本發明專利技術涉及一種混合元件或者彌散元件（1、10、30、40、50、60、70），其包括通道（2），在所述通道中布置有包含泡沫結構的插入元件（3、4、33、34）。除了用于微混合或者彌散的插入元件（3、4、33、34），在通道（2）中還布置有用于宏混合或者用于預彌散或者用于宏彌散的靜態混合元件（5、6、35、36）。此外本發明專利技術還描述了一種用于利用這種混合元件或者彌散元件產生彌散的方法。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】本專利技術涉及一種靜態混合元件或彌散元件以及一種用于混合和/或彌散液體、懸浮液、氣體或者液體和氣體的方法。在不同的使用情況中必須將液體和/或氣體進行混合和/或彌散。具有根據文獻DE 22 05 371或者根據文獻CH 642 564設計的靜態混合元件的靜態混合器以公開的方式很好地適合于這一方法步驟。靜態混合器由定向布置的粗結構化的混合結構，如接片、通道和板構成。所述靜態混合器在液體、懸浮液和氣體流過時通過形成渦流以及形成層而產生混合作用和彌散作用。當具有任意布置的橫截面的混合結構的截面數量最多為20時，將這種混合結構稱之為粗結構化的。橫截面垂直于靜態混合器的縱軸，也就是垂直于主流動方向布置。 為了利用靜態混合器實現良好的混合效果和/或彌散效果，以及特別是在反應時實現良好的物質轉換，根據所期望的結果需要一定數量的混合元件、一定的停留時間和一定的剪切輸入(Schereintrag)。這些于是形成了需要的結構長度和需要的能量輸入。當然對于給定的任務來說，無論是能量輸入還是靜態混合器的結構長度都應保持盡可能地小。純靜態混合器的能量輸入和結構長度取決于它們的幾何形狀。在所有的情況中，能量輸入以及結構長度對于相應的混合任務來說相對較大。為了使這樣的靜態混合器的結構長度和能量輸入最優化，也建議將混合器與不同比例尺寸的混合元件相組合，這例如在文獻WO 201 1066 6457中示出。雖然通過此措施混合器的效率有所改善，但是由于必須制造多個不同的混合元件而費用很高，特別是當混合元件具有小規模的混合結構時。為了進行混合、彌散并且為了進行熱交換也建議提供敞開氣孔的、非結構化的和精細網格的泡沫結構,像例如在文獻DE 103 27 986 Al中所公開的那樣。這些結構的突出之處在于，每體積單元具有大的表面。取決于大的接觸表面，在微區域中的混合、彌散和熱交換非常良好并且有效。所謂微區域應理解為混合器橫截面的一部分，這一部分的特征在于局部地限定在微區域上的混合作用。通常微區域小于橫截面的25%。所謂宏區域應理解為整個混合器橫截面，該混合器橫截面的特征在于在整個混合器橫截面上擴展的混合作用。然而泡沫結構的一大缺點在于，不定向的結構會產生很差的橫向輸送，并且只能不足地并且緩慢地降低如此大空間的濃度差和溫度差。當要在整個橫截面上實現均勻的混合、彌散、乳化(Emulsion)和溫度時，則需要相對較長的大容積的安裝元件，所述安裝元件也產生相對較高的壓力損失。在這種情況中，不同的氣孔尺寸的泡沫結構的組合也可以改進效率，其中，橫向交換不足的基本問題仍然沒有得到解決。本專利技術的任務是，以盡可能小的能量輸入和盡可能短的結構長度實現液體、懸浮液、氣體或者液體和氣體的混合、彌散或者反應。本專利技術的任務通過一種混合元件或者彌散元件來解決,所述元件包括通道,在所述通道中布置有包括泡沫結構的插入元件。附加地在該通道中還布置有用于宏混合或者預彌散或者用于宏彌散的靜態混合元件，其中，該靜態混合元件優選至少部分地布置在插入元件的上游。在本申請中，所謂宏混合應理解為在混合元件或者彌散元件的橫截面的大部分中所發生的大規模的混合。至少一種不可混合的第二流體分布在第一流體中就叫做彌散(Dispergierung)。第一流體形成第一相，第二流體形成第二相。所謂的預彌散(Vordispergierung)可理解為將不可混合的第二相分解為典型地大于I毫米的相對較大的液滴，這些液滴分布在混合元件或者彌散元件的整個橫截面上。所謂的宏彌散可以理解為所存在的液滴均勻地分布在混合元件或者彌散元件的整個橫截面上。優選將靜態混合元件設計為第一靜態混合元件，并且將至少一個第二靜態混合元件布置在插入元件的下游。為了實現更好的彌散，可在第二靜態混合元件的下游布置至少一個第二插入元件。 按照一種替代的實施例所述靜態混合元件中的至少一個包括插入元件。在插入元件之間或者所述第一或第二插入元件中的至少一個與靜態混合元件之間可以形成間隙。特別是插入元件可以包括泡沫結構，所述泡沫結構是敞開氣孔的。所謂的敞開氣孔的泡沫結構在下面應理解為這樣一種泡沫結構，即在這種泡沫結構中單個的氣孔不是通過壁彼此隔開的。這些氣孔可看作孔或者空腔。在相鄰的氣孔之間存在著大的開口，流體可流過這些開口。對于敞開氣孔的泡沫結構來說，實際上完全取消了氣孔之間的壁。在這些壁中的開口是如此大，從而壁還只剩下接片，所述接片形成相鄰的氣孔的邊緣邊界。當然可以布置多個接片。泡沫結構可以包括金屬、金屬合金、特別是鋁合金、陶瓷、玻璃、碳和/或塑料。這種泡沫結構具有如下優點其具有很大的內表面，所述大的內表面能夠用于破碎和粉碎相界。泡沫結構可以具有直至包括100 PPI在內的氣孔尺寸。PPI是用于表示泡沫結構的氣孔尺寸的通常尺度。它是“Pores per Inch”(每英寸的氣孔)的縮寫。特別優選所述氣孔尺寸處于10PPI直到包括100 PPI在內的范圍中。用于彌散元件的泡沫結構的自由容積比例為40%直到97%，優選從50%直到95%。可借助不同的方法制造泡沫結構。例如在第一方法步驟中，可將敞開氣孔的聚氨酯泡沫(Polyurethanschaum)用作模具(Vorlage)。使用聚氨酯泡沫的主要優點在于,能夠工業制造地定義最為不同的形狀和氣孔尺寸。在第二方法步驟中可以由聚氨酯泡沫以去除的形式制造用于輕金屬鑄件鑄模。這種鑄模包括所期望的泡沫結構。在用于生產泡沫結構的工業中也使用了 CVD技術或者其它以作為先導方法的聚氨酯泡沫為基礎的方法。此外其它不同的、用于制造敞開氣孔的泡沫結構的方法也在研發之中，或者已經投入使用。替代地泡沫結構也可由計算機支持地借助快速制造技術由不同的材料、特別是由上述材料制成。所謂快速制造可以理解為一種工藝過程，在這種工藝過程中空間幾何形狀是通過一層一層地構造實現的，其中，所述層優選是通過熔化粉末產生的。令人驚訝地，通過使用泡沫結構并結合用于混合和/或彌散的靜態混合器，與傳統的靜態混合器相比所必需的輸入的功率和輸入能量最多可減少80%。由此可以制造出緊湊的混合元件或者彌散元件。其中緊湊意味著，與純靜態混合元件的長度相比較可減小混合元件或者彌散元件的長度。長度的減小能夠處于10%和60%之間。所得到的泡沫結構優選具有長度L和直徑D，其中，L/D之比小于5、優選小于3、特別優選小于2。令人驚訝地，利用小于5的L/D之比并結合靜態混合元件成功地產生與利用由現有技術公開的靜態混合兀件一樣的相同質量的混合和彌散。混合元件或者彌散元件特別適合產生混合、乳化、彌散或者起泡。在本申請中彌散的概念是用于以下的系統，即在這樣的系統中液滴和/或氣泡的尺寸大于大約50至100微米。乳化的概念用于具有更小的液滴和/或氣泡的系統。每個插入元件可以含有具有不同氣孔尺寸的泡沫結構。所述泡沫結構優選包括金屬、金屬合金、陶瓷、玻璃、碳和/或塑料。按照前述實施例中任一個所述的混合元件或者彌散元件也可包含調溫介質。例如通道就能夠配備調溫介質，或者被調溫介質包圍。·混合元件或者彌散元件的至少一部分可設計為催化器表面、特別是設計為水解催化劑表面。混合元件或者彌散元件或者能夠用于處理已經預混合的或者預彌散的流體系統，或者能夠在處理時對有待混合的或者有待彌散的液體進行配量。本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...
【專利技術屬性】
技術研發人員：S希爾施貝格，M蘇納，
申請(專利權)人：蘇舍化學技術有限公司，
類型：
國別省市：
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