[发明专利]一种新型多孔陶瓷气体分布器及其制备方法

说明书

本发明涉及一种新型多孔陶瓷气体分布器，通过利用多孔陶瓷材料进行气体分散，气体通过多孔陶瓷材料时，会被陶瓷微孔分散成大量微小气泡，从而实现气体的高效微泡化均匀分布；可以实现传统气体分布器所无法实现的微小气泡分布，气泡直径最小可达到0.1μm，甚至更小，气泡大小均匀且易于控制，分散精度高，充分发挥多孔陶瓷的微孔尺寸特性，利用多孔陶瓷的均匀透过性特点，实现了气体的高效微泡化均匀分布，大幅提高气液接触面积，改善气体分散形态，使气体传质效果显著加强。

技术领域

本发明属于化工设备技术领域，具体涉及一种新型多孔陶瓷气体分布器及其制备方法。

背景技术

气体分布器是化学工业中的重要设备，广泛应用于精馏、吸收、分离、气液、气固反应等各种工业环节以及化学、环境、石化、生化等诸多工业领域。

在气相参与条件下，比如废气处理中CO₂/SO₂/H₂S/NO_X等气体的化学吸收、烃类液相氧化制乙醛/醋酸/草酸/丙酮/环己醇、液相氯化制二氯乙烷/二氯丙烷、丁烯的分离和异丁醇的生产、生物发酵等过程中，往往气液传质的状况制约着整个反应。随着现代化学工业生产规模的扩大，传统气液传质设备的体积为满足发展，也越来越大，设备投资费用、操作费用及设备的维修费用不断攀升，大大限制了经济效益的提高。因此，改善气液分散状况，强化气液传质就成为提高设备生产能力的关键。常规的气体分布器孔径较大，形成的气泡体积也大，气液接触面积小，气体分散效果差，气液传质能力不强；同时设备结构复杂，体积大，不易安装和维护。

多孔陶瓷是指具有一定尺寸和数量孔隙结构的功能陶瓷材料，其在材料成形与高温烧结过程中，本体结构内形成大量彼此相通或闭合气孔。由于该材料具有强度高、密度低、耐高温、抗腐蚀、抗冲击、耐磨损、比表面积大、透过性均匀以及原料来源广，使用寿命长等优良特性，现已作为过滤、分离、吸音、催化剂载体等关键材料而广泛应用于化工、能源、环保、石油、冶金、电子及生物等重要领域，并逐渐引起了材料学界的高度关注，成为一个非常活跃的研究领域。

国内目前对气体分布器的研究主要集中在工程设计领域，重点多在气体分布器的结构改进方面，对于气体分布器所用新材料的开发、尤其是结合多孔陶瓷技术的应用研究还十分缺乏。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种新型多孔陶瓷气体分布器及其制备方法。本发明所述新型多孔陶瓷气体分布器，通过利用多孔陶瓷材料进行气体分散，气体通过多孔陶瓷材料时，会被陶瓷微孔分散成大量微小气泡，从而实现气体的高效微泡化均匀分布。

本发明所采用的技术方案为：

所述多孔陶瓷气体分布器的平均孔径0.005μm≤d≤500μm，孔隙率 30％≤δ≤96％。

所述多孔陶瓷气体分布器的微孔形态为开口气孔、闭口气孔、贯通气孔中的一种或几种的组合。

所述多孔陶瓷气体分布器的结构为板式、直管式、环管式中的任意一种。

所述多孔陶瓷气体分布器的骨料材质为碳化硅材料、刚玉和金刚砂质材料、氧化锆质材料、高硅质硅酸盐材料、铝硅酸盐材料、精陶制材料、纯碳质材料、堇青石材料、钛酸铝材料中的一种或几种的组合。

所述多孔陶瓷气体分布器的骨料材质为刚玉。

所述的新型多孔陶瓷气体分布器的制备方法，包括如下步骤：

(1)制备混合粉体：

分别取400～600重量份的三水氧化铝粉、100～400重量份的一水氧化铝粉、1～10重量份的羧甲基纤维素钠、5～20重量份的黄原胶、30～100重量份的聚丙烯酸钠、5～50重量份木质素磺酸钠，充分混合均匀，即得所述混合粉体；

(2)制备混合溶液：