一种混合颗粒悬浮系统技术方案

本发明专利技术提出了一种混合颗粒悬浮系统，所述混合颗粒悬浮系统包括气液固三相区，所述气液固三相区包括气相、液相和固相，所述液相为连续相，所述固相为混合颗粒，所述的混合颗粒包括轻颗粒和重颗粒，所述轻颗粒的密度小于所述液相密度，所述重颗粒的密度大于所述液相密度。本发明专利技术的混合颗粒悬浮系统具有以下优势：在液相中通入气体，使混合颗粒均匀地分散于液相中，利于气液固三相充分接触，充分利用空间且节省能耗。

A hybrid particle suspension system

The invention proposes a hybrid particle suspension system, the suspension system includes a mixed gas liquid solid three-phase region, the gas liquid solid three-phase region including gas phase, liquid phase and solid phase and the liquid phase as the continuous phase and the solid phase is a mixture of particles, mixing the particles including light particles and heavy particles the light, the particle density is less than that of the liquid density, the particle density is greater than the weight of the liquid density. Mixed particle suspension system of the invention has the following advantages: passing gas into liquid phase, the mixture of particles uniformly dispersed in the liquid phase for gas liquid solid three-phase full contact, make full use of space and energy saving.

【技术实现步骤摘要】
一种混合颗粒悬浮系统
本专利技术属于气液固三相接触领域，具体涉及颗粒悬浮系统，尤其是涉及一种混合颗粒悬浮系统。
技术介绍
在过程工程及其它许多工业过程中，经常需要用到多相流系统，包括气-液、气-固、液-固、气-液-固等体系。并且，又常常要求在这些体系中，各相之间有着充分的接触，以保证这类系统的效率。以液固相系统为例，比如在某个液固化学反应中，固体以颗粒的形式存在于连续的液体相中，其中至少部分反应是在液固界面上进行的。为了提高液体与固体的反应效率，就需要将固体颗粒尽量分散于液体中，使固体颗粒与液体有更大的接触表面积。又比如在某个液相催化反应中，固体催化剂以颗粒的形式存在于连续的液体相中，两种或两种以上的液体组份在固体颗粒(催化剂)的表面进行反应。在这种情况下，为了提高液体间的催化反应效率，也是需要将固体颗粒尽量分散于液体中，使被反应的液体有更多的机会与固体颗粒表面进行接触。如果这些反应亦需要气体相的参与者，亦可以将气体充入，此时形成气液固三相系统。又比如在某个吸附分离过程中，为了提高吸附效率，更需要将颗粒尽量分散于液体相中，使吸附剂有更多的机会与液体中溶质接触而发生吸附反应。在如上液固系统中，所涉及的固体颗粒一般均重于液体，因而在系统静止时，颗粒将堆积在系统底部，不能自动上浮。为了使颗粒有效地分散在液体中，人们开发了一些有效的方法。比如通过强力搅拌，通过机械、液体或者气体的强力射流，使至少一部分颗粒悬浮在混合体中。另一种有效的方法，就是利用固体流态化。该方法是将液体从系统的下部注入到液固系统中，形成向上的净流体流动，导致系统中的颗粒，因液体向上流动所造成的曳力而被悬浮。此时，通过合理地调整液体流速，使液体流速高于最小流化速度而低最小夹带速度，就可以有效地将颗粒比较均匀地分散在系统内至少一部分空间内。如果同时在系统的底部加入气体，气体的向上流动也可以提供额外的曳力，协助颗粒的悬浮。此时系统成为气液固三相体系。如果所涉及的固体颗粒轻于流体，在系统静止时，颗粒将浮在系统的上表面而不会自动下沉。为了使颗粒有效地分散在液体中，除了通过强力搅拌，比如机械、液体或者气体的强力射流，还可以采用逆向固体流态化的方法。该方法是将液体从系统的上部注入到液固系统中，形成向下的净流体流动，导致系统中的颗粒，因液体向下流动所造成的曳力而被倒悬浮——一种因克服颗粒轻于液体而带来的浮力的悬浮现象，有时又称为逆向流态化。此时，通过合理地调整液体流速，使液体流速高于最小逆向流化速度而低最小逆向夹带速度，亦可以有效地将颗粒比较均匀地分散在系统内至少一部分空间内。但在此逆向流态化条件下，从上部同时加入气体一般将没有意义，因为气体不会向下流动。在上述两类系统中，固体流态化方法虽然可以使颗粒比较有效地分散悬浮在液体相中(或者液体与气体的混合相中)，但系统中容易存在轴向颗粒分布不均的问题，这样造成了设备的有效体积变小，相间接触效率降低。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术旨在提出一种混合颗粒悬浮系统，以克服现有技术不足。本专利技术提供一种混合颗粒悬浮系统，在悬浮体系中加入轻颗粒和重颗粒的混合颗粒，轻颗粒浮于系统上部，重颗粒沉于系统下部，在气、液流体的共同作用下，上部轻颗粒向下流化，下部的重颗粒向上流化，较小的动力便可使混合颗粒在系统中达到均匀的轴向分布，有效地提高了气液固三相接触效率，有效地利用空间且节省能耗。具体技术方案如下：一种混合颗粒悬浮系统，其特征在于：包括气液固三相区，所述气液固三相区包括气相、液相和固相，所述液相为连续相，所述气相自下而上流动，所述固相为混合颗粒，所述混合颗粒包括轻颗粒和重颗粒，所述轻颗粒密度小于所述液相密度，所述轻颗粒的密度均一或非均一，所述轻颗粒的尺寸均一或非均一，所述重颗粒密度大于所述液相密度，所述重颗粒的密度均一或非均一，所述重颗粒的尺寸均一或非均一，所述混合颗粒分散于所述液相中。相对于现有技术，本专利技术具有以下优势：在液相中通入气体，使混合颗粒均匀地分散于液相中，利于气液固三相充分接触，充分利用空间且节省能耗。附图说明图1为本专利技术混合颗粒悬浮系统结构示意图。具体实施方式为了更好的理解本专利技术的混合颗粒悬浮系统，下面结合图1实例进行阐述。在一个实施例中，本专利技术公开了一种混合颗粒悬浮系统，包括气液固三相区，所述气液固三相区包括气相、液相和固相，所述液相为连续相，所述固相为混合颗粒，所述的混合颗粒包括轻颗粒和重颗粒，所述轻颗粒的密度小于所述液相密度，所述重颗粒的密度大于所述液相密度。对于该实施例而言，所述液相作为连续相用于分散所述混合颗粒，这种轻、重颗粒共存于体系可有效的利用空间。对于所述混合颗粒悬浮系统而言，静置时轻颗粒在浮力的作用下浮于液体的上部，重颗粒在自身重力的作用下沉降于系统的底部(系统的上部为自由界面)。液相可连续或间歇地从装置上部或下部加入到系统中，若要保持液位恒定，可增设溢流堰或采用其他可实施性方案；气体从装置的底部通入，经气体分布器均匀分布后进入到体系中。随着气速的增大，当气速达到第一临界气速时，上层的轻颗粒向下膨胀处于悬浮状态，当气速达到第二临界气速时，下层的重颗粒受到向上气体的曳力的作用，向上膨胀处于悬浮状态。所述第一临界气速为所述轻颗粒在所述系统中形成部分悬浮的表观气速；所述第二临界气速为所述重颗粒在所述系统中形成部分悬浮的表观气速。第一临界气速和第二临界气速没有大小区分。液体可选择的从装置的上部或下部通入到系统中，若采用上部进液，液体的通入可促进轻颗粒的流化，若采用下部进液，液体的通入可促进下部重颗粒的流化。进液方式可采用间歇亦也可采用连续进液，不同的工业应用可能采用不同的进液方式。在实际应用中应根据具体的情况选择适当的进液方式及进液速度，使得混合颗粒在气体或气液两相流体的共同作用下均匀的分散在系统中。在另一个实施例中，所述轻颗粒的密度均一或非均一，所述轻颗粒的尺寸均一或非均一。更进一步的，所述重颗粒的密度均一或非均一，所述重颗粒的尺寸均一或非均一。选择轻颗粒考虑密度因素时首选密度大于等于所述液相密度的80％且小于所述液相密度的轻颗粒，优先选择大于所述液相密度90％的轻颗粒。若轻颗粒的密度低于所述液相密度的80％，同等体积下所述轻颗粒与所述液相密度差过大，需要更大的动力才能克服轻颗粒本身的浮力，能耗过大，轻颗粒的密度与所述液相密度越接近，越容易在所述液相中悬浮。选择轻颗粒考虑颗粒直径因素时，首选轻颗粒直径小于10mm的轻颗粒，优先选择轻颗粒直径小于5mm的轻颗粒，若所选择的颗粒直径过大，则颗粒的比表面积越小，不利于气液固三相充分接触传质。所述混合颗粒悬浮系统中重颗粒的密度和尺寸可以均一也可以不均一，选择重颗粒考虑密度因素时首选密度小于等于所述液相密度的120％的重颗粒，优先选择小于所述液相密度110％的重颗粒。若重颗粒的密度大于所述液相密度的120％，同等体积下所述重颗粒与所述液相密度差过大，需要更大的动力才能克服重颗粒本身的重力，能耗过大，重颗粒的密度与所述液相密度越接近，越容易在所述液相中悬浮。选择重颗粒考虑颗粒直径因素时，首选重颗粒直径小于10mm的重颗粒，优先选择重颗粒直径小于5mm的重颗粒，若所选择的颗粒直径越大，则颗粒的比表面积越小，同等密度下所需的最小流化速度越大，既不利于气液固三相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合颗粒悬浮系统，其特征在于：包括气液固三相区，所述气液固三相区包括气相、液相和固相，所述液相为连续相，所述气相自下而上流动，所述固相为混合颗粒，所述混合颗粒包括轻颗粒和重颗粒，所述轻颗粒密度小于所述液相密度，所述轻颗粒的密度均一或非均一，所述轻颗粒的尺寸均一或非均一，所述重颗粒密度大于所述液相密度，所述重颗粒的密度均一或非均一，所述重颗粒的尺寸均一或非均一，所述混合颗粒分散于所述液相中。

【技术特征摘要】
1.一种混合颗粒悬浮系统，其特征在于：包括气液固三相区，所述气液固三相区包括气相、液相和固相，所述液相为连续相，所述气相自下而上流动，所述固相为混合颗粒，所述混合颗粒包括轻颗粒和重颗粒，所述轻颗粒密度小于所述液相密度，所述轻颗粒的密度均一或非均一，所述轻颗粒的尺寸均一或非均一，所述重颗粒密度大于所述液相密度，所述重颗粒的密度均一或非均一，所述重颗粒的尺寸均一或非均一，所述混合颗粒分散于所述液相中。2.根据权利要求1所述的一种混合颗粒悬浮系统，其特征在于：优选的，当气相的气速升高至第一临界气速时，至少部分所述轻颗粒开始被系统所悬浮。3.根据权利要求1所述的一种混合颗粒悬浮系统，其特征在于：当气相的气速升高至第二临界气速时，至少部分所述重颗粒开始被系统所悬浮。4.根据权利要求1所述的一种混合颗粒悬浮系统，其特征在于：所述轻颗粒至少包括两种密度或尺寸，所述重颗粒至少包括两种密度或尺寸。5.根据权利要求1所述的一种混...

【专利技术属性】
技术研发人员：祝京旭，邵媛媛，
申请(专利权)人：天津西敦津洋环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12