[發明專利]使氣體和液體接觸的系統

有效

• 申請號: 201680053354.X
• 申請日: 2016-08-18
• 公開（公告）號: CN108348882B
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）人: M·艾爾-納斯
• 申請（專利權）人: 阿拉伯聯合酋長國大學;阿布扎比煉油公司(TAKREER)
• 主分類號: B01J8/22
• 分類號: B01J8/22;B01D53/14
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 龐東成;張培源

使氣體和液體接觸的系統包括含有惰性顆粒的容器，其中所述惰性顆粒的總體積為所述容器的總工作容積的1％至20％。

技術領域

本發明涉及使氣體和液體接觸的系統，其可適用于涉及氣體-液體接觸或氣體-液體反應的許多應用。

背景技術

氣體-液體接觸器廣泛用于化工、生化、石油化工和冶金行業等許多行業。這些接觸器或反應器的選擇、設計、尺寸和性能通常取決于質量和傳熱、流體動力學和反應動力學。這些單元通常用作通氣器或氣體-液體反應器，其中氣體首先溶解在液體中，然后與液體或溶解在液體中的任何材料反應。此種反應器中的反應通常分為緩慢和快速的方案(Advances in Chemical Engineering,Academic Press 1981,pp.1-133)。對于緩慢的反應，需要高的液體滯留和傳質以保持本體內的氣體濃度接近飽和，而對于快速反應，由于液體本體中的氣體濃度幾乎為零并且氣體-液體界面面積控制氣體的吸收速率，故需要高持氣率和小氣泡尺寸(Advances in Chemical Engineering,Academic Press 1981,pp.1-133)。通過增加氣體和液體之間的接觸表面積，將實現更快的化學或生物化學反應速率，并相應地提高傳質速率。

涉及良好混合的一些高性能氣體-液體接觸器的一個主要缺點是需要高機械能。然而，這種機械能在某些類型的氣體-液體接觸器中可以更有效地利用(相比于其他氣體-液體接觸器)。因此，不同氣體-液體接觸器在相同工作條件下的傳質性能可能會有明顯差異(Chemical Engineering and Processing:Process Intensification,38(1999)503-510)。具有高持液率的鼓泡塔反應器、噴動床反應器、填料塔和攪拌反應器適用于慢反應過程，例如液相氧化、氫化、氯化和一些發酵(Advances in Chemical Engineering,AcademicPress 1981,pp.1-133)。由于高氣體-液體界面面積，板式、填充柱和文丘里管型反應器更適合于快速反應過程(Chemical Engineering Science,48(1993)889-911)；然而，在特定條件下，鼓泡塔反應器和填料塔反應器適用于高放熱快速反應過程，其廣泛用于化學、生物化學、石化和冶金應用(Chemical Engineering Science,48(1993)889-911)。

氣體-液體接觸器可分為表面接觸器和容積式接觸器。它們也可以基于設備內部的傳質速率進行分類。機械能耗低的接觸器通常具有低傳質速率和低性能。氣體-液體接觸器內的更多機械能耗(通常與更多混合有關)提高了傳質速率。這種氣體-液體接觸器被稱為高性能接觸器，并且它們隨著對高氣體吸收率和小容積安裝設備的需求增加而變得重要(Chemical Engineering and Processing:Process Intensification,38(1999)503-510)。

表面氣體接觸器通常用于生物廢水處理，并且通常具有深度適中的池的形式。它們通常涉及使用葉輪或液體射流來創建所需的氣體-液體界面區域(ChemicalEngineering and Processing:Process Intensification,38(1999)503-510)。另一方面，在容積式氣體-液體接觸器中，氣相和液相之間的界面區域在液體的本體內產生。氣相以球形或不規則形狀的氣泡形式分散。液體中的氣體分散通常通過使用鼓泡器、液體射流、雙混合噴嘴或中空旋轉混合器來實現(Chemical Engineering and Processing:ProcessIntensification,38(1999)503-510)。常見氣體-液體接觸器/反應器的實例包括鼓泡塔反應器、攪拌容器反應器、噴射回路反應器、往復式射流反應器和撞擊流反應器。鼓泡塔反應器是一種鼓泡器位于底部的容器，其特點是傳質性能相對較低。