本发明专利技术涉及一种混合元件或者弥散元件（1、10、30、40、50、60、70），其包括通道（2），在所述通道中布置有包含泡沫结构的插入元件（3、4、33、34）。除了用于微混合或者弥散的插入元件（3、4、33、34），在通道（2）中还布置有用于宏混合或者用于预弥散或者用于宏弥散的静态混合元件（5、6、35、36）。此外本发明专利技术还描述了一种用于利用这种混合元件或者弥散元件产生弥散的方法。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种静态混合元件或弥散元件以及一种用于混合和/或弥散液体、悬浮液、气体或者液体和气体的方法。在不同的使用情况中必须将液体和/或气体进行混合和/或弥散。具有根据文献DE 22 05 371或者根据文献CH 642 564设计的静态混合元件的静态混合器以公开的方式很好地适合于这一方法步骤。静态混合器由定向布置的粗结构化的混合结构，如接片、通道和板构成。所述静态混合器在液体、悬浮液和气体流过时通过形成涡流以及形成层而产生混合作用和弥散作用。当具有任意布置的横截面的混合结构的截面数量最多为20时，将这种混合结构称之为粗结构化的。横截面垂直于静态混合器的纵轴，也就是垂直于主流动方向布置。 为了利用静态混合器实现良好的混合效果和/或弥散效果，以及特别是在反应时实现良好的物质转换，根据所期望的结果需要一定数量的混合元件、一定的停留时间和一定的剪切输入(Schereintrag)。这些于是形成了需要的结构长度和需要的能量输入。当然对于给定的任务来说，无论是能量输入还是静态混合器的结构长度都应保持尽可能地小。纯静态混合器的能量输入和结构长度取决于它们的几何形状。在所有的情况中，能量输入以及结构长度对于相应的混合任务来说相对较大。为了使这样的静态混合器的结构长度和能量输入最优化，也建议将混合器与不同比例尺寸的混合元件相组合，这例如在文献WO 201 1066 6457中示出。虽然通过此措施混合器的效率有所改善，但是由于必须制造多个不同的混合元件而费用很高，特别是当混合元件具有小规模的混合结构时。为了进行混合、弥散并且为了进行热交换也建议提供敞开气孔的、非结构化的和精细网格的泡沫结构,像例如在文献DE 103 27 986 Al中所公开的那样。这些结构的突出之处在于，每体积单元具有大的表面。取决于大的接触表面，在微区域中的混合、弥散和热交换非常良好并且有效。所谓微区域应理解为混合器横截面的一部分，这一部分的特征在于局部地限定在微区域上的混合作用。通常微区域小于横截面的25%。所谓宏区域应理解为整个混合器横截面，该混合器横截面的特征在于在整个混合器横截面上扩展的混合作用。然而泡沫结构的一大缺点在于，不定向的结构会产生很差的横向输送，并且只能不足地并且缓慢地降低如此大空间的浓度差和温度差。当要在整个横截面上实现均匀的混合、弥散、乳化(Emulsion)和温度时，则需要相对较长的大容积的安装元件，所述安装元件也产生相对较高的压力损失。在这种情况中，不同的气孔尺寸的泡沫结构的组合也可以改进效率，其中，横向交换不足的基本问题仍然没有得到解决。本专利技术的任务是，以尽可能小的能量输入和尽可能短的结构长度实现液体、悬浮液、气体或者液体和气体的混合、弥散或者反应。本专利技术的任务通过一种混合元件或者弥散元件来解决,所述元件包括通道,在所述通道中布置有包括泡沫结构的插入元件。附加地在该通道中还布置有用于宏混合或者预弥散或者用于宏弥散的静态混合元件，其中，该静态混合元件优选至少部分地布置在插入元件的上游。在本申请中，所谓宏混合应理解为在混合元件或者弥散元件的横截面的大部分中所发生的大规模的混合。至少一种不可混合的第二流体分布在第一流体中就叫做弥散(Dispergierung)。第一流体形成第一相，第二流体形成第二相。所谓的预弥散(Vordispergierung)可理解为将不可混合的第二相分解为典型地大于I毫米的相对较大的液滴，这些液滴分布在混合元件或者弥散元件的整个横截面上。所谓的宏弥散可以理解为所存在的液滴均匀地分布在混合元件或者弥散元件的整个横截面上。优选将静态混合元件设计为第一静态混合元件，并且将至少一个第二静态混合元件布置在插入元件的下游。为了实现更好的弥散，可在第二静态混合元件的下游布置至少一个第二插入元件。 按照一种替代的实施例所述静态混合元件中的至少一个包括插入元件。在插入元件之间或者所述第一或第二插入元件中的至少一个与静态混合元件之间可以形成间隙。特别是插入元件可以包括泡沫结构，所述泡沫结构是敞开气孔的。所谓的敞开气孔的泡沫结构在下面应理解为这样一种泡沫结构，即在这种泡沫结构中单个的气孔不是通过壁彼此隔开的。这些气孔可看作孔或者空腔。在相邻的气孔之间存在着大的开口，流体可流过这些开口。对于敞开气孔的泡沫结构来说，实际上完全取消了气孔之间的壁。在这些壁中的开口是如此大，从而壁还只剩下接片，所述接片形成相邻的气孔的边缘边界。当然可以布置多个接片。泡沫结构可以包括金属、金属合金、特别是铝合金、陶瓷、玻璃、碳和/或塑料。这种泡沫结构具有如下优点其具有很大的内表面，所述大的内表面能够用于破碎和粉碎相界。泡沫结构可以具有直至包括100 PPI在内的气孔尺寸。PPI是用于表示泡沫结构的气孔尺寸的通常尺度。它是“Pores per Inch”(每英寸的气孔)的缩写。特别优选所述气孔尺寸处于10PPI直到包括100 PPI在内的范围中。用于弥散元件的泡沫结构的自由容积比例为40%直到97%，优选从50%直到95%。可借助不同的方法制造泡沫结构。例如在第一方法步骤中，可将敞开气孔的聚氨酯泡沫(Polyurethanschaum)用作模具(Vorlage)。使用聚氨酯泡沫的主要优点在于,能够工业制造地定义最为不同的形状和气孔尺寸。在第二方法步骤中可以由聚氨酯泡沫以去除的形式制造用于轻金属铸件铸模。这种铸模包括所期望的泡沫结构。在用于生产泡沫结构的工业中也使用了 CVD技术或者其它以作为先导方法的聚氨酯泡沫为基础的方法。此外其它不同的、用于制造敞开气孔的泡沫结构的方法也在研发之中，或者已经投入使用。替代地泡沫结构也可由计算机支持地借助快速制造技术由不同的材料、特别是由上述材料制成。所谓快速制造可以理解为一种工艺过程，在这种工艺过程中空间几何形状是通过一层一层地构造实现的，其中，所述层优选是通过熔化粉末产生的。令人惊讶地，通过使用泡沫结构并结合用于混合和/或弥散的静态混合器，与传统的静态混合器相比所必需的输入的功率和输入能量最多可减少80%。由此可以制造出紧凑的混合元件或者弥散元件。其中紧凑意味着，与纯静态混合元件的长度相比较可减小混合元件或者弥散元件的长度。长度的减小能够处于10%和60%之间。所得到的泡沫结构优选具有长度L和直径D，其中，L/D之比小于5、优选小于3、特别优选小于2。令人惊讶地，利用小于5的L/D之比并结合静态混合元件成功地产生与利用由现有技术公开的静态混合兀件一样的相同质量的混合和弥散。混合元件或者弥散元件特别适合产生混合、乳化、弥散或者起泡。在本申请中弥散的概念是用于以下的系统，即在这样的系统中液滴和/或气泡的尺寸大于大约50至100微米。乳化的概念用于具有更小的液滴和/或气泡的系统。每个插入元件可以含有具有不同气孔尺寸的泡沫结构。所述泡沫结构优选包括金属、金属合金、陶瓷、玻璃、碳和/或塑料。按照前述实施例中任一个所述的混合元件或者弥散元件也可包含调温介质。例如通道就能够配备调温介质，或者被调温介质包围。·混合元件或者弥散元件的至少一部分可设计为催化器表面、特别是设计为水解催化剂表面。混合元件或者弥散元件或者能够用于处理已经预混合的或者预弥散的流体系统，或者能够在处理时对有待混合的或者有待弥散的液体进行配量。本文档来自技高网...
【技术保护点】
【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：S希尔施贝格，M苏纳，
申请(专利权)人：苏舍化学技术有限公司，
类型：
国别省市：
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