CN100493690C - 流体混合器及其流体混合方法 - Google Patents

Abstract

一种流体混合器，包括带有流体进出口的外壳，其特征在于：外壳内置有上盖板和下盖板，所述上盖板和下盖板之间置有至少三块导流板和至少二块隔离板，呈导流板-隔离板-导流板-隔离板-导流板相互交叉并紧密贴合方式排列，所述导流板上置有分叉的流体通道，隔离板上置有与所述流体通道相通的通孔。将二种或二种以上流体分别通过导流板上分叉的流体通道分流细化，再分别从隔离板上通孔喷出，形成相向撞击流相互撞击混合。本发明的优点是：混合均匀效果好，能耗省，滞液量少。不仅适用子大多数涉及流体混合的化工单元操作，也适合任何如食品，医药等生产过程中需要流体混合操作的场合。

Description

流体混合器及其流体混合方法

技术领域

本发明涉及一种用于多种流体相互混合的流体混合器及其流体混合方法。

背景技术

在化工生产过程中，混合是一种非常重要的单元操作。对于液—液，气—液等任意两种或多种物料(包括气体或液体)的混合或快速反应，以及涉及流体混合的萃取等化工单元操作过程，物料混合效果的好坏，会对生产效率和产品质量产生重要的影响。

通常情况下，混合在搅拌釜中进行，通过搅拌来实现几种物料的混合。但这种搅拌混合方式一般需要消耗的能量较多，混合费时，而且由于存在返混，还容易造成混合物的污染。

发明内容

本发明的目的是：强化化工单元操作中与混合相关的传质过程，公开一种结构简单、易于加工组合和日常维护的流体混合器的结构，以及使流体均匀地分流为多股小流体，并互相撞击，从而达到流体快速、高效混合的方法。

为达到上述目的采用的技术方案是：

一种流体混合器，包括带有流体进出口的外壳，其特征在于：外壳内置有上盖板和下盖板，所述上盖板和下盖板之间置有至少三块导流板和至少二块隔离板，呈导流板—隔离板—导流板—隔离板—导流板相互交叉并紧密贴合方式排列，所述导流板上置有分叉的流体通道，隔离板上置有与所述流体通道相通的通孔。

所述导流板上流体通道为二分叉、或四分叉，宽度为小于20mm。所述隔离板上通孔的直径小于5mm。

所述流体混合器，流体混合方法为：将二种流体通过导流板上流体通道分叉分流细化，再经过隔离板上通孔形成两股相向撞击流相互撞击混合，混合物料最后从导流板导出。

对于两种以上流体的混合，可以通过混合器串联或并联来实现均匀混合。例如三种流体A、B和C的混合，可以先将流体A和流体B通过一个混合器混合为AB，然后将AB导入下一级混合器的一个入口，同时将流体C导入下一级混合器的另一个入口，从而达到将三种物料混合的目的。至于四种流体A、B、C、D的混合，可以先将流体A和流体B通过一个混合器混合为AB，同时将流体C和流体D通过另一个混合器混合为CD，然后将AB导入下一级混合器的一个入口，将CD导入下一级混合器的另一个入口，最后得到混合料ABCD。对于处理量较大的情况，可以通过并联混合器的方式来达到。这样可以使得单个的混合器始终能处于最佳的操作状态。

本发明的积极效果是：本发明流体混合器可混合任何流体，包括气体或液体，混合均匀效果好，能耗省，滞液量少，在生产能力大幅度提高的同时，能有效地降低生产成本，提高产品收率和质量，减少废弃物排放。对于危险性较大的流体混合，如易燃易爆气体和氧气的混合具有特殊的优势，由于混合器特有的微小结构尺寸，可使混合浓度处于爆炸临界极限之内，实现均匀快速的混合。所述混合器可以被用于大多数涉及流体混合的化工单元操作，其中包括萃取以及硝化反应、氧化、氯化、羰基化、烷氧基化、酯化、羧化、皂化等通过气一液、液一液流体反应的精细化工中间体和大宗有机化工原料生产的化工单元反应，也适合任何如食品，医药等生产过程中需要流体混合操作的场合。

附图说明

以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1流体混合器内部结构示意图；

图2导流板结构示意图；

图3隔离板结构示意图；

图4另一形式导流板结构示意图；

图5另一形式隔离板结构示意图；

图6流体混合器另一结构示意图。

图中，1—导流板；2—流体通道；3—隔离板；4—通孔；5—上盖板：6—下盖板。

具体实施方式

由图1～图4可见，一种流体混合器，包括带有流体进出口的外壳，其特征在于外壳内置有上盖板5和下盖板6，所述上盖板5和下盖板6之间置有至少三块导流板1和至少二块隔离板3，呈导流板1.1—隔离板3.1—导流板1.2—隔离板3.2—导流板1.3相互交叉并紧密贴合方式排列，所述导流板1上置有分叉的流体通道2，隔离板3上置有与所述流体通道2相通的通孔4。

所述导流板1上的流体通道2为二分叉、或四分叉，宽度为1～20mm。所述隔离板3上通孔4的直径小于5mm。

图1和图6分别示出了二种所述流体混合器内部结构，由图可见流体混合方法为：将流体A和流体B分别从导流板1.1和导流板1.3的出入口泵入，经过导流板1上分叉的流体通道2分流细化为16股小流体，再分别经过隔离板3.1和隔离板3..2上的通孔4，形成16股流体A和16股流体B相向撞击流，相互撞击混合，混合流体AB最后从导流板1.2的出入口导出。

导流板1上流体通道2和隔离板3上通孔4的几何尺寸，是以流体输送消耗能量最小、内部持液量最少、撞击流撞击混合效果最佳为目标的。

应当理解，在本发明总的构思框架下，流体A的导入导流板1.1和流体B的导入导流板1.3，以及混合流体AB的导出导流板1.2的内部结构，包括各块导流板1流体通道2的几何尺寸和形状，可以相同或不相同。图3中隔离板3(即图1中隔离板3.1和隔离板3..2)上有16个均匀分布的孔，作为流体A和流体B的喷射口。隔离板3上通孔4的参数，包括形状和几何尺寸，可以相同，也可以不同的；即孔的形状可以是圆形，也可以是正方形、多边形等其他形状，优选圆形；从图2～图5可见，导流板1和隔离板3的形状可以为方形，也可以为圆形，这些都应该在本发明的保护范围内。

混合器的外壳和内部元件可以采用金属或高强度塑料加工而成，混合器内部元件板片上的流体通道可以采用诸如线切割或冲压等加工方法制作，而隔离板上的孔可以采用钻或冲击的方法制作。

实施例1

参见图1所示流体混合器内部结构示意图，通过磁力驱动泵，将流体A和流体B分别从导入导流板1.1和1.3的导入口泵入、混合液AB从导出导流板1.2导出，导流板上的流体通道尺寸小于20mm，隔离板3.1和3.3上通孔4的尺寸为5mm，流体A和流体B按照不同的流速被泵入混合器内，在流体B的入口处，即导流板1.3的导入口，用—个精密压强表检测静压强，从而判定混合器的耗能情况，检测数据如下表所示：

所述的流体混合器被用于液—液萃取操作，流体A为水作萃取剂，从流体B煤油中萃取苯甲酸(浓度为1g/L)，当流体A水和流体B煤油的流量均为120L/h时，过程的总体积传质系数约为14s^-1，为传统萃取设备和过程的10～100倍，萃取效率为75％，所用的处理时间为0.2秒，系统的功率为0.5W。而为达到同样的萃取效果，使用传统的设备和方法，需要时间约为1个小时，过程耗能也要高出2到10倍左右。

Claims (5)

1、一种流体混合器，包括带有流体进出口的外壳，其特征在于：外壳内置有上盖板(5)和下盖板(6)，所述上盖板(5)和下盖板(6)之间置有至少三块导流板(1)和至少二块隔离板(3)，呈导流板(1.1)—隔离板(3.1)—导流板(1.2)—隔离板(3.2)—导流板(1.3)相互交叉并紧密贴合方式排列，所述导流板(1)上置有分叉的流体通道(2)，隔离板(3)上置有与所述流体通道(2)相通的通孔(4)。

2、根据权利要求1所述一种流体混合器，其特征在于：所述隔离板(3)上通孔(4)的直径小于5mm。

3、根据权利要求1所述一种流体混合器，其特征在于：所述导流板(1)上流体通道(2)为二分叉、或四分叉，宽度小于20mm。

4、权利要求1所述流体混合器的流体混合方法为：将二种流体分别通过导流板(1.1)和导流板(1.3)上的流体通道(2)分叉分流细化，再分别从隔离板(3.1)和隔离板(3.2)上通孔(4)喷出，形成相向撞击流相互撞击混合，混合流体从导流板(1.2)导出。

5、根据权利要求4所述流体混合器的流体混合方法：其特征在于：通过串联或并联流体混合器实现三种或三种以上流体混合。

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