CN101371975B - 多流道螺旋静态混合器 - Google Patents

Abstract

多流道螺旋静态混合器，涉及一种流体混合器，包括管体、螺旋流道板、心轴以及扰流棒，其中螺旋流道板(1)和螺旋流道板(2)旋向相反，螺旋流道板的内侧以焊接方式在周向和轴向方向与心轴(3)相互定位，螺旋流道板的外侧与管体(5)内壁紧密贴合，扰流棒(4)垂直焊接固定在心轴(3)上，扰流棒(4)平分相应流通通道。本发明能有效消除流体流经管体时流体径向差异、减小流体阻力而混合效果好。

Description

多流道螺旋静态混合器

技术领域

本发明涉及一种流体混合器，特别是涉及一种多螺旋流道式静态混合器。

背景技术

二十世纪七十年代起，静态混合器的开发研究进展迅速，各种针对不同混合目的的形态各异的静态混合器结构相继问世。其中SK型静态混合器由于其自身的特点已成功应用于各工业过程，如丙烯碱洗脱硫、工业萘碱洗脱酚、油墨色浆与机油颜料等的混合、乳化炸药半成品乳化基质的冷却、以丙烷为溶剂脱除渣油中的沥青、氯气与纸浆、混合或吸收漂白纸浆等。SK型静态混合器的混合元件是扭转180°或270°的螺旋板，安装入管壳时相邻的螺旋板分别为左旋和右旋。与其它类型的静态混合器相比(如SV型)，SK型的混合效果较差，且有明显的放大效应，但是在各种型号的静态混合器中SK型最不容易堵塞，所以适用于处理较脏的物料，对较小流量并伴有杂质或粘度≤106厘泊的高粘性介质尤为适用。例如，SK型静态混合器用于乳化过程时能使液滴分散到10μm，用于一般的混合过程不均匀度系数＜5％。SK型静态混合器适用于要求不太高的混合过程以及与混合有关的单元操作过程，也能用于强化传热。因此，在利用原有SK型混合元件制造设备的前提下，发明一种既能克服SK型静态混合器的缺点又能保留其优点的新型静态混合器十分有意义的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种既能克服SK型静态混合器的缺点又能保留其优点的结构简单的静态混合器，该混合器无流动死角或短路，能消除流体流经管体或筒体时的流体径向差异，流体所受阻力小而湍动程度增加，混合效果好。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

多流道螺旋静态混合器，包括管体、螺旋流道板、心轴以及扰流棒，其中螺旋流道板旋向相反，螺旋流道板的内侧以焊接方式在周向和轴向方向与心轴相互定位，螺旋流道板的外侧与管体内壁紧密贴合，扰流棒垂直焊接固定在心轴上，扰流棒平分相应流通通道。

所述的多流道螺旋静态混合器，螺旋流道板在管体横截面上的投影为多条圆周均布的径向线，与管体内壁形成多个扇形截面；同一截面上的多个周向均布且旋向相同流道板构成一个混合单元；相邻混合单元的由螺旋流道板组成的螺旋通道旋向相反且在混合单元交界处错开。

所述的多流道螺旋静态混合器，心轴直径视螺旋流道板宽度而定，其长度等于所有混合单元的总长。

所述的多流道螺旋静态混合器，扰流棒位于每个混合单元的二个截面上，此二截面间距将混合单元轴向长度三等分，每个横截面上的扰流棒数量与混合单元通道数相等。

所述的多流道螺旋静态混合器，混合元件包括有：螺旋流道板及心轴焊接而成的整体，混合元件装入管体内后在其端部与管体内壁进行焊接固定。

本发明的优点与效果是：

1.本发明多流道螺旋静态混合器效率高，能让中心部位和边缘部位的流体在旋转离心力和壁面压迫作用下有规则地交替互换位置从而有效消除流体状态的径向差异，同时流体在多个流道壁面的切割作用及扰流棒扰流作用下，流体的湍动程度增加，混合效果大大提高；

2.本发明多流道螺旋静态混合器无流动死角，无短路，不会发生个别流股无法流出混合器的情况；

3.本发明多流道螺旋静态混合器流动阻力小，可适用于较高粘度体系；

4.本发明多流道螺旋静态混合器结构简单，各混合单元通过与轴心管焊接形成一个整体；

5.本发明多流道螺旋静态混合器适用于管体或筒体直径范围广，特别适合大处理量场合，可用于各种工业领域，特别适合要求平推流的较大直径反应器。

6.本发明多流道螺旋静态混合器可替代机械搅拌釜式反应器，制作连续式反应器；

7.本发明多流道螺旋静态混合器针对不同的应用场合和操作条件，可改变流通通道数目，达到优化。

附图说明

图1为本发明中多流道螺旋混合元件立体结构示意图；

图2为本发明的正视结构示意图；

图3为本发明的俯视结构示意图；

图4为本发明中扰流棒所在截面示意图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明进行详细说明。

如图1-4所示：本发明所提供的多流道螺旋静态混合器，包括旋向相反的螺旋流道板1和螺旋流道板2、用于流道板周向和轴向定位的心轴3、管体5以及起到增加湍动作用的扰流棒4。

管体5亦可为筒体。

螺旋流道板的长宽比在1∶1～4∶1之间(长度指流道板沿着混合器轴线方向的投影距离，宽度指流道板沿着混合器半径方向的投影距离)，其螺旋角度在180°～360°之间(螺旋角度指流道板沿长度方面的两个端面的相对转角)。螺旋流道板的内侧以焊接方式与心轴相互定位，并使每个混合单元相邻流道板夹角为α＝360°/n，焊接可采用连续焊或间断焊但必需保证流道板与心轴之间牢固可靠。

螺旋流道板在管体(或筒体)横截面上的投影为多条圆周均布的径向线，与管体(或筒体)内壁形成多个扇形截面；同一截面上的螺旋流道板的数量应在3个以上且应旋向相同周向均布，它们共同构成一个混合单元；每个混合单元的螺旋流道板的具体数量由混合器直径、混合效果和流体阻力等因素确定，混合效果随着流道板数的增加而提高，但流体流动阻力亦会有所增大。混合单元中每个流道板外轮廓应与混合管体或混合筒体内壁相贴合，间隙保证不大于2mm。相邻混合单元的由螺旋流道板组成的螺旋通道旋向相反且在混合单元交界处错开一定角度，该角度为相邻流道板夹角的一半。相邻混合单元轴向间距应在正负3mm之内，相邻混合单元交界处对应流道板错开一定角度θ，若每个混合单元螺旋流道板数为n，则θ＝180°/n。流道板长度方向两端相对旋转角度为180°或360°。

心轴可采用圆钢或钢管，其直径视螺旋流道板宽度而定，其长度应等于所有混合单元的总长。采用钢管时应将其两端封死，以防止流体短路，但若采用的钢管直径较大，如在20mm以上时，应在钢管内加入SK型等混合元件。

扰流棒位于每个混合单元的二个截面上，此二截面间距将混合单元轴向长度三等分，每个横截面上的扰流棒数量与混合单元通道数相等，且每个扰流棒垂直焊接固定在心轴上，并平分相应螺旋通道。扰流棒采用圆钢或钢管，其直径在满足与心轴焊接固定空间要求的前提下，尽可能接近心轴直径，其长度为混合器直径(内径)的1/3左右。

整个混合元件(螺旋流道板及心轴焊接而成的整体)装入管体(或筒体)内后应在其端部与管体(或筒体)内壁进行焊接固定。

本发明的流体流通通道与SK型静态混合器的流通通道均为螺旋通道，所不同的是SK型静态混合器的流通通道的旋转中心为流道板中心，同一截面上的流体通道数为2，流体流动截面为半圆，而本发明的流通通道的旋转中心为流道板内壁，同一截面上的流体通道数为多个(3个以上)，流体流动截面为扇形。由于本发明的静态混合器的流动截面为扇形，在扇形中心的尖角区域流体流动可能会存在滞流现象，间隔一定长度在混合单元上设置了扰流棒，增加流体的湍动程度，提高了流体的混合效果。

本发明的另一种实施方案可以在上述结构基础上变形，即加大轴心管直径，除去其两端的封液板并在其内部加入SK型混合元件，而其余结构和工作原理与前述的多流道螺旋静态混合器相同。

本发明的静态混合器可垂直布置、水平布置、倾斜布置，或垂直、水平、倾斜组合布置；可为单段或多段组合；多段组合时，段与段间可采用对接或采用连接管连接，连接方式可采用焊接、法兰连接或螺纹连接；段与段间、段与连接管间的直径可相同或不同。

实施例

本实施例为本发明在氯化反应方面的应用实例。

本发明的多流道螺旋静态混合器用作管式乙烯氯化反应器，反应器直径为200mm，长度为3000mm，混合单元通道数为3。氯气溶解液和乙烯分散液经原料汇合管线进入管式乙烯氯化反应器及连接管内边流动、边混合，完成氯化反应。通过控制反应温度，调整限压装置，让管式乙烯氯化反应器及连接管内保持规定压力，使反应物流经限压装置前处于液态，反应物流经限压装置进入气液分离器，气相由气液分离器去冷凝、精馏等后续操作，液相由循环泵输送经循环液冷却器冷却去溶解氯气和分散乙烯，采用低温反应液相出料时，可引出一部分液相作为出料去后续操作。实验结果表明物料在管式乙烯氯化反应器内流经内设填料或混合元件混合效果好，物料接触充分，反应速度快；设备生产能力强。参与反应的物料在反应器内只有径向混合，无轴向返混，停留时间均匀，可实现平推流反应。

Claims (5)

1.多流道螺旋静态混合器，包括管体、螺旋流道板、心轴以及扰流棒，其特征在于：螺旋流道板(1)和螺旋流道板(2)旋向相反，螺旋流道板的内侧以焊接方式在周向和轴向方向与心轴(3)相互定位，螺旋流道板的外侧与管体(5)内壁紧密贴合，扰流棒(4)垂直焊接固定在心轴(3)上，扰流棒(4)平分相应流通通道。

2.根据权利要求1所述的多流道螺旋静态混合器，其特征在于：所述的螺旋流道板(1)和螺旋流道板(2)在管体(5)横截面上的投影为多条圆周均布的径向线，与管体(5)内壁形成多个扇形截面；同一截面上的多个周向均布且旋向相同流道板构成一个混合单元；相邻混合单元的由螺旋流道板组成的螺旋通道旋向相反且在混合单元交界处错开。

3.根据权利要求1所述的多流道螺旋静态混合器，其特征在于：心轴(3)直径视螺旋流道板宽度而定，其长度等于所有混合单元的总长。

4.根据权利要求1所述的多流道螺旋静态混合器，其特征在于：扰流棒(4)位于每个混合单元的二个截面上，此二截面间距将混合单元轴向长度三等分，每个横截面上的扰流棒数量与混合单元通道数相等。

5.根据权利要求1所述的多流道螺旋静态混合器，其特征在于：混合元件包括有：螺旋流道板及心轴焊接而成的整体，混合元件装入管体(5)内后在其端部与管体(5)内壁进行焊接固定。

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