专利名称：气体混合装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种适用于易爆气体均布的混合器 背景技术在气相反应中经常需要将两种或多种气体混合在一起。气体氧化反应就是需 要实施气体混合的一个例子，这种气体氧化反应首先使含氧气体(有时为纯氧气) 与一种有机化合物充分混合，随后使之发生氧化反应。需要进行这种气体混合的 反应的例子有丙烯制备丙烯醛的反应、丙烯醛制备丙烯酸的反应以及烃类化合物 制备丁二烯的反应，等等。在这些反应中通常要求两种或多种气体均匀混合以提 高反应效率。在进行气体混合时，需要特别注意防止有机化合物与氧气的混合物组成进入 爆炸区范围。因此在混合过程中受控的快速均匀混合并使混合物组成离开爆炸区 显得尤为重要。另外，在烃类的氧化反应中， 一种混合气体是可燃的烃气体，另一种气体是 具有助燃作用的含氧气体。因此要求两种气体尽可能快地混合均匀，以便縮短(縮 小)可燃气体均匀混合所需的停留时间或空间(长度)，提高设备的安全性。发明内容本发明的目的是提供一种气体混合装置，它结构简单，通过使气体分子在高 速气流的剪切、碰撞后，动能和势能相互转换，达到气体分子间均匀分配、混合 的目的。过程安全可靠、混合效率高。因此，本发明提供一种气体混合装置，它包括第一种原料气体输入管(2);第二种原料气体输入管(4);缓冲室(3)，所述缓冲室(3)的第一端与所述第一种原料气体输入管(2)相连， 所述缓冲室(3)的第二端与所述第二种原料气体输入管(4)相连；混合气体输出管(8)，它与缓冲室(3)的第一端相背的第三端相连； 在缓冲室(3)的横截面平面内分布多根气体分布管(5)，所述气体分布管(5)的一端经缓冲室(3)的第一端与所述第一种原料气体输入管(2)流体相通；所述气体分 布管(5)的另一端经缓冲室(3)的第三端与所述混合气体输出管(8)流体相通；在所述缓冲室(3)中的气体分布管(5)上还带有一个或多个气体输入孔(6)。
下面将结合附图更详细地说明本发明。附图中图1是本发明一个较好实例的气体混合装置的透视图:图2是本发明气体混合装置沿A—A的剖面图。
具体实施方式
本发明提供一种气体混合装置。如图1所示，本发明装置包括第一种原料气体输入管(2)、第二种原料气体输入管(4)和混合气体输出管(8)。这些气体输送管的 管径可相同或不同，取决于具体的反应要求。用于形成这些气体输送管的材料可相同或不同，取决于具体的反应要求。合 适的用于制造气体输送管的材料的非限定性例子有塑料(例如聚四氟乙烯、聚丙 烯、聚碳酸酯等)、金属(例如不锈钢、铜合金、铝合金等)。本领域的普通技 术人员根据具体要混合的反应气体可容易地选择合适的材料来制造所述气体输送 管。本发明装置还包括一个缓冲室(3)，用于使要混合的第二种原料气体进入气体 分布管(5)，与第一种原料气体相混合。所述缓冲室(3)的一个侧面或一端(下 面称为第一端)与所述第一种原料气体输入管(2)相连，所述缓冲室(3)的另一 个侧面或另一端(下面称为第二端)与所述第二种原料气体输入管(4)相连，所述 缓冲室(3)的再一个侧面或再一端(下面称为第三端)与所述混合气体输出管(8) 相连。在本发明的一个实例中，所述缓冲室(3)是一个圆柱体，其底端(即所述第 一端)与所述第一种原料气体输入管(2)相连，圆柱侧面(即第二端)与所述第二 种原料气体输入管(4)相连，其顶端(即所述第三端)连接有所述混合气体输出管 (8)。本发明装置的气体分布管(5)是一段气体输送分配管，它的管径截面稍小于原 料气体输入管(2)和混合气体输出管(8)的管径。在本发明的另一个实例中，所述第一原料气体输入管(2)和混合气体输出管(8) 具有相同的管径。所述缓冲室(3)是一段圆柱形的管道，所述第二原料气体输入管(4)连接在所述缓冲室(3)的侧壁上。所述缓冲室(3)的纵向长度无特别的限制。 一般来说，所述缓冲室(3)的纵向长度应足以使第二种原料气体的流量满足具体混合反应的要求。本领域的普通技术人员可容易地根据具体混合反应的要求确定所需的缓冲室(3)的纵向长度。在缓冲室(3)的横截面平面内分布多根气体分布管(5)，这些气体分布管(5)可 均匀或不均匀地分布在所述缓冲室(3)的横截面平面內。所述气体分布管(5)的一端 经缓冲室(3)的第一端与所述第一种原料气体输入管(2)流体相通；所述气体分布管 (5)的另一端经缓冲室(3)的第三端与所述混合气体输出管(8)流体相通。因为在该缓冲室(3)中第二种原料气体(10)均匀分布后通过气体输入孔(6)进入 气体分布管(5)内与第一种原料气体(1)相混合，为保证第一种原料气体在气体分布 管(5)内的流速适宜，气体分布管(5)的截面积需在原料气体输入管(2)的截面积中占 一定的比例。另外，为使缓冲室(3)内各点位置第二种原料气体(10)压力均匀、确保气体分 布管(5)所有单管混合效果一致，缓冲室(3)需有足够的空间保证第二种原料气体 (IO)快速均匀分布。因此，兼顾上述两种要求，在本发明的一个实例中，气体分布管(5)的截面积 占原料气体输入管(2)截面积的30-70%，较好占40-60%，更好占45-55%。气体分布管(5)的管径和数量无特别的限制，只要能使两种原料气体的流量和 压力满足上述要求即可。本领域的普通技术人员可根据其在缓冲室(3)的横截面中 所占的比例任意选取，随不同的混合气体而异。在本发明的一个实例中，气体分 布管(5)的管径为10-25mm，较好为10-20mm，更好为15-20mm。用于制造气体分布管(5)的材料无特别的限制，其非限定性的例子有例如聚四 氟乙烯、聚丙烯、不锈钢、铜合金、铝合金等。本领域的普通技术人员根据具体 要混合的气体可容易地选择合适的材料来制造气体分布管(5)。在所述缓冲室(3)中的气体分布管(5)上还带有一个或多个气体输入孔(6)，其 作用是使第二种原料气体由该气体输入孔(6)进入气体分布管(5)，从而与在气体分 布管(5)中纵向流动的第 一种原料气体混合。在本发明的一个较好实例中，所述气体输入孔(6)的开口朝向与第一种原料气 体的输入方向成垂直的方向。在本发明另一个较好的实例中，所述气体输入孔(6) 的开口朝向第二种原料气体的输入方向。在所述气体分布管(5)上气体输入孔(6)的分布密度无特别的限制，只要能 达到两种气体以规定的比例相混合的目的即可。在本发明的一个实例中，所述气体输入孔(6)在气体分布管(5)上的密度为10-100个/米。较好为20-80个/米，更好 为30-60个/米。在气体分布管(5)上所述气体输入孔的形状和面积无特别的限制，只要达到两 种气体以规定的比例相混合的目的即可。在本发明的一个较好实例中，所述气体 分布管(5)是管径为10-25mm的圆管，所述气体输入孔(6)是在该圆管侧壁上孔径 为1.0-2.5mm的截口。本发明装置在混合气体输出管(8)和缓冲室(3)之间还可连接一段装填填料的 管道，以调整混合气体的流速与流向，使之更均匀地混合。所述填料可以是对混 合气体惰性的任何填料，例如玻璃纤维等。装填填料的目的是为了调整混合气体 的输出速度与方向，以便使之混合更均匀。因此，根据使用该填料的目的，本领 域的普通技术人员可容易地确定所述填料的装填密度。综上所述，本发明涉及一种气体混合装置，如图1所示，它包括第一种原料 气体输入管(2)，第二种原料气体输入管(4)，缓冲室(3)，以及混合气体输出管(8)。 在缓冲室(3)的横截面平面内分布多根气体分布管(5)，在所述缓冲室(3)中的气体分 布管(5)上还带有一个或多个气体输入孔(6)。所述气体分布管(5)沿轴向分布在气体缓冲室(3)内，其截面布置见图2。虽然 图2给出4根气体分布管(5)，但是这仅是说明性的，并不对本发明的范围构成任 何限制。在气体缓冲室(3)中的气体分布管(5)带有一个或多个气体输入孔(6)。气体输 入孔的开口方向与第一种原料气体的输入方向成垂直布置并朝向第二种原料气体 的输入方向，孔径和孔数量取决于需混合气体的性质和流量。使用时，第一种原料气体(1)由原料气体输入管(2)进入气体分布管(5)管内， 第二种原料气体(10)由输入管(4)进入缓冲室(3)，均布后通过输入孔(6)进入气体分 布管(5)管内。在分布管内两种气体通过气体驱动压力而相互混合并朝混合气体输 出管(8)的方向流动。控制两种气体的压力可使混合气体朝气体输出管的方向流 动。在用空气氧化丙烯的反应中，使用本发明气体混合装置可使混合装置同一截面 内各点的丙烯浓度的相对均方根偏差小于2%(丙烯在空气中的爆炸极限为 2-llvol%).本发明混合装置具有如下优点1) 可使气体快速、均匀、安全地相混合，而不会有爆炸的危险；2) 结构简单，制造方便，在0.5-3之间的长径比就可有效地进行混合， 一般来说，长径比为2时，混合效果尤佳；3) 通过控制气体分布管上气体输入孔的位置分布和口径可使压降降至最小；4) 可根据需要控制气体分布管的气体输入孔数目、口径和开口方向。 在阅读了本说明书后，在不偏离本发明精神和范围的情况下本领域的普通技术人员不难对其进行各种变化和改进(例如改变输出孔的方向、气体分布管的相对 分布等)。本发明的范围包括这些变化和改进。
权利要求
1.一种气体混合装置，它包括第一种原料气体输入管(2)；第二种原料气体输入管(4)；缓冲室(3)，所述缓冲室(3)的第一端与所述第一种原料气体输入管(2)相连，所述缓冲室(3)的第二端与所述第二种原料气体输入管(4)相连；混合气体输出管(8)，它与缓冲室(3)的第一端相背的第三端相连；在缓冲室(3)的横截面平面内分布多根气体分布管(5)，所述气体分布管(5)的一端经缓冲室(3)的第一端与所述第一种原料气体输入管(2)流体相通；所述气体分布管(5)的另一端经缓冲室(3)的第三端与所述混合气体输出管(8)流体相通；在所述缓冲室(3)中的气体分布管(5)上还带有一个或多个气体输入孔(6)。
2. 如权利要求l所述的气体混合装置，其特征在于在所述缓冲室(3)和气体 输出管(8)之间所述装置还包括一段装有填料的管道。
3. 如权利要求1或2所述的气体混合装置，其特征在于所述气体输入孔(6)的开口朝向与第一原料气体的输入方向成垂直布置。
4. 如权利要求3所述的气体混合装置，其特征在于所述气体输入孔(6)的开口朝向第一原料气体的输入方向。
5. 如权利要求1或2所述的气体混合装置，其特征在于所述气体分布管(5) 均匀排列在缓冲室(3)的横截面平面内。
6. 如权利要求I或2所述的气体混合装置，其特征在于所述气体分布管(5) 的截面积占原料气体输入管(2)截面积的30-70%。
7. 如权利要求1或2所述的气体混合装置，其特征在于所述气体输入孔(6) 在气体分布管(5)上的密度为10-100个/米。
全文摘要
公开了一种气体混合装置，它包括第一种原料气体输入管(2)；第二种原料气体输入管(4)；缓冲室(3)，所述缓冲室(3)的第一端与所述第一种原料气体输入管(2)相连，所述缓冲室(3)的第二端与所述第二种原料气体输入管(4)相连；混合气体输出管(8)，它与缓冲室(3)的第一端相背的第三端相连；在缓冲室(3)的横截面平面内分布多根气体分布管(5)，所述气体分布管(5)的一端经缓冲室(3)的第一端与所述第一种原料气体输入管(2)流体相通；所述气体分布管(5)的另一端经缓冲室(3)的第三端与所述混合气体输出管(8)流体相通；在所述缓冲室(3)中的气体分布管(5)上还带有一个或多个气体输入孔(6)。
文档编号B01F3/00GK101249392SQ20081003547
公开日2008年8月27日 申请日期2008年4月2日 优先权日2008年4月2日
发明者罗明陨, 褚小东, 邵敬铭, 陈志慧 申请人:上海华谊丙烯酸有限公司