本实用新型涉及一种微泡式气液反应器及系统。
背景技术：
目前微气泡技术已经广泛应用于污水处理、微泡式气液反应器行业内，使用的设备通用性低，结构复杂，功能不健全，管路布置杂乱，密封结构复杂，很容易在生产过程中发生泄漏，给生产、维修都带来诸多不便。
现有的微泡产生设备基于的原理主要包括加压溶气法、叶轮旋切法以及文丘里喷射法，然而这些技术都存在一定的缺陷，详细介绍如下：
加压溶气法：需要配空压机、填料溶气罐和释气器等，系统复杂、能耗高、设备占地面积大；
叶轮旋切法：电机带动叶轮高速旋转，形成负压，气体进入经剪切形成微气泡，且转动部件维护复杂，气泡较大且不均匀，密封结构为动密封易泄漏；
文丘里喷射法：气泡粒径大不稳定，气泡形成受外界条件影响大，控制不便。
综上，现有的微泡产生设备均存在能耗高，气泡产生不均匀且难以控制、没有换热功能，无法实现精确控温的问题。
技术实现要素：
本实用新型为了解决上述问题，提出了一种微泡式气液反应器及系统，本实用新型能够克服现有设备存在的结构复杂、安装及维修困难等缺陷，解决了传统反应设备传质效率低，反应效率有待提高的问题。更多的，具有密封结构简单，不易产生泄漏的优点。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种微泡式气液反应器，包括同心布设的第一腔体和第二腔体，所述第一腔体的一端设置有进液口，另一端设置有出液口，腔壁上设置有微孔段，所述第二腔体上设置有若干个进气口，进液口处设置有旋流件，旋流件使进入的液相具有剪切速度，形成环向液膜，与经过微孔段的气相接触。
进一步的，所述第一腔体和第二腔体的端部之间通过密封件进行间隔与密封。
进一步的，所述第一腔体和第二腔体的一端设置有上端盖，且上端盖中心设置有通孔，所述进液口设置于上端盖的通孔的切向方向上。
进一步的，所述第一腔体和第二腔体的另一端设置有下端盖，所述下端盖上设置有阶梯孔。
进一步的，所述进液口处设置有管塞，管塞上设置有阶梯孔。
进一步的，所述第一腔体内还设置用于容纳换热介质的第三腔体，所述第三腔体与第一腔体同轴设置。
进一步的，所述第三腔体的一端与管塞连接，利用其上的阶梯孔作为换热介质的入口，另一端与下端盖连接，利用其上的阶梯孔作为换热介质的出口。
进一步的，所述微孔段设置有均匀设置的微细孔隙。
优选的，所述微孔段可选择陶瓷烧结、金属粉末烧结、四氟微孔管等材料，具有一定强度和耐腐蚀性。
基于上述微泡式气液反应器的工作过程，液相进入第一腔体，通过旋流件后具有剪切速度，气相通过第一腔体的腔壁上的微孔段，形成无数细微气流，高速旋转的液体流与微细气流相撞击，剪切冲刷形成微气泡，液体流携带形成的微气泡从出液口排出。
一种微泡式气液反应系统，包括多个串联或/和并联设置的微泡式气液反应器，形成阵列式布设。
一种气液反应系统，包括气体物料源、液体物料源、换热装置、贮存装置和至少一个微泡式气液反应器，所述气体物料源向微泡式气液反应器提供气相，液体物料源向微泡式气液反应器提供液相，换热装置对微泡式气液反应器提供换热介质，微泡式气液反应器的反应产物通过贮存装置进行存储。
进一步的，所述气体物料源与微泡式气液反应器，以及液体物料源与微泡式气液反应器的连接管路上设置压力表、流量计和控制阀，通过流量计测量气液的流量，压力表测量气液两相的压差，根据测量结果，利用控制阀控制微气泡的产生效果。
进一步的，气泡产生效果与微孔段的孔隙大小、孔隙率，以及第一腔体和第二腔体之间的压差及液体流的剪切速度紧密相关，第一腔体和第二腔体之间的压差通过调节进气压力来实现，液体流的剪切速度通过调节进液口的流量实现。
进一步，根据反应的放热或吸热类型，调整换热介质。
进一步的，微泡式气液反应器的出口处设置有温度计，以检测反应产物的温度。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
1、本实用新型具备通用性强、结构简单、密封简单、加工难度小、安装方便、管路布置简单的特点；
2、本实用新型能够有效的产生足够数量且尺寸均匀的微细气泡，而微气泡较大的比表面积及较长的存留时间，增强了气液两相间的传质，有效地增强了传质混合，更有利于化学反应的充分进行。
3、本实用新型实现了气液反应的连续进行，缩短了反应时间，大大提高了反应效率，能够实现长期稳定运行，且无需额外的转动部件，使用安装维护修理简易。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为本实用新型的反应器结构示意图；
图2为本实用新型的反应系统PID流程图；
其中，1、上管塞，2、进液口，3、上端盖，4、多功能管，5、微孔管，6、外壳，7、下端盖，8、进气口，9、液体物料进料泵，10、微泡式气液反应器，11、冷热一体机，12、产物缓存罐。
PG工艺气体，PL工艺液体，PGL气液两相流工艺物料，CWS循环冷却水上水，CWR循环冷却水回水，CW软化水，FW新鲜水，IA仪表。
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在本实用新型中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本实用新型各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本实用新型中任一部件或元件，不能理解为对本实用新型的限制。
本实用新型中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本实用新型中的具体含义，不能理解为对本实用新型的限制。
如背景技术中所述的，目前微气泡技术已经广泛应用于污水处理、微泡式气液反应器行业内，使用的设备通用性低，结构复杂，功能不健全，管路布置杂乱，密封结构复杂，很容易在生产过程中发生泄漏，给生产、维修都带来诸多不便。
本实用新型的目的是克服现有设备存在的结构复杂、安装及维修困难等缺陷，解决了传统反应设备传质效率低，反应效率有待提高的问题。且设备密封结构简单，不易产生泄漏。
首先，如图1所示，提供一种微泡式气液反应器10，作为一种优选方式，主要包括外壳6、微孔管5、多功能管4、上端盖3、下端盖7、上管塞1及进气口8，外壳6一端设置有上端盖3，另一端设置有下端盖7，上管塞1与上端盖3连接，多功能管4、微孔管5同心套设于外壳6内，且多功能管4的两端分别连接上端盖3、下端盖7，微孔管5的两端分别连接上端盖3、下端盖7。
在本实施例中，使用微孔管5，但在其他实施例中，还可以局部为微孔结构。
外壳6上设置有至少两个进气口8。
上端盖3中心开通孔，并在中心孔的切向设有进液口2。所述进液口2直径为所述微孔管5内径的1/4～1/2。
下端盖7中心开阶梯孔，并在中心阶梯孔的下端连接换热介质出口。
上管塞1中心开阶梯孔，并在中心阶梯孔的上端连接换热介质进液口。
微孔管5可选择陶瓷烧结、金属粉末烧结、四氟微孔管等材料，其带有大量均匀的微细孔隙、且具有一定强度和耐腐蚀性。
多功能管4上部即靠近液相入口处设有螺旋导流片，其作用是使液相形成剪切速度，冲刷微孔管5内壁，并可使水在其与微孔管5之间形成环向水膜，使气液两相更加充分的接触。
通过螺旋导流片的设置，和独立的多个腔体的分隔与微孔连接，实现了气液反应的连续进行，缩短了反应时间，大大提高了反应效率，能够实现长期稳定运行，且无需额外的转动部件，使用安装维护修理简易。
利用多功能管4、微孔管5和外壳6，将微泡式气液反应器10分为气腔(即第二腔体)、气液混合腔(即第一腔体)及换热腔(即第三腔体)。
气腔由外壳6及微孔管5的环形腔构成，通过两个或以上进气口8进气，以保证气腔内气体的分布均匀性。
气液混合腔由微孔管5与多功能管4之间的环形腔构成，
换热腔设于多功能管4内部，通过与冷却或加热介质连通实现换热功能，为化学反应提供适应条件。
微孔管5两端采用平压方式由上端盖3、下端盖7压紧，上端盖3、下端盖7与外壳6间均采用螺栓连接，上管塞1与上端盖3之间采用螺栓连接。
多功能管4的上端焊接连接于上管塞1上，下端连接于下端盖7上并用密封圈将换热腔和气液混合腔隔开。当然，在其他实施例中可以将密封圈替换为其他密封件，如密封垫等。
利用环形腔同心或同轴嵌套式的设置，能够保证分割出多个独立空间的同时，保证密封结构的简化，利用较为简单的密封结构就可以获得比较好的密封效果。
使用微泡式气液反应器10时，液相通过上端盖3上的开孔并经多功能管4上螺旋导流片后进入气液混合腔，同时气相通过所设的两个或以上进气口8进入气腔，并通过所述微孔管5的切割形成无数细微气流，当高速旋转的水流与微细气流相撞击，剪切冲刷形成微气泡，水流携带形成的微气泡从下端盖7上的出口排出。
气泡产生效果与微孔管5的孔隙大小、孔隙率、气腔与液腔之间的压差及水流的剪切速度紧密相关，气腔与液腔之间的压差可以通过调节进气压力来实现，而水流的剪切速度则取决于进液口2的流量大小。
因微气泡存留时间较长，该微泡式气液反应器10，还可串联或延长反应段，必要时也可对反应段加以换热功能，以充分利用气泡比表面积大、性能稳定的特点。该设备还可以采用串联或并联的方式组合使用。
通过延长反应段，能够更加有效的产生足够数量且尺寸均匀的微细气泡，而微气泡较大的比表面积及较长的存留时间，增强了气液两相间的传质，有效地增强了传质混合，更有利于化学反应的充分进行。
作为另一种实施方式，可以将上述实施方式中的多功能管4去除，直接在微孔管5内设置螺旋导流片即可，具体设置方式可以选用通过支架固定等现有的设置方式，在此不再赘述。这样反应器可以正常使用，但不具有通过多功能管4进行换热的功能。
如图2所示，提供一种综合的反应系统，主要包括微泡式气液反应器10、液体物料进料泵9、冷热一体机11、产物缓存罐12、及各种仪表阀门管路等。由于仪表和阀门、管路为本领域常规技术，在此并不再赘述，同时，其控制方法也可以不适用PID，可以替换为其他控制方式。
产物缓存罐12的材质等等根据产物类型进行对应的选择，这些为常规手段，在此不再赘述了。
利用液体物料进料泵9向微泡式气液反应器10提供液体物料，通过气泵向微泡式气液反应器10提供气体物料，冷热一体机11向微泡式气液反应器10的换热腔提供换热介质。产物缓存罐12存储微泡式气液反应器10的产物。
作为一种优选方案，在进气及进液的管道上需设置压力表、流量计，通过流量计测量气液的流量，压力表测量气液两相的压差，进而控制微气泡的产生效果。
作为另一种优选方案，若反应为放热反应，还可通入冷却介质进行冷却，并通过出口处的温度计检测反应物的温度。
开始使用前，应确保反应系统中各接头处紧固牢靠，无松动，设备放置稳妥。
使用时，首先通入液相，使液腔中充满液体并保持一定压力；再通入气相。
使用中，若液相进入气腔空间，则需要将设备拆开进行排液，设备拆卸及组装应由专业人员进行操作。
若用该系统进行新的其他类型气液反应，应先对设备进行冲洗，避免物料间的交叉混合出现危险。
压力表、流量计应设置在便于观察的位置处，以便随时对系统中设备内部状况进行检测并进行调节。
使用一段时间后，为保证使用效果，应进行反冲洗操作。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。