CN102350240A - 带有推进叶片的杆翅式卧式双轴搅拌再沸器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了带有推进叶片的杆翅式卧式双轴搅拌再沸器，它包括釜体、电机以及与所述的电机相连的减速机，在所述的釜体顶部分别设置有物料进口、气体出口和人孔，在釜体底部或侧壁上设置有多个物料出口，在所述的釜体内设置有与所述的减速机输出轴相连的两个转轴，在所述的两个转轴上分别间隔地设置有多个杆式搅拌翅，在所述的每一杆式搅拌翅上设置有推进叶片，所述的两个转轴上的杆式搅拌翅和推进叶片彼此交错地设置。采用本装置消除了搅拌死角，强化了搅拌效果；杆式搅拌翅与杆式搅拌翅之间以及杆式搅拌翅与釜体内壁和转轴之间可以相互刮净粘结在其上的物料，具有很强的自清洁效果，可以避免物料粘结在釜体内。

Description

带有推进叶片的杆翅式卧式双轴搅拌再沸器

技术领域

本发明涉及再沸器，尤其涉及具有较强搅拌、传热和传质效果的带有推进叶片的杆翅式卧式双轴搅拌再沸器。

背景技术

蒸发、蒸馏过程常常采用热虹吸式再沸器和凯特尔釜式再沸器(ZL 200920088831.3，2010；ZL 200810053594.7，2010)。凯特尔釜式再沸器在釜体顶部设有气体出口、人孔，再沸器底部设置有物料出口；热虹吸式再沸器的再沸器底部设置有物料进口、顶部设置有气体出口。部分物料在蒸发釜内被管程的热媒加热至沸腾状态后，由气体出口进入蒸馏塔。对于高沸点物料，尤其是同时具有高粘度、高凝固点、强热敏性特点的重质焦油或酚焦油、煤焦油、高分子等类似物料，它们通常会出现在高温下发泡或膨化，有的还甚至会出现流变固化的现象，如果采用常规的热虹吸式或凯特尔式再沸器，操作状态下由于物料的粘度较大，温度很高，流动性差，尤其是再沸器内搅拌效果很差，存在较多死角，部分物料很容易滞留在换热管间，易造成碳化或者膨化(发泡后变成固体)现象，导致传热效果很差，甚或堵塞设备，使操作无法正常进行。如果采用常规的热虹吸或凯特尔式再沸器，为了确保长期安全的运行，必须保证再沸器内物料的粘度不能太高且具有一定的流动性，因此通常在常规再沸器中残留过多的产品组分以降低物料粘度使其具有一定的流动性，从而不但造成产品损失过大，产品收率降低，而且增加了固体或液体废渣的排放量，环境污染严重。而且此类再沸器传热效果差，能耗过大。

中国专利(ZL 200610072929.0，2008；ZL 200810053594.7，2010)等对再沸器做了很大程度的改善，取得了较好效果，很大程度上避免了物料粘结在釜体内，提高了收率，保障了系统连续稳定安全运行，但上述设备中仍存在极少量的搅拌死角，转轴中热媒与釜体热媒进出口相同，使得搅拌、传热、传质效果仍受到一定程度限制。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种可以增强搅拌效果，具有自清洁作用，减少热敏损失，提高传热效率和分离收率，降低能耗，减少废物排放，保证系统能连续稳定安全运行的带有推进叶片的杆翅式卧式双轴搅拌再沸器。

本发明的带有推进叶片的杆翅式卧式双轴搅拌再沸器，它包括釜体、电机以及与所述的电机相连的减速机，在所述的釜体顶部分别设置有物料进口、气体出口和人孔，在釜体底部或侧壁上设置有多个物料出口，在所述的釜体内设置有与所述的减速机输出轴相连的两个转轴，在所述的两个转轴上分别间隔地设置有多个杆式搅拌翅，在所述的每一杆式搅拌翅上设置有推进叶片，所述的两个转轴上的杆式搅拌翅和推进叶片彼此交错地设置。

本发明有益技术效果在于：消除了搅拌死角，强化了搅拌效果；杆式搅拌翅与杆式搅拌翅之间以及杆式搅拌翅与釜体内壁和转轴之间可以相互刮净粘结在其上的物料，具有很强的自清洁效果，可以避免物料粘结在釜体内；强力的混合和捏合作用能有效地破碎结焦物质，使釜内气液相界面能多次被更新；随着转轴的转动，推进叶片会产生螺旋式轴向运动，因而推动高粘度、高凝固点液体物料在受热部分汽化的同时，被送出再沸器，被送出的物料可实现一次受热，也可以进行循环再进入再沸器，进行二次或多次受热汽化，缩短了物料在再沸器中的停留时间，减少了因过热碳化或膨化所导致的热敏损失。物料即使在经过再沸器后变成固体或粉末，也可以被推出设备，保障设备安全连续运行，降低生产成本。此外，还可以提高收率，获得更多的要回收的产品，降低排放残渣的量。同时，由于所述釜体壁面、转轴、杆式搅拌翅、推进叶片采用中空结构或设置有其上开有进口和出口的夹套，其间可通入热媒介质，还可以强化传热，降低能耗。

本发明装置可用于高沸点、高粘度、强热敏性和易结垢甚至还可能受热变成固体的物料。

附图说明

图1为本发明的带有推进叶片的杆翅式卧式双轴搅拌再沸器的主视图；

图2为图1所示的再沸器的双转轴部分结构示意图；

图3为图1所示的再沸器沿径向截面剖开后的前视示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作以详细描述。

如图1所示的本发明的带有推进叶片的杆翅式卧式双轴搅拌再沸器，它包括釜体6、电机1以及与所述的电机1相连的减速机，在所述的釜体顶部分别设置有物料进口3、气体出口4和人孔5，在釜体6底部或侧壁上设置有多个物料出口8和10，在所述的釜体6内设置有与所述的减速机输出轴相连的两个转轴13，在所述的两个转轴上分别间隔地设置有多个杆式搅拌翅12，所述的每一杆式搅拌翅12上设置有推进叶片14。所述的两个转轴上的杆式搅拌翅和推进叶片彼此交错地设置。所述的转轴中心线与所述釜体半釜中心线重合或者与所述釜体半釜中心线平行并偏离中心线一定距离设置。

优选的所述的两个转轴上的杆式搅拌翅数目比为1∶1、1∶2、1∶3、1∶4、1∶5、1∶6、1∶7、1∶8、2∶3、3∶4、4∶5或者5∶6。杆式搅拌翅强劲的搅拌能将较大的结焦物质或固体颗粒击碎；两个转轴上的杆式搅拌翅相互交错，相互刮擦，并与推进叶片刮擦，能起到自清洁的效果。

优选的所述的两个转轴上的推进叶片的数目比为1∶1、1∶2、1∶3、1∶4、1∶5、1∶6、1∶7、1∶8、2∶3、3∶4、4∶5或者5∶6。两个转轴上的推进叶片在杆式搅拌翅的带动下，能将沉入设备底部的物料翻起，物料在被翻起后又沿杆式搅拌翅和推进叶片向下流动形成液膜，推进叶片再刮过杆式搅拌翅、推进叶片及转轴，使膜变薄，更有利于传热和传质，同时也起到了清洁杆式搅拌翅和推进叶片上滞留物料的作用。

所述的两个转轴上的杆式搅拌翅及其推进叶片至少为一组。

所述的两个转轴上的杆式搅拌翅及其推进叶片可以是沿转轴径向截面圆周等距离分布也可以是沿转轴轴向呈一定弧线分布。

所述的两个转轴上的杆式搅拌翅是方形杆或者是方形杆边缘设置一定角度圆角的杆或圆杆。

所述的配置在杆式搅拌翅上的推进叶片是直板状或者是呈一定弧度设置。

所述的配置在杆式搅拌翅上的推进叶片与杆式搅拌翅的空间位置可以是平行也可以是呈1～179度之间夹角。

优选的在所述的釜体6顶部和底部设置有釜体热媒出口7和釜体热媒进口11，在所述的釜体6的两端设置有转轴热媒进口9和转轴热媒出口2。所述的釜体内外壁之间为具有进口和出口的中空结构，所述的釜体内外壁之间的进出口与釜体热媒进出口直接连通，构成一个独立的媒介系统。

优选的所述的两个转轴、搅拌翅、推进叶片为具有进口和出口的中空结构或者在所述的两个转轴、搅拌翅、推进叶片外壁上设置有开有进口和出口的夹套，所述的转轴热媒进口与所述的两个转轴或者两个转轴上的夹套、搅拌翅或者搅拌翅上的夹套，推进叶片或者推进叶片上的夹套顺次连通，所述的推进叶片或者推进叶片上的夹套的出口与搅拌翅或者搅拌翅上的夹套、所述的两个转轴或者两个转轴上夹套以及转轴热媒出口顺次连通。具体的可以为：所述的两个转轴或者两个转轴上夹套的终端进口与转轴热媒进口直接连通或通过管线相连通；所述的两个转轴或者两个转轴上夹套的中间出口与其搅拌翅或者搅拌翅上的夹套的近轴进口直接连通或通过管线相连通；所述的搅拌翅或者搅拌翅上的夹套的分出口与推进叶片或者推进叶片上的夹套的进口直接连通或通过管线相连通；所述的推进叶片或者推进叶片上的夹套的出口又与所述的搅拌翅或者搅拌翅上的夹套的分进口直接连通或通过管线相连通；所述的搅拌翅或者搅拌翅上的夹套的近轴出口与其所在转轴的转轴中间进口或者转轴上夹套的中间进口直接连通或通过管线相连通；所述的两个转轴或者两个转轴上夹套的终端出口与转轴热媒出口直接连通或通过管线相连通；构成另一个独立的媒介系统。

所述的釜体内壁可以是圆形或椭圆或两个圆弧由两条平行线段连接而成的形状或两个圆弧交接而成的形状。

所述的釜体外壁可以是方形也可以是圆形或椭圆或两个圆弧由两条平行线段连接而成的形状或两个圆弧交接而成的形状。

所述的每一转轴、搅拌翅、推进叶片和釜体内的热媒流动方向可通过将相应热媒进口改为热媒出口、相应热媒出口改为热媒进口进行调节。

所述的两个转轴可以是大小相等的转轴，也可以是大小不相等的转轴。

所述的两个转轴可以是同向也可以是反向旋转的。

所述的转轴上的杆式搅拌翅可以是直接分布在转轴上也可以是通过粘接块固定在转轴上。

所述的杆式搅拌翅之间的间距可以根据待刮掉的物料所需空间体积确定；所述的两个转轴上的杆式搅拌翅12及其推进叶片14的数目比、分布方式、相互间的角度可根据待达到的搅拌强度和搅拌效果确定。所述的两转轴14在电机1和减速机的带动下作同向或逆向转动，其转速比可根椐物料密度、粘度和表面张力等物性参数的不同可以是1∶1、1∶2、1∶3、1∶4、1∶5、1∶6、1∶7、1∶8、2∶3、3∶4、4∶5、5∶6。由于转速不同所以其轴上运动元件杆式搅拌翅12、推进叶片14、转轴13的速度不同，所以在相对运动过程中可以实现自清洁和成膜。杆式搅拌翅12做圆周运动，它们还可以把沉入设备底部的物料翻起，粘稠的物料在被翻起后又沿杆式搅拌翅和推进叶片向下流动形成液膜，杆式搅拌翅再刮过杆式搅拌翅、推进叶片及转轴，使膜变薄，更有利于传热和传质，同时也起到了清洁杆式搅拌翅、推进叶片及转轴上滞留物料的作用。每对杆式搅拌翅及其上的推进叶片相交时与釜体内壁15形成的空间随转动过程而变化，物料流通截面积的变化过程中，受推力的作用，产生汽化后的剩余物料(液体、固体颗粒或粉末)将沿轴向运动最终被推出再沸器。物料的推进速度与其密度、粘度和表面张力等物性参数及各部件结构、形状、尺寸有关。粘度越大，推进速度越大，轴向返混越小。由于所述的每一转轴13、杆式搅拌翅12、推进叶片14可以是具有进口和出口的中空结构，或者所述的每一转轴13、杆式搅拌翅12、推进叶片14、釜体6可以同时设计其上开有进口和出口的夹套，因而中空结构内部或夹套内可以通加热媒或冷媒，增加了换热面积。转轴、杆式搅拌翅、推进叶片及釜体内壁均可在机械搅拌作用下使物料在其表面形成液膜，增加了液相与气相之间的传热和传质的相界面面积。采用本发明的釜体内壁15和外壁16构型(可以根据两个转轴上的杆式搅拌翅12及其推进叶片14的数目比、分布方式、相互间的角度、物料密度、物料粘度、物料表面张力以及传热要求确定釜体内壁15构型；可以根据釜体内壁15构型、釜体内壁15与釜体外壁16间的媒介种类和流量、欲达到的传热速率、审美爱好等确定釜体外壁16构型)更进一步的提高了传热速率和传质效果。采用本发明的两转轴上杆式搅拌翅及其推进叶片数目比以及再沸器釜体内壁15构型，更进一步的使再沸器内消除了搅拌死角，强化了再沸器的搅拌效果。本再沸器制作所用材质可以是各种金属，部分部件还可采用塑料或有机玻璃。

本发明在实际应用过程中，可以与原料灌、蒸馏塔、冷凝器和接收罐等一起构成产品回收系统。

本再沸器的工作流程为：物料从所述再沸器进料口3进料后，物料在设计的停留时间内在被强力搅拌并被杆式搅拌翅及其推进叶片刮净存留在杆式搅拌翅、推进叶片和釜体内壁上的物料的同时，受热被汽化的产品从所述再沸器的顶部气体出口4引出冷凝后收集到接收灌；而残余液体或固体粉料则被从所述再沸器的端部出口8或侧面或底部出口10推出再沸器，进入废料接收罐。热媒通道中可视情况选择通入热媒还是冷媒，或者不通入媒介。在通入媒介的情况下，欲通入釜壁的媒介从釜体热媒进口11通入，从釜体热媒出口7流出；欲通入转轴中的媒介从转轴热媒进口9通入，从转轴热媒出口2流出。

Claims (10)

1.带有推进叶片的杆翅式卧式双轴搅拌再沸器，它包括釜体、电机以及与所述的电机相连的减速机，在所述的釜体顶部分别设置有物料进口、气体出口和人孔，在釜体底部或侧壁上设置有多个物料出口，其特征在于：在所述的釜体内设置有与所述的减速机输出轴相连的两个转轴，在所述的两个转轴上分别间隔地设置有多个杆式搅拌翅，在所述的每一杆式搅拌翅上设置有推进叶片，所述的两个转轴上的杆式搅拌翅和推进叶片彼此交错地设置。

2.根据权利要求1所述的带有推进叶片的杆翅式卧式双轴搅拌再沸器，其特征在于：所述的两个转轴中心线与所述釜体半釜中心线重合或者与所述釜体半釜中心线平行并偏离中心线一定距离设置。

3.根据权利要求1所述的带有推进叶片的杆翅式卧式双轴搅拌再沸器，其特征在于：所述的两个转轴上的杆式搅拌翅的数目比为1∶1、1∶2、1∶3、1∶4、1∶5、1∶6、1∶7、1∶8、2∶3、3∶4、4∶5或者5∶6；所述的两个转轴上的推进叶片的数目比为1∶1、1∶2、1∶3、1∶4、1∶5、1∶6、1∶7、1∶8、2∶3、3∶4、4∶5或者5∶6。

4.根据权利要求1所述的带有推进叶片的杆翅式卧式双轴搅拌再沸器，其特征在于：所述的两个转轴上的杆式搅拌翅及其推进叶片至少为一组。

5.根据权利要求1所述的带有推进叶片的杆翅式卧式双轴搅拌再沸器，其特征在于：所述的两个转轴上的杆式搅拌翅及其推进叶片沿转轴径向截面圆周等距离分布或者沿转轴轴向呈一定弧线分布。

6.根据权利要求1所述的带有推进叶片的杆翅式卧式双轴搅拌再沸器，其特征在于：所述的两个转轴上的杆式搅拌翅是方形杆、方形杆边缘设置有一定角度圆角的杆或者圆杆中的一种。

7.根据权利要求1所述的带有推进叶片的杆翅式卧式双轴搅拌再沸器，其特征在于：所述的配置在杆式搅拌翅上的推进叶片为直板状或者呈一定弧度设置。

8.根据权利要求1所述的带有推进叶片的杆翅式卧式双轴搅拌再沸器，其特征在于：所述的配置在杆式搅拌翅上的推进叶片与杆式搅拌翅的空间位置为平行设置或者呈1～179度之间夹角。

9.根据权利要求1所述的带有推进叶片的杆翅式卧式双轴搅拌再沸器，其特征在于：所述的釜体内外壁之间为中空结构，在所述的釜体顶部和底部分别设置有与所述的中空结构相连通的釜体热媒出口和釜体热媒进口。

10.根据权利要求1所述的带有推进叶片的杆翅式卧式双轴搅拌再沸器，其特征在于：所述的两个转轴、搅拌翅、推进叶片为具有进口和出口的中空结构或者在所述的两个转轴、搅拌翅、推进叶片的外壁上设置有其上开有进口和出口的夹套，在所述的釜体的两端设置有转轴热媒进口和转轴热媒出口，所述的转轴热媒进口与所述的两个转轴或者两个转轴上的夹套、搅拌翅或者搅拌翅上的夹套，推进叶片或者推进叶片上的夹套顺次连通，所述的推进叶片或者推进叶片上的夹套的出口与搅拌翅或者搅拌翅上的夹套、所述的两个转轴或者两个转轴上夹套以及转轴热媒出口顺次连通。

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