[發(fā)明專利]一種高效強化多尺度混合傳質裝置及方法

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• 申請日: 2019-11-06
• 公開（公告）號: CN111185132A
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發(fā)明（設計）人: 王東光;陶亨聰;文建軍;王玉華;陳勇
• 申請（專利權）人: 浙江海洋大學
• 主分類號: B01J19/28
• 分類號: B01J19/28;B01F13/00
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏;薄盈盈

1.一種高效強化多尺度混合傳質裝置，其特征在于，包括超重力快速反應器(1)，第一料液儲槽(2)和第二料液儲槽(3)，所述第一料液儲槽通過第一離心泵(4)和第一流量計(5)與超重力快速反應器的入口一相連通；所述第二料液儲槽通過第二離心泵(6)和第二流量計(7)與超重力快速反應器的入口二相連通；所述超重力快速反應器的出口設有計量槽(8)；所述超重力快速反應器包括定子(9)和轉子(10)；所述轉子由三塊扣板緊密疊扣構成，由上至下依次為第一扣板(11)，第二扣板(12)和第三扣板(13)，所述第一扣板和第二扣板的接觸面設有與第二料液儲槽相連通的第一流道(14)；所述第二扣板和第三扣板的接觸面設有與第一料液槽相連通的第二流道(15)；所述第一流道包括圓環(huán)形通道(16)和沿圓環(huán)形通道外圍均勻分布的支流道(17)；所述第二流道包括圓形通道(18)和至少兩條沿圓形通道外圍對稱分布的二次旋轉流道(19)，所述二次旋轉流道內側設有扇形流道(20)，所述扇形流道與二次旋轉流道之間設有若干狹縫(26)；所述支流道的末端與扇形流道通過垂直流道(21)相連通。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種高效強化多尺度混合傳質裝置，其特征在于，所述垂直流道的直徑不小于1mm；所述支流道的數(shù)目為8～24條。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種高效強化多尺度混合傳質裝置，其特征在于，所述支流道的流通截面為相等的圓形截面；所述二次旋轉流道的流通截面為相等的圓形截面；所述垂直流道的流通截面是相等的圓形截面；所述扇形流道的流通截面為正方形。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種高效強化多尺度混合傳質裝置，其特征在于，所述二次旋轉流道的流通截面的直徑為2～5mm；所述支流道的流通截面的直徑為2～5mm；所述垂直流道的流通截面的直徑小于或等于所述支流道的流通截面的直徑或寬度；所述扇形流道的流通截面的寬度為1～3mm。

5.根據(jù)權利要求1所述的一種高效強化多尺度混合傳質裝置，其特征在于，所述二次旋轉流道與扇形流道的間距為0.5～2mm；所述狹縫的寬度均小于0.02mm；所述定子設有換熱夾套(22)。

6.一種利用權利要求1-5任一所述的裝置進行高效強化多尺度混合傳質的方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)開啟超重力快速反應器，使其轉速達到設定值，開啟兩臺離心泵，調節(jié)第一料液和第二料液流量至設定值，第一料液先進入第二流道的圓形通道，在超重力場作用下，分流進入兩條二次旋轉流道內；

(2)第二料液先進入第一流道的圓環(huán)形通道，在超重力場作用下，料液經大尺度平均分配后進入各支流道中，每股料液在每條支流道末端穿過垂直流道進入扇形流道，然后從扇形流道的狹縫之間以微射流的方式射入二次旋轉流道內并與第一料液瞬間混合均勻，即完成高效強化多尺度混合傳質過程。

7.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于，步驟(1)中，所述第一料液包含介穩(wěn)態(tài)物質，先將第一股料液進行一個周期的二次旋轉流動后，再與第二料液混合。

8.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于，所述超重力快速反應器的最高轉速為10000rpm。

9.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一料液流經超重力快速反應器時所形成的超重力勢能差為0.9～2.5Mpa。

10.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于，所述超重力快速反應器的混合傳質速率大于等于快反應過程的本征反應速率。