本發(fā)明涉及一種氧氣與可燃?xì)怏w旋流混合的方法。

背景技術(shù)：

氧氣與可燃?xì)怏w混合過程廣泛存在于氧化反應(yīng)、富氧燃燒以及合成氨等過程，比如乙烯催化氧化制環(huán)氧乙烷工藝中，乙烯、甲烷等可燃?xì)怏w與氧氣按一定比例混合后，進(jìn)入反應(yīng)器。常見的可燃?xì)怏w如乙烯、甲烷等在氧氣中有較大的爆炸極限范圍，氣體混合過程要穿越可燃?xì)怏w爆炸極限，如果兩種氣體不能快速高效混合，在局部形成濃度過高區(qū)域時(shí)存在發(fā)生燃爆的危險(xiǎn)。

目前多數(shù)氣體混合裝置采用射流混合技術(shù)(如cn101848759a，cn104084065a)，即氧氣與可燃?xì)怏w并流或錯(cuò)流接觸，氧氣通過噴嘴或小孔高速射流進(jìn)入可燃?xì)庵黧w中，通過射流卷吸效應(yīng)完成氣氣混合。這類射流氣體混合裝置結(jié)構(gòu)簡單，容易操作，但兩股氣體在較大空間內(nèi)靠并流或錯(cuò)流接觸混合很不充分，其后的自然發(fā)展階段不能保證氣體達(dá)到分子水平混合。

本發(fā)明有針對性的解決了該問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中混合效果較差的問題，提供一種新的氧氣與可燃?xì)怏w旋流混合的方法。該方法用于氧氣與可燃?xì)怏w混合中，具有混合效果較好的優(yōu)點(diǎn)。

為解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種氧氣與可燃?xì)怏w旋流混合的方法，氧氣由進(jìn)氣管進(jìn)入各分布支管，分布支管數(shù)量最少為2根，在水平面內(nèi)對稱均勻分布且與氧氣進(jìn)氣管垂直，氧氣分布支管下表面開有若干等徑、等間距小孔，氧氣經(jīng)由分布支管從各射流小孔噴出，進(jìn)入氣體混合空間，氣體混合空間內(nèi)的混合氣體從混合氣體出口排出；可燃?xì)怏w由分布在氣體混合空間周圍的進(jìn)氣管進(jìn)入，進(jìn)氣管的數(shù)量至少為2個(gè)，在水平面內(nèi)均勻分布，可燃?xì)怏w與氧氣形成錯(cuò)流流動；氧氣進(jìn)氣管上端設(shè)有電機(jī)轉(zhuǎn)動裝置，能夠帶動整個(gè)氧氣分布裝置旋轉(zhuǎn)，使射流進(jìn)入氣體混合空間的氧氣形成旋流流場，旋流擾動對混 合空間的氣體起到攪拌作用，促進(jìn)氣體混合達(dá)到分子水平，實(shí)現(xiàn)高效的氣體混合過程。

上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述氧氣分布支管的開孔率為0.2％～0.8％。

上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述電機(jī)轉(zhuǎn)動裝置轉(zhuǎn)速為1000～2000rpm(轉(zhuǎn)/分鐘)。

目前的氧氣混合裝置一般采用射流混合技術(shù)，利用氧氣的射流卷吸來實(shí)現(xiàn)與可燃?xì)怏w的混合，混合效果不能達(dá)到分子水平，本發(fā)明在射流混合基礎(chǔ)上增加了旋轉(zhuǎn)裝置，氧氣形成的旋流流場促進(jìn)了氣體擾動是氣體混合達(dá)到分子水平，取得了較好的技術(shù)效果。

附圖說明

圖1為氧氣與可燃?xì)怏w混合裝置的整體示意圖；

圖2為氧氣分布裝置俯視圖。

圖1、圖2中，1為可燃?xì)怏w進(jìn)口；2為氧氣進(jìn)氣管；3為電機(jī)轉(zhuǎn)動裝置；4為氧氣分布支管；5為射流小孔；6為氣體混合空間；7為混合氣體出口。

下面通過實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的闡述，但不僅限于本實(shí)施例。

具體實(shí)施方式

【實(shí)施例1】

如圖1所示，氣體混合裝置包括氧氣進(jìn)氣與分布裝置、可燃?xì)怏w進(jìn)口、圓柱形混合空間以及混合氣體出口組成。在氣體混合空間周圍均勻設(shè)置2個(gè)可燃?xì)怏w進(jìn)氣管1，可燃?xì)怏w由此進(jìn)入氣體混合空間6，與氧氣形成錯(cuò)流流動。氧氣進(jìn)氣與分布裝置包括氧氣進(jìn)氣管2、與之相連的電機(jī)轉(zhuǎn)動裝置備3、氧氣分布支管4以及支管上的射流小孔5，如圖2氧氣分布裝置俯視圖所示，氧氣分布支管4設(shè)置于氧氣進(jìn)氣管2的底部并與之垂直，分布支管的數(shù)量為2根，支管在水平面內(nèi)呈軸對稱分布，支管的下表面開有若干等間距、等徑圓孔。氧氣由氧氣進(jìn)氣管2進(jìn)入各氧氣分布支管4，由支管上的射流小孔5噴出，電機(jī)轉(zhuǎn)動裝置3帶動整個(gè)氧氣進(jìn)氣與分布裝置旋轉(zhuǎn)，從而使氧氣以旋流狀態(tài)進(jìn)入氣體混合空間6，旋流擾動和射流卷吸共同促進(jìn)氧氣與可燃?xì)怏w發(fā)生混合，并最終達(dá)到分子混合水平。混合氣體由混合氣體出口8進(jìn)入下游設(shè)備。

所述氧氣分布支管的開孔率為0.2％。所述電機(jī)轉(zhuǎn)動裝置轉(zhuǎn)速為1500rpm。

【實(shí)施例2】

按照實(shí)施例1所述的條件和步驟，在氣體混合空間周圍均勻設(shè)置4個(gè)可燃?xì)怏w進(jìn)氣管1，氧氣分布支管的數(shù)量為4根。所述氧氣分布支管的開孔率為0.36％。所述電機(jī)轉(zhuǎn)動裝置轉(zhuǎn)速為1200rpm。

【實(shí)施例3】

按照實(shí)施例1所述的條件和步驟，在氣體混合空間周圍均勻設(shè)置6個(gè)可燃?xì)怏w進(jìn)氣管1，氧氣分布支管的數(shù)量為6根。所述氧氣分布支管的開孔率為0.45％。所述電機(jī)轉(zhuǎn)動裝置轉(zhuǎn)速為1000rpm。

【實(shí)施例4】

按照實(shí)施例1所述的條件和步驟，在氣體混合空間周圍均勻設(shè)置8個(gè)可燃?xì)怏w進(jìn)氣管1，氧氣分布支管的數(shù)量為8根。所述氧氣分布支管的開孔率為0.6％。所述電機(jī)轉(zhuǎn)動裝置轉(zhuǎn)速為1600rpm。

【實(shí)施例5】

按照實(shí)施例1所述的條件和步驟，在氣體混合空間周圍均勻設(shè)置4個(gè)可燃?xì)怏w進(jìn)氣管1，氧氣分布支管的數(shù)量為4根。所述氧氣分布支管的開孔率為0.8％。所述電機(jī)轉(zhuǎn)動裝置轉(zhuǎn)速為2000rpm。

【比較例】

現(xiàn)有技術(shù)中，采用射流混合的設(shè)備內(nèi)部，氣體達(dá)到均勻混合時(shí)在氣體射流方向需要0.5-1.0m距離，該段區(qū)域內(nèi)濃度分布不均勻，存在發(fā)生燃爆的危險(xiǎn)。設(shè)備出口處氧氣濃度分布不是恒定值，而是在±10％范圍內(nèi)波動。

本發(fā)明在射流混合基礎(chǔ)上增加了旋轉(zhuǎn)裝置，氧氣形成的旋流流場促進(jìn)了氣體擾動是氣體混合達(dá)到分子水平，在射流方向上只需0.1-0.5m即可完全混合，且出口處濃度分布均一。實(shí)現(xiàn)了高效的氣體混合，取得了較好的技術(shù)效果。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種氧氣與可燃?xì)怏w旋流混合的方法，主要解決現(xiàn)有技術(shù)中混合效果較差的問題。本發(fā)明通過采用一種氧氣與可燃?xì)怏w旋流混合的方法，氧氣由進(jìn)氣管進(jìn)入各分布支管，氧氣經(jīng)由分布支管從各射流小孔以旋流方式噴出，進(jìn)入氣體混合空間的技術(shù)方案較好地解決了上述問題，可用于氧氣與可燃?xì)怏w混合中。

技術(shù)研發(fā)人員：劉靜如;王振剛;張帆;徐偉;石寧
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司青島安全工程研究院
技術(shù)研發(fā)日：2016.03.22
技術(shù)公布日：2017.09.29