CN102228814B - 溶解、溶料动态反应混合系统与方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种溶解、溶料动态反应混合系统，包括：柱状罐体；第一垂直喷射口，设置在柱状罐体底部中心位置的物料，喷射方向与柱状罐体中心轴线重合，自下向上；第一水平喷射口，设置在柱状罐体外壁上，喷射方向与第一垂直喷射口的喷射方向垂直，且与柱状罐体的中心轴线的不相交；混合物料出口；动力泵，其输入端与混合物料出口连接，输出端分别于第一垂直喷射口、第一水平喷射口连接。本发明节省机械传动及配件、减少噪音和液体流动造成的罐移位，没有卫生死角，便于灭菌和消毒，制造成本和维修成本低。本发明还涉及该溶解、溶料动态反应混合系统上实现的混合方法。

Description

溶解、溶料动态反应混合系统与方法
技术领域
本发明涉及一种混合装置和方法，进一步涉及一种溶解、溶料动态反应混合系统与方法。
背景技术
目前，化学行业内应用的混料装置大多为搅拌釜，但其缺点显而易见，诸如：混合容积小、清洗不方便、灭菌和消毒不容易、混料不均匀、溶解速度慢、能耗大、所需设备多、噪音大、经常需要维修等，对于要求连续生产，且批次量较大的生产型企业来说造成了很大困扰。
发明内容
本发明的目的是提供了一种新型的溶解、溶料动态反应混合系统与方法。
溶解、溶料动态反应混合系统，包括：柱状罐体；第一垂直喷射口，设置在柱状罐体底部中心位置，喷射方向与柱状罐体中心轴线重合，自下向上；第一水平喷射口，设置在柱状罐体罐壁上，喷射方向与第一垂直喷射口的喷射方向垂直，且与柱状罐体的中心轴线不相交；混合物料出口，设置在柱状罐体罐壁上；动力泵，置于柱状罐体外部，其输入端与混合物料出口连接，输出端分别与第一垂直喷射口、第一水平喷射口连接。
在上述溶解、溶料动态反应混合系统上实现混合的方法，混合过程是：物料首先经过混合物料出口进入动力泵；动力泵将物料以一定的压力分别输出到第一垂直喷射口、第一水平喷射口；当物料以一定的速度从第一垂直喷射口喷出后，带动罐内物料沿罐体中心线自下而上运动，到达顶点后向罐壁扩散，形成纵向循环；当物料以一定的压力从第一水平喷射口喷出后，带动物料沿罐体中心线旋转，形成水平循环；纵向循环与水平循环的相互作用，使物料达到了充分混合。
作为优选方案，可以进一步设置第二水平喷射口；第二水平喷射口，设置在柱状罐体罐壁上，喷射方向与第一水平喷射口呈180度夹角，第一水平喷射口与第二水平喷射口的连线与柱状罐体的中心轴线位于同一平面。所述动力泵，其输入端与混合物料出口连接，输出端分别于第一垂直喷射口、第一水平喷射口、第二水平喷射口连接。第一水平喷射口在垂直方向上距离柱状罐体罐壁底部的距离与柱状罐体的容积有关，可以按照附图1所示关系选取，在水平方向上距离柱状罐体罐壁的最佳距离为柱状罐体内直径的0.15倍；第二水平喷射口在垂直方向上距离柱状罐体底部的最佳距离为柱状罐体罐壁高度的0.5倍；在水平方向上距离柱状罐体罐壁的最佳距离为柱状罐体内直径的0.15倍。
在上述溶解、溶料动态反应混合系统上实现的混合方法，混合过程是：物料首先经过混合物料出口进入动力泵；动力泵将物料以一定的压力分别输出到第一垂直喷射口、第一水平喷射口、第二水平喷射口；当物料以一定的速度从第一垂直喷射口喷出后，带动物料沿罐体中心线自下而上运动，到达顶点后向罐壁扩散，形成纵向循环；当物料以一定的压力从第一水平喷射口和第二水平喷射口喷出后，共同带动物料沿罐体中心线旋转，形成水平循环；纵向循环与水平循环的相互作用，使物料达到了充分混合。
作为进一步优选方案，还可以包括：第二垂直喷射口，设置在柱状罐体顶部，喷射方向与第一垂直喷射口的喷射方向不再同一直线上，且呈180度夹角；所述动力泵，其输入端与混合物料出口连接，输出端分别于第一垂直喷射口、第一水平喷射口、第二垂直喷射口连接。第二垂直喷射口在水平方向距离柱状罐体内壁的最佳距离为柱状罐体内直径的0.15倍，在垂直方向距离柱状罐体壁顶端的最佳距离为柱状罐体壁垂直高度的0.1倍。
在上述溶解、溶料动态反应混合系统上实现的混合方法，混合过程是：物料首先经过混合物料出口进入动力泵；动力泵将物料以一定的压力分别输出到第一垂直喷射口、第二垂直喷射口、第一水平喷射口；当物料以一定的速度从第一垂直喷射口喷出后，带动物料沿罐体中心线自下而上运动，到达顶点后向罐壁扩散，在第二垂直喷射口喷出的物料的共同作用下，沿罐壁自上向下运动，形成纵向循环；当物料以一定的压力从第一水平喷射口喷出后，带动物料沿罐体中心线旋转，形成水平循环；纵向循环与水平循环的相互作用，使物料达到了充分混合。
所述柱状罐体的底部优选呈现向外突出的圆锥状，第一垂直喷射口位于锥顶处。
系统还可以包括：包覆在柱状罐体外的夹层，夹层与罐体之间形成一个空腔，内部可以填充加热介质或冷却介质。
本发明相对于现有的搅拌釜所具有的优点是：节省机械传动及配件、减少噪音和液体流动造成的罐移位，没有卫生死角，便于灭菌和消毒，制造成本和维修成本低，可广泛应用于于无菌环境、化工、实验、医药等领域。
附图说明
图1是第一水平喷射口在垂直方向上距离柱状罐体罐壁底部距离与罐体容积的关系图，图中，横轴代表罐体容积，单位为升，纵轴代表距离，单位为毫米。
图2是实施例1的混合系统示意图，1代表柱状罐体，2代表空腔，3代表介质入口，4代表介质出口，5代表第一垂直喷射口，6代表第一水平喷射口，7代表第二水平喷射口，8代表第二垂直喷射口，9代表混合物料出口，10代表成品液体输出口，12代表罐体及整个系统最低点放料口截止阀，13代表调整循环状态流量控制阀，14代表第一垂直喷射口流量控制阀，15代表通向第一垂直喷射口和放料口流量控制阀，16成品液体输出流量控制阀，17代表第二水平喷射口流量控制阀，18代表第一水平喷射口流量控制阀，19代表动力泵管路流量阀，20代表第二垂直喷射口流量控制阀，21代表快装接头，22代表快装接头卡箍，23代表动力泵。
图3是喷淋头示意图。
图4是实施例中混合过程中流体循环示意图。
具体实施方式
对照图2，溶解、溶料动态反应混合系统，包括：柱状罐体1；第一垂直喷射口5，设置在柱状罐体1底部中心位置，喷射方向与柱状罐体中心轴线重合,由下向上；第一水平喷射口6，设置在柱状罐体罐壁上，喷射方向与第一垂直喷射口的喷射方向垂直，且与柱状罐体的中心轴线的不相交；第一水平喷射口6在垂直方向上距离柱状罐体底部的距离为柱状罐体罐壁高度的0.1倍；在水平方向上距离柱状罐体罐壁的距离为柱状罐体内直径的0.15倍。
第二水平喷射口7，设置在柱状罐体罐壁上，喷射方向与第一水平喷射口呈180度夹角，第一水平喷射口与第二水平喷射口的连线与柱状罐体的中心轴线位于同一平面。第二水平喷射口7在垂直方向上距离柱状罐体罐壁底部的距离为柱状罐体罐壁高度的0.5倍；在水平方向上距离柱状罐体罐壁的距离为柱状罐体内直径的0.15倍。
第二垂直喷射口8，设置在柱状罐体顶部，喷射方向与第一垂直喷射口的喷射方向不在同一直线上，且呈180度夹角。第二垂直喷射口8在水平方向距离柱状罐体内壁的距离为柱状罐体内直径的0.15倍，在垂直方向距离柱状罐体罐壁顶端的距离为柱状罐体壁垂直高度的0.1倍。
混合物料出口9，设置在柱状罐体罐壁上。
动力泵23，置于柱状罐体外部，其输入端与混合物料出口9连接，输出端分别于第一垂直喷射口5、第一水平喷射口6连接。
柱状罐体的底部呈现向外突出的圆锥状，第一垂直喷射口5位于锥顶处。
系统还包括：包覆在柱状罐体外的夹层，夹层与罐体之间形成一个空腔2，内部可以填充加热介质或冷却介质。
第二垂直喷射口8的连接方式为插接，可以替换为喷淋头，实现对罐体的清洗和消毒。
混合过程是：物料首先经过混合物料出口9进入动力泵23；动力泵23将物料以一定的压力分别输出到第一垂直喷射口5、第二垂直喷射口8、第一水平喷射口6、第二水平喷射口7；通过调节第一垂直喷射口流量控制阀14、第二垂直喷射口流量控制阀20、第一水平喷射口流量控制阀18、第二水平喷射口流量控制阀17的流量，实现较好的循环。
当物料以一定的速度从第一垂直喷射口5喷出后，带动物料沿罐体中心线自下而上运动，到达顶点后向罐壁扩散，在第二垂直喷射口8喷出的物料的共同作用下，沿罐壁自上向下运动，形成纵向循环；当物料以一定的压力从第一水平喷射口6和第二喷射口7喷出后，共同带动物料沿罐体中心线在罐体内旋转，形成水平循环；纵向循环与水平循环的相互作用，使物料达到了充分混合。
完成混合后关闭流量控制阀15、17、18、19、20，打开流量控制阀13、16，成品液体经过成品液体输出口10送到需要的成品储罐。
当混合过程伴随着化学反应，从外界吸收热量或向外界释放热量时，通过介质入口3向空腔2内注入相应的介质，然后由介质出口4导出，达到加热或冷却的效果。
如需清洗整个系统时，把第二垂直喷射口8换成图3所示喷淋头，用快装接头卡箍22连接快装接头21后，就可以实现系统清洗了。如需灭菌、消毒，请把消毒剂按品种要求和比例注入罐体内即可，也可打开截止阀12从而吸入清洗或消毒用液体。清洗整个系统完毕后，打开截止阀12放出消毒剂残液或清洗液，完成整个工作过程，从而达到动态混合设计目的。

Claims (6)

1.溶解、溶料动态反应混合系统，其特征在于，包括：
柱状罐体；
第一垂直喷射口，设置在柱状罐体底部中心位置，喷射方向与柱状罐体中心轴线重合，自下向上；
第二垂直喷射口，设置在柱状罐体顶部，喷射方向与第一垂直喷射口的喷射方向不在同一直线上，且呈180度夹角；
第一水平喷射口，设置在柱状罐体罐壁上，喷射方向与第一垂直喷射口的喷射方向垂直，且与柱状罐体的中心轴线不相交；
第二水平喷射口，设置在柱状罐体罐壁上，喷射方向与第一水平喷射口呈180度夹角，第一水平喷射口与第二水平喷射口的连线与柱状罐体的中心轴线位于同一平面；
混合物料出口，设置在柱状罐体罐壁上；
动力泵，置于柱状罐体外部，其输入端与混合物料出口连接，输出端分别与第一垂直喷射口、第二垂直喷射口、第一水平喷射口连接、第二水平喷射口连接。
2.根据权利要求1所述溶解、溶料动态反应混合系统，其特征在于，
第一水平喷射口在垂直方向上距离柱状罐体罐壁底部的距离与柱状罐体的容积有关，其关系如下，设第一水平喷射口在垂直方向上距离柱状罐体罐壁底部的距离为y，单位为毫米；柱状罐体的容积为x，单位为升；x、y之间的关系如下：
当0<x<=100时，y=0.4x；
当100<x<=200时，y=40+0.1(x-100)；
当200<x<=300时，y=50；
当300<x<=600时，y=50+0.2(x-300)；
当600<x<=700时，y=110+0.3(x-600)；
当700<x<=800时，y=140+0.2(x-700)；
当800<x<=900时，y=160+0.3(x-800)；
当900<x<=1000时，y=190+0.2(x-900)；
在水平方向上距离柱状罐体罐壁的距离为柱状罐体内直径的0.15倍；
第二水平喷射口在垂直方向上距离柱状罐体罐壁底部的距离为柱状罐体罐壁高度的0.5倍。
3.根据权利要求2所述溶解、溶料动态反应混合系统，其特征在于，所述第二垂直喷射口在水平方向距离柱状罐体内壁的距离为柱状罐体内直径的0.15倍，在垂直方向距离柱状罐体壁顶端的距离为柱状罐体壁垂直高度的0.1倍。
4.根据权利要求1至3任何一项所述溶解、溶料动态反应混合系统，其特征在于，所述柱状罐体的底部呈现向外突出的圆锥状，第一垂直喷射口位于锥顶处。
5.根据权利要求1至3任何一项所述溶解、溶料动态反应混合系统，其特征在于，还包括：包覆在柱状罐体外的夹层，夹层与罐体之间形成一个空腔，内部可以填充加热介质或冷却介质。
6.在权利要求1所述溶解、溶料动态反应混合系统上实现的溶解、溶料动态反应混合方法，其特征在于，混合过程是：
物料首先经过混合物料出口进入动力泵；
动力泵将物料以一定的压力分别输出到第一垂直喷射口、第二垂直喷射口、第一水平喷射口、第二水平喷射口；
当物料以一定的速度从第一垂直喷射口喷出后，带动物料沿罐体中心线自下而上运动，到达顶点后向罐壁扩散，在第二垂直喷射口喷出的物料的共同作用下，沿罐壁自上向下运动，形成纵向循环；
当物料以一定的压力从第一水平喷射口和第二水平喷射口喷出后，共同带动物料沿罐体中心线旋转，形成水平循环；
纵向循环与水平循环的相互作用，使物料达到了充分混合。
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