[發(fā)明專利]微納氣泡氣液反應(yīng)器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010147482.9
• 申請(qǐng)日: 2020-03-05
• 公開（公告）號(hào): CN111346589B
• 公開（公告）日: 2021-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 尹俊連;王德忠;蔡康貝;宋煜晨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J19/24
• 分類號(hào): B01J19/24
• 代理公司: 上海漢聲知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

本發(fā)明提供了一種微納氣泡氣液反應(yīng)器，屬于氣液傳質(zhì)技術(shù)領(lǐng)域，包括反應(yīng)器殼體，反應(yīng)器殼體中依次設(shè)置有納米氣泡產(chǎn)生區(qū)、氣液混合腔、微米氣泡產(chǎn)生區(qū)以及毫米氣泡產(chǎn)生區(qū)，納米氣泡產(chǎn)生區(qū)產(chǎn)生納米氣泡并在氣液混合腔內(nèi)進(jìn)行傳質(zhì)，納米氣泡產(chǎn)生區(qū)吸入氣體并通過(guò)負(fù)壓空化作用將氣泡碎化成納米氣泡，納米氣泡進(jìn)入氣液混合腔進(jìn)行一定時(shí)間的傳質(zhì)，納米氣泡再依次經(jīng)過(guò)微米氣泡產(chǎn)生區(qū)、毫米氣泡產(chǎn)生區(qū)逐級(jí)增大氣泡直徑，使氣泡達(dá)到能夠被旋流分離器分離的尺寸。本發(fā)明使用基于空化效應(yīng)的文丘里式納米氣泡發(fā)生器，產(chǎn)生了比表面積極大的納米氣泡，提高了氣液接觸面積，大大提高了傳質(zhì)效率，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，適用范圍廣泛。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及氣液傳質(zhì)技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種適用于氣液傳質(zhì)的多級(jí)微納氣泡氣液反應(yīng)器。

背景技術(shù)

在化工生產(chǎn)等領(lǐng)域中，氣液傳質(zhì)是一種非常常見(jiàn)的技術(shù)手段。氣液傳質(zhì)的目的是在液體中吸收氣體或者使氣體在液體中解吸。從傳質(zhì)的角度考慮，提高氣液反應(yīng)的速率最直接的方式就是提高氣液的總接觸面積，因此目前常見(jiàn)的氣液反應(yīng)器就是通過(guò)讓液體霧化、成膜或者讓氣體進(jìn)入液相形成氣泡來(lái)提高氣液的接觸面積，主要存在以下幾種類型的氣液反應(yīng)器：填充塔、板式塔、鼓泡床、管式反應(yīng)器、噴霧塔、攪拌床、射流反應(yīng)器，其中填充塔、板式塔的塔內(nèi)構(gòu)件較為復(fù)雜，建造成本較高。

不管是霧化還是形成氣泡的方式，液滴以及氣泡的直徑都決定了氣液的比表面積大小，即液滴或氣泡的直徑越小，氣液的比表面積越大，氣液傳質(zhì)效率越高。對(duì)于霧化的方式，如噴霧塔中采用噴嘴霧化，最常見(jiàn)的方法就是縮小噴嘴孔徑。而形成氣泡的方式，不管是鼓泡床內(nèi)使用微孔板的方式，還是射流反應(yīng)器中使用射流吸氣的方式，對(duì)微孔的孔徑以及射流噴嘴的直徑都有土體的要求。

在一些應(yīng)用場(chǎng)景中，如熔鹽堆裂變氣體脫除中，由于熔鹽粘度大，并且溫度降低會(huì)形成結(jié)晶，因此不管是使用霧化還是傳統(tǒng)的微氣泡生成方式，降低微孔或噴嘴的直徑都容易在噴嘴或微孔處發(fā)生堵塞，影響運(yùn)行安全。另外，雖然微納氣泡的傳質(zhì)效果很高，但由于微納氣泡在液相中的跟隨性極好，現(xiàn)有的分離器也無(wú)法有效地分離微納氣泡，而一些應(yīng)用場(chǎng)景如熔鹽堆裂變氣體脫除中，氣泡需要進(jìn)行分離否則會(huì)影響堆芯的安全運(yùn)行。

專利文獻(xiàn)CN110773085A公開了一種氣液反應(yīng)器，包括反應(yīng)器殼體，反應(yīng)器殼體外側(cè)設(shè)有換熱夾套裝置，反應(yīng)器殼體上設(shè)有氣相出口和氣相入口，反應(yīng)器殼體內(nèi)部設(shè)有集液環(huán)板，集液環(huán)板與反應(yīng)器殼體的內(nèi)壁之間形成上方敞口的環(huán)形集液腔室，環(huán)形集液腔室的側(cè)部設(shè)有環(huán)板出料口。集液環(huán)板上方設(shè)有液相霧化裝置，液相霧化裝置包括間隔設(shè)于集液環(huán)板正上方的圓形擋板、設(shè)于圓形擋板側(cè)部的霧化器以及設(shè)于反應(yīng)器殼體外部的高壓泵，所述高壓泵的出液口與霧化器相通，但該設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不合理。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種微納氣泡氣液反應(yīng)器。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種微納氣泡氣液反應(yīng)器，包括反應(yīng)器殼體，所述反應(yīng)器殼體中依次設(shè)置有納米氣泡產(chǎn)生區(qū)1、氣液混合腔2、微米氣泡產(chǎn)生區(qū)3以及毫米氣泡產(chǎn)生區(qū)4；

所述納米氣泡產(chǎn)生區(qū)1產(chǎn)生納米氣泡并在氣液混合腔2內(nèi)進(jìn)行傳質(zhì)，所述納米氣泡再依次經(jīng)過(guò)微米氣泡產(chǎn)生區(qū)3、毫米氣泡產(chǎn)生區(qū)4逐級(jí)增大氣泡直徑，使氣泡達(dá)到能夠被旋流分離器分離的尺寸。

優(yōu)選地，所述納米氣泡產(chǎn)生區(qū)1采用文丘里式氣泡發(fā)生器產(chǎn)生納米氣泡；

所述納米氣泡產(chǎn)生區(qū)1包括第一直管進(jìn)口段101、第一收縮段102、第一喉部段103、第一擴(kuò)張段104、第一直管出口段105、第一進(jìn)氣孔106以及第一螺紋孔107；

所述第一喉部段103的一端依次連接有第一收縮段102、第一直管進(jìn)口段101，所述第一喉部段103的另一端依次連接有第一擴(kuò)張段104、第一直管出口段105；

所述第一螺紋孔107通過(guò)第一進(jìn)氣孔106與第一喉部段103連接，所述第一螺紋孔107連接外部氣源。