CN100363095C - 一种连续操作的平推流式高效搅拌装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种连续操作的平推流式高效搅拌装置，包括设在搅拌轴上的网架盘和多节中间筒体上的环形立交盘，环形立交盘与网架盘相间排列。网架盘拥有许许多多细丝(条)段，旋转时能使很小间隔处的流体产生很大的速度差，从而获得很高的速度梯度，形成强烈的宏观及微观漩涡，实现高效混合；环形立交盘将中间筒体和该盘插入内管间的环形柱体空间分为内环区域和外环区域，设有若干相间的内环区域至外环区域和外环区域至内环区域的通道，引导内环区域和外环区域流体交叉换位，消除流体径向流动状况差异，实现平推流动。本发明不仅可用于均相物系，尤其适合非均相物系，如乳化、悬浮。

Description

一种连续操作的平推流式高效搅拌装置

技术领域

本发明涉及化工设备领域，更具体地说，涉及一种连续操作的平推流式高效搅拌装置。

背景技术

化工过程广泛采用搅拌促进流体混合、传热、传质和化学反应。搅拌分连续和分批间歇两种操作方式，连续操作时流体呈全混流动，分批间歇操作时流体呈平推流动。很多场合，人们希望采用连续搅拌，但要求流体平推流动，现有搅拌技术无法同时满足这两项条件。对非均相物系如乳化、悬浮等，目前尚缺乏能连续操作的高效搅拌装置。

中国专利ZL00109872.1、ZL03156621.9分别提供了结构稍有差异的立交盘技术，立交盘是一种管(筒、塔)内构件，它将管(筒、塔)截面分为中央区和周边区，盘上设有若干相间的中央区至周边区和周边区至中央区的通道，引导中央区流体流向周边区，周边区流体流向中央区，使中央区和周边区流体交叉换位。多块立交盘串联，流体在中央区和周边区间反复穿梭，任意质点流经管(筒、塔)时径向座标历程相似，消除因径向座标不同产生的流体状况差异，达到平推流效果。

本发明搅拌装置关键构件之一环形立交盘和ZL00109872.1或ZL03156621.9相关。

发明内容

本发明目的是提供一种连续操作的平推流式高效搅拌装置(以下简称本发明搅拌装置)，填补世界搅拌技术空缺。本发明搅拌装置不仅适用均相物系，尤其适用非均相物系，如乳化、悬浮。

本发明提供的一种连续操作的平推流式高效搅拌装置，包括外筒体、搅拌机构及传动机构，其特征在于所述外筒体包括两端封头(1、6)及多节中间筒体(2)，彼此用法兰连接，一端封头设一个或数个流体入口A，另一端封头设流体出口B，每节中间筒体筒壁焊有一环形立交盘(3)；所述环形立交盘将中间筒体和该盘插入内管间的环形柱体空间分为内环区域和外环区域，内环区域和外环区域的面积之比为0.2-2，优选为0.4-1，盘上设有若干相间的内环区域至外环区域和外环区域至内环区域的通道，引导内环区域和外环区域流体交叉换位；环形立交盘的通道数为≥4的偶数，根据筒体直径大小及工艺需要具体确定，筒体直径越大通道数越多。所述搅拌机构包括搅拌轴(4)和网架盘(5)，所述网架盘由网络骨架(5-1)、定距轴套(5-2)及加固或支撑网络骨架的附件(5-3)构成；定距轴套与单节中间筒体等高，与附件焊成一体并通过键或螺钉将网架盘固定在搅拌轴上；环形立交盘与网架盘相间排列。

在本发明提供的连续操作的平推流式高效搅拌装置中，所述环形立交盘有A、B两种结构，A结构为中国专利ZL00109872.1说明书中指出的“另一种实施方案”所述的“立交环”即为本发明中的环形立交盘之一。B结构是将中国专利ZL03156621.9和PCT/CN2004/001002公开的“立交盘”中央开孔设一外径等于该孔径的内管焊接组成(详见上述专利说明书)。

所述网络骨架的外廓为环形柱体，其功能是使流体均匀混合或使分散相成为微细液滴，其结构有两种形式：A、用金属丝编织网或焊接网或金属薄板切缝拉网折成波纹片，诸波纹片交叉叠合碰焊固定；B、用金属细棒或细条焊接构成。诸层网络骨架的疏密可相同亦可不同，根据工艺特点，从入口端到出口端各层网络骨架可逐渐变疏或增密。

所述(网架盘)附件的功能是加固或支撑网络骨架，其结构形式有多种，优选以下两种形式：

1.笼框结构。笼框(5-3-1)由金属条杆焊接组成，外廓为环形柱体，内环为中央定距轴套(5-2)的对应段，网络骨架纳入笼框中固定，大型笼框中可加分区隔栅(5-3-2)，网络骨架分成若干小块固定在笼框中。

2.加固结构。加固结构含上压环(5-4-1)及下压环(5-4-2)、加固杆(5-4-3)、和杆间连接件(5-4-4)。上、下压环分别和定距轴套连接将整体网络骨架夹紧，加固杆穿过上、下压环和网络骨架将它们连成一体。压环以外区域亦可用加固杆固定，金属细棒或条制成的杆间连接件(5-4-4)将诸杆连成一体。金属细棒或条直接焊成的网络骨架可直接和上下压环焊接，省去加固杆。

所述定距轴套与单节中间筒体等高，其功能是准确限定环形立交盘和网架盘间轴向的相对位置，定距轴套和笼框(笼框结构)或上、下压环(加固结构)焊成一体并通过键或螺钉将网架盘固定在搅拌轴上。

本发明装置安装时中间筒体和网架盘交替装入，形成环形立交盘和网架盘相间排列。相邻网架盘定距轴套头尾相贴。

环形立交盘和网络骨架环形柱体高度之和小于每节筒体高，环形立交盘和网架盘环形柱体间留有轴向间隔，搅拌轴转动时网架盘和环形立交盘上下端面不接触碰撞；环形立交盘插入内管的内径略大于网架盘定距轴套外径，网络骨架环形柱体或笼框外径略小于中间筒体内径，其间隙尽量小，但必须保证搅拌轴旋转时网络骨架或笼框不碰筒体内壁，网架盘定距轴套外壁不碰环形立交盘插入内管内壁。

环形立交盘通道内可填充网架规整填料或散堆填料。如工艺要求加热或冷却流体，可将中间筒体加高，环形立交盘上方或下方或上下方增设换热盘管。

搅拌轴和端封头间设填料密封或机械密封，亦可仅将搅拌轴主动端伸出封头与传动机构相连，从动端支撑机构设在搅拌筒内。传动机构为传统方式。

本发明搅拌装置可垂直或水平安装，但如用于液液萃取则必须垂直安装。

本发明搅拌装置用于液液萃取时，上下分别设轻液和重液澄清段。

以下结合本发明搅拌装置工作过程说明本发明搅拌装置的优势。

待混合液体分别或预先并合后进入口端，在第一节中间筒体内被第一层网架盘搅拌混合。与传统的桨叶搅拌不同，网架盘拥有许许多多细丝(条)段，旋转时能使很小间隔处的流体产生很大的速度差，从而获得很高的速度梯度，形成强烈的宏观及微观漩涡，实现高效混合。对乳化操作，分散相液滴被密布的细丝(条)段碰撞切割，强烈的宏观或微观漩涡亦可克服液滴表面张力使其分散。小液滴不断碰撞并合，又不断切割细分，液滴表面快速更新。流体获首层网架盘高效搅拌后进入首层环形立交盘，顺环形立交盘相间的内环区域至外环区域和外环区域至内环区域的诸通道流动，内外环区域流体互换位置后流向第二节中间筒体，被第二层网架盘高效混合后流入第二层环形立交盘，内外环区域流体交叉换位后流向第三节中间筒体，获第三层网架盘高效搅拌后进入第三层环形立交盘。......流体顺序流过多节中间筒体，诸网架盘提供高效搅拌，诸环形立交盘使内外环区域流体不断交叉换位，实现平推流动。这样，本发明搅拌装置既大幅提高了搅拌效率，又克服了传统搅拌中搅拌桨叶外端和搅拌筒或导流筒内壁间隙处流体短路的弊端，同时也解决了传统搅拌中不同半径座标处桨叶线速度差异导致搅拌效果不均的难题，成为一种连续操作的平推流式新型高效搅拌装置。

本发明搅拌装置用于液液萃取时，可大幅强化分散小液滴分割-合并-循环效率，消除趋壁现像，减少轴向返混，获得很高的萃取效率。

附图说明：

图1是本发明搅拌装置结构示意总图，

图2-4是本发明搅拌装置中环形立交盘正视图、俯视图、剖视图，图示说明，3-1盘底圆台面，3-2异型短管，3-3管间通道顶盖，3-4环形立交盘内管。

图5是双向二十四通道环形立交盘的透视图，图示说明，3-2异型锥腔，3-4环形立交盘内管。

图6是中间筒体透视图，图示说明，2带法兰的中间筒体，3双向二十四通道环形立交盘。

图7是金属薄板切缝拉网制成的网络骨架示意图。

图8是笼框结构的附件结构图，图示说明，5-2中央定距轴套，5-3-1为笼框，5-3-2为分区隔栅。

图9是网架盘结构示意图，图示说明，5-1网络骨架，5-2为中央定距轴套，5-3-1为笼框。

图10、11是采用加固结构的网架盘剖视图和俯视图，图示说明，5-4-1上压板、5-4-2下压板、5-4-3加固杆、5-4-4杆间连接件。

具体实施方式

实施例：

1.图1所示用作乳化反应器的本发明搅拌装置，A进料管，B出料管，含8节中间筒体2，中间筒体内径800mm，单节筒体高400mm，环形立交盘3为双向18通道，内环区域和外环区域面积比为0.6，环形立交盘环高160mm。网络盘为网络骨架5-1由1mm钢板切缝拉网折成波纹型后交叉叠合碰焊组成，网孔为长轴12mm，短轴6mm的菱形，波纹顶角60°；波峰和波谷间垂直距离10mm。网络骨架高160mm，网架盘附件为笼框结构。

Claims (10)

1.一种连续操作的平推流式高效搅拌装置，包括外筒体、搅拌机构及传动机构；其特征在于所述外筒体包括两端封头(1、6)及多节中间筒体(2)，彼此用法兰连接；每节中间筒体筒壁焊有一环形立交盘(3)，环形立交盘将中间筒体的环形柱体空间分为内环区域和外环区域，盘上设有若干相间的内环区域至外环区域和外环区域至内环区域的通道，引导内环区域和外环区域流体交叉换位；所述搅拌机构包括搅拌轴(4)和网架盘(5)，所述网架盘由网络骨架(5-1)、中央定距轴套(5-2)及加固或支撑网络骨架的附件(5-3)构成；定距轴套与单节中间筒体等高，与附件焊成一体并通过键或螺钉将网架盘固定在搅拌轴上；环形立交盘与网架盘相间排列。

2.根据权利要求1所述的高效搅拌装置，其特征在于所述环形立交盘的通道数为≥4的偶数，内环区域和外环区域的面积之比为0.2-2。

3.根据权利要求2所述的高效搅拌装置，其特征在于环形立交盘的内环区域和外环区域面积之比为0.4-1。

4.根据权利要求1所述的高效搅拌装置，其特征在于所述网络骨架(5-1)由金属丝编织网或焊接网或金属薄板切缝拉网折成波纹片，诸波纹片交叉叠合碰焊固定或由金属细棒或细条焊接构成。

5.根据权利要求1所述的高效搅拌装置，其特征在于所述诸层网络骨架的疏密可相同或不同。

6.根据权利要求1所述的高效搅拌装置，其特征在于所述附件(5-3)有笼框结构和加固结构，所述笼框结构由金属条杆焊接组成，外廓为环形柱体，该柱体内环为定距轴套的对应段，网络骨架纳入笼框中固定；所述加固结构包括上压环(5-4-1)及下压环(5-4-2)、加固杆(5-4-3)、和杆间连接件(5-4-4)，上、下压环分别和定距轴套连接将整体网络骨架夹紧，加固杆穿过上、下压环和网络骨架连成一体；压环以外区域用加固杆固定，诸杆间用杆间连接件(5-4-4)固定；或金属细棒或条直接焊成的网络骨架直接和上下压环焊接。

7.根据权利要求6所述的高效搅拌装置，其特征在于笼框结构内部可设分区隔栅(5-3-2)，网络骨架分成相应的若干小块固定在笼框中。

8.根据权利要求1所述的高效搅拌装置，其特征在于环形立交盘通道内可填充网架规整填料或散堆填料。

9.根据权利要求1所述的高效搅拌装置，其特征在于在环形立交盘上方或下方或上下方增设换热盘管。

10.根据权利要求1所述的高效搅拌装置，其特征在于搅拌装置的上部和下部分别设轻液和重液澄清段。

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