專利名稱：氣體混合裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種適用于易爆氣體均布的混合器 背景技術在氣相反應中經常需要將兩種或多種氣體混合在一起。氣體氧化反應就是需 要實施氣體混合的一個例子，這種氣體氧化反應首先使含氧氣體(有時為純氧氣) 與一種有機化合物充分混合，隨后使之發生氧化反應。需要進行這種氣體混合的 反應的例子有丙烯制備丙烯醛的反應、丙烯醛制備丙烯酸的反應以及烴類化合物 制備丁二烯的反應，等等。在這些反應中通常要求兩種或多種氣體均勻混合以提 高反應效率。在進行氣體混合時，需要特別注意防止有機化合物與氧氣的混合物組成進入 爆炸區范圍。因此在混合過程中受控的快速均勻混合并使混合物組成離開爆炸區 顯得尤為重要。另外，在烴類的氧化反應中， 一種混合氣體是可燃的烴氣體，另一種氣體是 具有助燃作用的含氧氣體。因此要求兩種氣體盡可能快地混合均勻，以便縮短(縮 小)可燃氣體均勻混合所需的停留時間或空間(長度)，提高設備的安全性。發明內容本發明的目的是提供一種氣體混合裝置，它結構簡單，通過使氣體分子在高 速氣流的剪切、碰撞后，動能和勢能相互轉換，達到氣體分子間均勻分配、混合 的目的。過程安全可靠、混合效率高。因此，本發明提供一種氣體混合裝置，它包括第一種原料氣體輸入管(2);第二種原料氣體輸入管(4);緩沖室(3)，所述緩沖室(3)的第一端與所述第一種原料氣體輸入管(2)相連， 所述緩沖室(3)的第二端與所述第二種原料氣體輸入管(4)相連；混合氣體輸出管(8)，它與緩沖室(3)的第一端相背的第三端相連； 在緩沖室(3)的橫截面平面內分布多根氣體分布管(5)，所述氣體分布管(5)的一端經緩沖室(3)的第一端與所述第一種原料氣體輸入管(2)流體相通；所述氣體分 布管(5)的另一端經緩沖室(3)的第三端與所述混合氣體輸出管(8)流體相通；在所述緩沖室(3)中的氣體分布管(5)上還帶有一個或多個氣體輸入孔(6)。


下面將結合附圖更詳細地說明本發明。附圖中圖1是本發明一個較好實例的氣體混合裝置的透視圖:圖2是本發明氣體混合裝置沿A—A的剖面圖。
具體實施方式
本發明提供一種氣體混合裝置。如圖1所示，本發明裝置包括第一種原料氣體輸入管(2)、第二種原料氣體輸入管(4)和混合氣體輸出管(8)。這些氣體輸送管的 管徑可相同或不同，取決于具體的反應要求。用于形成這些氣體輸送管的材料可相同或不同，取決于具體的反應要求。合 適的用于制造氣體輸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)、金屬(例如不銹鋼、銅合金、鋁合金等)。本領域的普通技 術人員根據具體要混合的反應氣體可容易地選擇合適的材料來制造所述氣體輸送 管。本發明裝置還包括一個緩沖室(3)，用于使要混合的第二種原料氣體進入氣體 分布管(5)，與第一種原料氣體相混合。所述緩沖室(3)的一個側面或一端(下 面稱為第一端)與所述第一種原料氣體輸入管(2)相連，所述緩沖室(3)的另一 個側面或另一端(下面稱為第二端)與所述第二種原料氣體輸入管(4)相連，所述 緩沖室(3)的再一個側面或再一端(下面稱為第三端)與所述混合氣體輸出管(8) 相連。在本發明的一個實例中，所述緩沖室(3)是一個圓柱體，其底端(即所述第 一端)與所述第一種原料氣體輸入管(2)相連，圓柱側面(即第二端)與所述第二 種原料氣體輸入管(4)相連，其頂端(即所述第三端)連接有所述混合氣體輸出管 (8)。本發明裝置的氣體分布管(5)是一段氣體輸送分配管，它的管徑截面稍小于原 料氣體輸入管(2)和混合氣體輸出管(8)的管徑。在本發明的另一個實例中，所述第一原料氣體輸入管(2)和混合氣體輸出管(8) 具有相同的管徑。所述緩沖室(3)是一段圓柱形的管道，所述第二原料氣體輸入管(4)連接在所述緩沖室(3)的側壁上。所述緩沖室(3)的縱向長度無特別的限制。 一般來說，所述緩沖室(3)的縱向長度應足以使第二種原料氣體的流量滿足具體混合反應的要求。本領域的普通技術人員可容易地根據具體混合反應的要求確定所需的緩沖室(3)的縱向長度。在緩沖室(3)的橫截面平面內分布多根氣體分布管(5)，這些氣體分布管(5)可 均勻或不均勻地分布在所述緩沖室(3)的橫截面平面內。所述氣體分布管(5)的一端 經緩沖室(3)的第一端與所述第一種原料氣體輸入管(2)流體相通；所述氣體分布管 (5)的另一端經緩沖室(3)的第三端與所述混合氣體輸出管(8)流體相通。因為在該緩沖室(3)中第二種原料氣體(10)均勻分布后通過氣體輸入孔(6)進入 氣體分布管(5)內與第一種原料氣體(1)相混合，為保證第一種原料氣體在氣體分布 管(5)內的流速適宜，氣體分布管(5)的截面積需在原料氣體輸入管(2)的截面積中占 一定的比例。另外，為使緩沖室(3)內各點位置第二種原料氣體(10)壓力均勻、確保氣體分 布管(5)所有單管混合效果一致，緩沖室(3)需有足夠的空間保證第二種原料氣體 (IO)快速均勻分布。因此，兼顧上述兩種要求，在本發明的一個實例中，氣體分布管(5)的截面積 占原料氣體輸入管(2)截面積的30-70%，較好占40-60%，更好占45-55%。氣體分布管(5)的管徑和數量無特別的限制，只要能使兩種原料氣體的流量和 壓力滿足上述要求即可。本領域的普通技術人員可根據其在緩沖室(3)的橫截面中 所占的比例任意選取，隨不同的混合氣體而異。在本發明的一個實例中，氣體分 布管(5)的管徑為10-25mm，較好為10-20mm，更好為15-20mm。用于制造氣體分布管(5)的材料無特別的限制，其非限定性的例子有例如聚四 氟乙烯、聚丙烯、不銹鋼、銅合金、鋁合金等。本領域的普通技術人員根據具體 要混合的氣體可容易地選擇合適的材料來制造氣體分布管(5)。在所述緩沖室(3)中的氣體分布管(5)上還帶有一個或多個氣體輸入孔(6)，其 作用是使第二種原料氣體由該氣體輸入孔(6)進入氣體分布管(5)，從而與在氣體分 布管(5)中縱向流動的第 一種原料氣體混合。在本發明的一個較好實例中，所述氣體輸入孔(6)的開口朝向與第一種原料氣 體的輸入方向成垂直的方向。在本發明另一個較好的實例中，所述氣體輸入孔(6) 的開口朝向第二種原料氣體的輸入方向。在所述氣體分布管(5)上氣體輸入孔(6)的分布密度無特別的限制，只要能 達到兩種氣體以規定的比例相混合的目的即可。在本發明的一個實例中，所述氣體輸入孔(6)在氣體分布管(5)上的密度為10-100個/米。較好為20-80個/米，更好 為30-60個/米。在氣體分布管(5)上所述氣體輸入孔的形狀和面積無特別的限制，只要達到兩 種氣體以規定的比例相混合的目的即可。在本發明的一個較好實例中，所述氣體 分布管(5)是管徑為10-25mm的圓管，所述氣體輸入孔(6)是在該圓管側壁上孔徑 為1.0-2.5mm的截口。本發明裝置在混合氣體輸出管(8)和緩沖室(3)之間還可連接一段裝填填料的 管道，以調整混合氣體的流速與流向，使之更均勻地混合。所述填料可以是對混 合氣體惰性的任何填料，例如玻璃纖維等。裝填填料的目的是為了調整混合氣體 的輸出速度與方向，以便使之混合更均勻。因此，根據使用該填料的目的，本領 域的普通技術人員可容易地確定所述填料的裝填密度。綜上所述，本發明涉及一種氣體混合裝置，如圖1所示，它包括第一種原料 氣體輸入管(2)，第二種原料氣體輸入管(4)，緩沖室(3)，以及混合氣體輸出管(8)。 在緩沖室(3)的橫截面平面內分布多根氣體分布管(5)，在所述緩沖室(3)中的氣體分 布管(5)上還帶有一個或多個氣體輸入孔(6)。所述氣體分布管(5)沿軸向分布在氣體緩沖室(3)內，其截面布置見圖2。雖然 圖2給出4根氣體分布管(5)，但是這僅是說明性的，并不對本發明的范圍構成任 何限制。在氣體緩沖室(3)中的氣體分布管(5)帶有一個或多個氣體輸入孔(6)。氣體輸 入孔的開口方向與第一種原料氣體的輸入方向成垂直布置并朝向第二種原料氣體 的輸入方向，孔徑和孔數量取決于需混合氣體的性質和流量。使用時，第一種原料氣體(1)由原料氣體輸入管(2)進入氣體分布管(5)管內， 第二種原料氣體(10)由輸入管(4)進入緩沖室(3)，均布后通過輸入孔(6)進入氣體分 布管(5)管內。在分布管內兩種氣體通過氣體驅動壓力而相互混合并朝混合氣體輸 出管(8)的方向流動。控制兩種氣體的壓力可使混合氣體朝氣體輸出管的方向流 動。在用空氣氧化丙烯的反應中，使用本發明氣體混合裝置可使混合裝置同一截面 內各點的丙烯濃度的相對均方根偏差小于2%(丙烯在空氣中的爆炸極限為 2-llvol%).本發明混合裝置具有如下優點1) 可使氣體快速、均勻、安全地相混合，而不會有爆炸的危險；2) 結構簡單，制造方便，在0.5-3之間的長徑比就可有效地進行混合， 一般來說，長徑比為2時，混合效果尤佳；3) 通過控制氣體分布管上氣體輸入孔的位置分布和口徑可使壓降降至最小；4) 可根據需要控制氣體分布管的氣體輸入孔數目、口徑和開口方向。 在閱讀了本說明書后，在不偏離本發明精神和范圍的情況下本領域的普通技術人員不難對其進行各種變化和改進(例如改變輸出孔的方向、氣體分布管的相對 分布等)。本發明的范圍包括這些變化和改進。
權利要求
1.一種氣體混合裝置，它包括第一種原料氣體輸入管(2)；第二種原料氣體輸入管(4)；緩沖室(3)，所述緩沖室(3)的第一端與所述第一種原料氣體輸入管(2)相連，所述緩沖室(3)的第二端與所述第二種原料氣體輸入管(4)相連；混合氣體輸出管(8)，它與緩沖室(3)的第一端相背的第三端相連；在緩沖室(3)的橫截面平面內分布多根氣體分布管(5)，所述氣體分布管(5)的一端經緩沖室(3)的第一端與所述第一種原料氣體輸入管(2)流體相通；所述氣體分布管(5)的另一端經緩沖室(3)的第三端與所述混合氣體輸出管(8)流體相通；在所述緩沖室(3)中的氣體分布管(5)上還帶有一個或多個氣體輸入孔(6)。
2. 如權利要求l所述的氣體混合裝置，其特征在于在所述緩沖室(3)和氣體 輸出管(8)之間所述裝置還包括一段裝有填料的管道。
3. 如權利要求1或2所述的氣體混合裝置，其特征在于所述氣體輸入孔(6)的開口朝向與第一原料氣體的輸入方向成垂直布置。
4. 如權利要求3所述的氣體混合裝置，其特征在于所述氣體輸入孔(6)的開口朝向第一原料氣體的輸入方向。
5. 如權利要求1或2所述的氣體混合裝置，其特征在于所述氣體分布管(5) 均勻排列在緩沖室(3)的橫截面平面內。
6. 如權利要求I或2所述的氣體混合裝置，其特征在于所述氣體分布管(5) 的截面積占原料氣體輸入管(2)截面積的30-70%。
7. 如權利要求1或2所述的氣體混合裝置，其特征在于所述氣體輸入孔(6) 在氣體分布管(5)上的密度為10-100個/米。
全文摘要
公開了一種氣體混合裝置，它包括第一種原料氣體輸入管(2)；第二種原料氣體輸入管(4)；緩沖室(3)，所述緩沖室(3)的第一端與所述第一種原料氣體輸入管(2)相連，所述緩沖室(3)的第二端與所述第二種原料氣體輸入管(4)相連；混合氣體輸出管(8)，它與緩沖室(3)的第一端相背的第三端相連；在緩沖室(3)的橫截面平面內分布多根氣體分布管(5)，所述氣體分布管(5)的一端經緩沖室(3)的第一端與所述第一種原料氣體輸入管(2)流體相通；所述氣體分布管(5)的另一端經緩沖室(3)的第三端與所述混合氣體輸出管(8)流體相通；在所述緩沖室(3)中的氣體分布管(5)上還帶有一個或多個氣體輸入孔(6)。
文檔編號B01F3/00GK101249392SQ20081003547
公開日2008年8月27日 申請日期2008年4月2日 優先權日2008年4月2日
發明者羅明隕, 褚小東, 邵敬銘, 陳志慧 申請人:上海華誼丙烯酸有限公司