[发明专利]一种强化液-液乳化的装置和方法

说明书

本发明提供了一种强化液液乳化的装置，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，所述喷射部分包括用于进料的进料三通，所述进料三通的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；所述喷射器包括喷射器外壳、进口段和依次连接的螺旋结构、导流结构和顶针结构；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、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。经过本发明的装置和方法产生的乳化液，分散均匀，稳定时间长，且装置结构紧凑、能耗低，特别适用于化工、食品、涂料、化妆品等领域中的液液乳化过程。

技术领域

本发明属于化工、制药、生物等的液液混合领域，具体涉及一种强化液-液乳化的装置和方法。

背景技术

液液乳化是将两种或两种以上不互溶或不完全互溶的液体高度分散、均匀混合，以产生稳定乳化液的过程，是石油、化工、医药、食品等生产中重要的单元操作之一。传统的乳化方法一般是将主相和分散相放入搅拌釜中充分搅拌，但是这种方法耗时长，分散度低且均匀性较差，且耗能高。

近年来，越来越多的新型设备，如高剪切乳化机、静态混合器等应用于液液乳化中，而静态混合器混合效果差，分散相粒径大、乳化液不稳定；动态的高剪切混合器难以用于高温高压的混合工况，且能耗较大。

CN201921281523.2公开了一种混合乳化机，采用电机带动搅拌桨对两相进行搅拌乳化，随着搅拌桨转速的提高，乳化效果也随提高，但随之也会带来能耗的增加，尤其针对高粘度的非均相混合；CN201721238474.5公开了一种复合型管式静态混合器，在流动前段设置了翼片结构，加速了主相和分散相的流体扰动，但是其混合本质仍处于弱湍流状态，混合效果较差，分散相分布不均匀；CN201410748822.8公开了一种超声波静态混合器，在流动管道外部设置超声波发生器，可以有效避免因混合长度短而导致混合效果差的问题，但是超声波的使用也会带来能耗的增加。因此开发具有良好混合效果的微混器具有实际的意义。

发明内容

针对传统乳化不充分和耗能高的问题，本发明提供了一种强化液-液乳化的装置和方法，利用喷射部分的分散和混合部分强化混合的方式强化乳化效果。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种强化液液乳化的装置，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。

根据本发明的优选实施例，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°；所述顶针结构为圆柱状结构；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。

根据本发明的优选实施例，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。