 和 U. S. 6，840，256。概述本公开内容提供一种气体混合器，其设计用于例如在环氧乙烷的生产中将两种气 流如含烃气流和含氧气流混合。该气体混合器包括设计用于减小气体混合器中的点燃事件的可能性的若干特征。本公开内容通过低剪切混合设计实现了此结果，所述低剪切混合设计利用放置在运送含烃气体的容器或管内的许多个长的、平行的氧注射管。氧管被如此取 向，使得它们的开口与在混合点的含烃气流的流动方向基本上共轴地同向。氧注射管中的 共轴气体流动路径将与内部管壁的粒子冲击的频率和能量最小化，从而使得在合并的混合 气体潜在地可点燃的混合点附近上游不产生发光粒子(incandescent particles)。归因于 在混合点的共轴流动的低剪切设计还将混合卷流内相对于含烃气体的氧的相对速度最小 化，并且因而将含烃气流内夹带的较大粒子破碎的可能性最小化。发光粒子的另外的潜在 来源是存在于含烃气流中的较大粒子如源自腐蚀的碎片(flakes)的破碎。此破碎被氧管 的低剪切设计最小化。首先优选通过将耐腐蚀材料用于运送烃气体的管将粒子在含烃气流 中的出现最小化。除非其被充分氧化，否则在氧原料中夹带的含金属的粒子是最危险的，因为在处 于高压的氧中与表面的冲击可以导致粒子的点燃。如果粒子在其到达混合区时足够热，则 这可以导致混合卷流的可点燃区域点燃。产生这种发光或热粒子的可能性随着冲击能的增 大而提高。然而，如果在混合区上游足够远地发生粒子点燃，则典型粒子足够小，从而安全 地燃烧并冷却。除首先将这种粒子的产生最小化以外，本专利技术人已经意识到，适宜的是在混 合区上游，并且在上游充分远的氧气流中实际促进粒子冲击和燃烧，使得由冲击和点燃残 存的任何粒子被充分冷却，从而当将它们在混合点与含烃气体引入时，将不发生点燃。因而，在本公开内容的另一个方面中，本公开内容的气体混合器包括在氧气流中 的迷宫式结构体(labyrinth)的使用，所述迷宫式结构体包括限定含氧气流必须在气体混 合器中的氧管上游通过其流动的弯曲路径的结构(例如，紧密间隔的波纹壁的阵列)。迷宫 式结构体的壁结构设计为促进或促使在氧气流中夹带的粒子(例如，锈末或污垢)的冲击 和燃烧。迷宫式结构体将在可点燃混合区上游远处的粒子冲击以及粒子烧掉的可能性最大 化。将迷宫式结构体结合到气流中的特征优选与长的氧注射管的使用结合使用，以将这些 粒子碰撞迷宫式结构体壁以后的安全冷却可用的时间最大化。本公开内容的原理可以单独使用或与另外的安全措施结合使用，所述另外的安全 措施用于将从氧进料系统进入到气体混合器中的粒子的数量和尺寸最小化。例如，可以将 此设计的特征结合到这样的系统中，所述系统包括在气体混合器和迷宫式结构体上游的子 系统，例如过滤器或湿式洗涤器，以从氧气流移除粒子，或过滤气流，使得进入到气体混合 器中的任何粒子充分小，从而在气体混合区上游即迷宫式结构体内燃烧并冷却。在本公开内容的一个具体方面中，公开了一种用于在气体混合器中的混合点将第 一气流(例如，含氧气流)与第二气流(例如，含烃气流)混合的气体混合器。该气体混合 器的特征在于a)在第一气流中的冲击迷宫式结构体，所述冲击迷宫式结构体包括形成弯 曲路径的结构，第一气流在通往混合点的途中必须经过所述弯曲路径，所述冲击迷宫式结 构体促进第一气流中夹带的粒子的点燃；b)许多根各自具有开口的伸长管，所述许多根管 接收来自冲击迷宫式结构体的第一气流，并且将第一气流运送到混合点；和c)运送第二气 流的容器，所述第二气流具有流动方向，其中所述许多根管位于所述容器内，并且所述管的 开口与在混合点的第二气流的流动方向基本上共轴地同向。在另一个方面中，可以将本公开内容的迷宫式结构体特征改型(retrofit)到现 有气体混合器中。因而，在此方面中，公开了一种对用于将氧气流与含烃气流混合的气体混合器的改进(improvement)，所述改进是对气体混合器提供冲击迷宫式结构体，所述冲击迷 宫式结构体具有接收氧气流的入口，和形成氧气流必须经其通过的弯曲路径的结构，以及 出口。该气体混合器包括将氧气供给至两种气流在气体混合器中混合的混合点的管。在迷 宫式结构体中形成弯曲路径的结构促进在氧气流中夹带的粒子的点燃。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气体混合器，其用于在所述气体混合器内的混合点将第一气流与第二气流混合，包括：ａ）在所述第一气流中的冲击迷宫式结构体，所述冲击迷宫式结构体包括形成弯曲路径的结构，所述第一气流在通往混合点的途中必须经过所述弯曲路径，所述冲击迷宫式结构体促进在所述第一气流中夹带的粒子的点燃；ｂ）许多根各自具有开口的伸长管，所述许多根管接收来自所述冲击迷宫式结构体的所述第一气流，并且将所述第一气流运送到所述混合点；和ｃ）运送所述第二气流的容器，所述第二气流具有流动方向，其中所述许多根管位于所述容器内，并且所述管的所述开口与在所述混合点的所述第二气流的流动方向基本上同向。

【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：哈维E安德烈森，克里斯托弗P克里斯坦森，查尔斯W利普，约翰R迈尔，托马斯J克林，维克多R菲伊，劳伦斯G布里顿，迈克尔J兰吉奇，迈克尔L哈钦森，马蒂亚斯舍费尔，
申请(专利权)人：陶氏技术投资有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]