[发明专利]一种强化液-液乳化的装置和方法

权利要求书

1.一种强化液液乳化的装置，其特征在于，所述装置包括喷射部分和与所述喷射部分连接的混合部分，其中，

所述喷射部分包括用于主相和分散相进料的进料三通，所述进料三通包括第一端口、第二端口和第三端口，其中第一端口用于主相的进料，第二端口设置一喷射器，用于分散相进料；所述喷射器包括一侧开口，另一侧为半球结构的圆筒状的喷射器外壳，所述喷射器外壳的开口一侧为所述喷射器的进口段，所述喷射器内部，沿进口段向内，依次设有相互连接的螺旋结构、导流结构和顶针结构；所述导流结构包括圆柱状导流段和直径渐缩的圆台状导流段，所述顶针结构为圆柱状结构；所述喷射器外壳的半球结构一侧设置一喷射口；

所述混合部分包括混合器，所述混合器包括圆筒状的混合器外壳、位于所述混合器外壳内两端的混合器进口段、混合器出口段和用于强化乳化液破碎和弥散的螺旋段、空腔段和变径段，所述混合器进口段与所述第三端口通过法兰连接。

2.根据权利要求1所述的强化液液乳化的装置，其特征在于，所述进口段的直径为D1；所述进口段具有内螺纹或外螺纹，用于与分散相管道相连接；所述螺旋结构包括位于轴心的圆柱状支撑杆和与所述喷射器外壳的内壁及所述支撑杆相连接的第一螺旋叶片，用于将分散相产生旋流，提高湍动能；所述圆柱状导流段的直径为进口段直径D1的1/2-3/4，所述圆台状导流段的底角α为30°-50°；所述喷射口的直径为0.2-12mm；所述顶针结构的直径为喷射口的直径的4/5-6/5，所述顶针结构与所述喷射口的距离为1-5mm。

3.根据权利要求1所述的强化液液乳化的装置，其特征在于，所述混合器内的螺旋段、空腔段和变径段位于所述混合器进口段和混合器出口段间依次连接，且为重复结构，所述螺旋段、空腔段和变径段重复的数量n为混合级数，n≥1。

4.根据权利要求3所述的强化液液乳化的装置，其特征在于，所述混合器的整体长度为L，所述螺旋段的长度为混合器长度L的1/8n～1/2n，变径段的长度为混合器长度L的1/8n～1/2n。

5.根据权利要求3所述的强化液液乳化的装置，其特征在于，所述混合器内的轴心处设有圆柱形的支撑结构；所述螺旋段包括与所述混合器外壳的内壁和所述支撑结构相连接的第二螺旋叶片，用于产生旋转湍流场，增强乳化液间的碰撞和分散；所述空腔段为圆筒状的空腔结构；所述变径段为内径渐缩的结构，变径角度β为5°-10°，用于强化乳化液的破碎和弥散，进一步强化乳化程度。

6.根据权利要求3所述的强化液液乳化的装置，其特征在于，混合器进口段的直径为d1；所述螺旋段包括与所述混合器外壳的内壁相连接的第三螺旋叶片，用于产生旋转湍流场，增强乳化液间的碰撞和分散；所述空腔段为内径渐扩的双瓣形结构，用于形成涡流撞击，均化分散相的粒径和液滴，所述空腔段的高度为混合器进口段的直径为d1的1.2-1.4倍，所述空腔段的高度与长度之比为0.8-1.2；所述变径段为内径渐扩的结构，变径角度γ为5°-10°，用于进一步均化分散相的分布。

7.利用权利要求1-6中任一装置的强化液液乳化的方法，其特征在于，所述方法的步骤如下：

(1)用于液液乳化的主相通入所述喷射部分的第一端口；分散相通入所述喷射器的进口段；

(2)进入喷射器的分散相经过所述螺旋结构产生旋流，沿着所述导流结构导流后，在顶针结构和喷射器外壳间经剪切破碎作用，从喷射口喷射而出弥散在主相中，形成初步的乳化液；

(3)初步的乳化液进入混合部分，依次经过所述螺旋段、空腔段和变径段，产生旋转湍流和湍动破碎，进一步强化乳化液的破碎和弥散，形成稳定的乳化液。

8.根据权利要求7所述的强化液液乳化的方法，其特征在于，分散相经过所述喷射器后分散为粒径为30-200μm的液滴；分散相经过所述混合部分处理后分散为粒径为5-50μm的液滴。

9.根据权利要求7所述的强化液液乳化的方法，其特征在于，所述喷射部分中分散相和主相接触的方式为顺流式、逆流式或对流式。

10.根据权利要求7所述的强化液液乳化的方法，其特征在于，所述分散相和主相的流量之比为0-0.8，根据实际处理需求，所述喷射部分采用单个喷射器或数个喷射器并联连接的方式，用于调整分散相和主相的流量比。