[发明专利]一种微纳气泡搅拌釜反应器及其应用

说明书

本发明公开了一种微纳气泡搅拌釜反应器及其应用，微纳气泡搅拌釜反应器包括壳体、电机、转轴、气体自吸装置、搅拌桨、刮刀和微纳米气泡发生器；所述电机通过联轴器与转轴连接；所述转轴穿过壳体并延伸到壳体内；所述转轴的上部固设气体自吸装置；所述转轴的中部固设搅拌桨；所述转轴的下部外套设微纳米气泡发生器；所述转轴与微纳米气泡发生器旋转配合；在接近微纳米气泡发生器表面的位置设有刮刀，所述刮刀固定在转轴上。本发明搅拌釜反应器通过内置微纳米气泡发生器在釜内产生微纳米气泡，配套旋转刮刀以弱化微纳气泡的聚并，从而获得直径小且分布窄的微纳米气泡。特别适合于在液相溶解度低的气体参与的多相反应。

技术领域

本发明属于搅拌釜反应器领域，尤其是涉及一种微纳气泡搅拌釜反应器及其应用。

背景技术

目前，化工领域常用的搅拌釜反应器通常由传动系统和壳体组成。传动系统包括电机、减速机、轴承、密封、搅拌轴和搅拌桨(叶轮)等；壳体包括筒体、夹套、挡板等内构件。工业上应用的搅拌釜式反应器有成百上千种，按反应物料的相态可分成均相反应器和非均相反应器两大类。非均相反应器包括固-液反应器，液-液反应器，气-液反应器和气-液-固三相反应器。气液和气液固反应包含氧化、加氢、卤化、羰基化等多种体系。

对于一些难溶性气体(如氧气、二氧化碳、一氧化碳、氢气、乙烯等)参与的多相反应，气相在液相中的溶解度很低。对于一些本征反应为快反应的体系，其宏观反应速率严重受气液传质的限制。以氧化或加氢搅拌釜反应器为例，氧气或者氢气通过气体分布器进入到搅拌釜釜底。通常的气体分布器为环形管，在管的底部设有1-20 毫米的孔，以此来分布气体。由于产生的气体直径较大，其气液传质系数远小于本征反应速率，导致搅拌釜反应器的效率较低。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种微纳气泡搅拌釜反应器；该搅拌釜反应器通过内置微纳米气泡发生器在釜内产生微纳米气泡，配套旋转刮刀以弱化微纳气泡的聚并，从而获得直径小且分布窄的微纳米气泡。微纳气泡具有高效的气液传质及混合的性能，对于快反应而言，其传质速率匹配本征反应速率，提高反应效率。特别适合于在液相溶解度低的气体(如氧气、二氧化碳、一氧化碳、氢气等)参与的多相反应。

本发明要解决的第二个技术问题是提供一种包括上述微纳气泡搅拌釜反应器的多相反应系统装置。

本发明要解决的第三个技术问题是包括上述微纳气泡搅拌釜反应器的多相反应系统装置的应用方法。

为解决上述第一个技术问题，发明采用如下的技术方案：

一种微纳气泡搅拌釜反应器，包括壳体、电机、转轴、气体自吸装置、搅拌桨、刮刀和微纳米气泡发生器；

所述电机通过联轴器与转轴连接；所述转轴穿过壳体并延伸到壳体内；

所述转轴的上部固设气体自吸装置；

所述转轴的中部固设搅拌桨；

所述转轴的下部外套设微纳米气泡发生器；

所述转轴与微纳米气泡发生器旋转配合；

在接近微纳米气泡发生器表面的位置设有刮刀，所述刮刀固定在转轴上。

优选地，所述在接近微纳米气泡发生器表面的位置是指距离微纳米气泡发生器表面的距离小于1mm的位置。

优选地，所述微纳气泡发生器的表面经亲水或者疏水改性为亲水表面或疏水表面，分别适用于水性体系或者油性体系。

优选地，所述刮刀的形状为一字型或十字形。

优选地，所述刮刀采用塑料、铜或不锈钢材料。

优选地，所述刮刀设置在微纳气泡发生器的上表面、下表面和/或侧面。