CN104564851A - 多相流反应器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多相流反应器，它涉及一种反应器。入口壳体、级间壳体、末级壳体、出口壳体通过连接螺钉固定为一体，入口壳体与级间壳体之间设置有O型圈和第一级叶轮、级间壳体与末级壳体之间设置有O型圈和第二级叶轮，末级壳体与出口壳体之间设置O型圈、弹性垫圈和机封，轴的一端与联轴器连接，轴的另一端依次穿过护罩、中间盘、罩、出口壳体、机封、末级壳体、第二级叶轮、级间壳体、第一级叶轮与入口壳体的轴套连接。发明可根据实际需求，灵活增减第一级叶轮与末级壳体之间的级间壳体数及叶轮数，解决气液固三相快速充分混合和达到弥散效果，可靠性高，同时节能效果显著，耐用性能优越，提高装置处理效果，降低运行费用。

Description

多相流反应器

技术领域

本发明涉及的是一种反应器，具体涉及多相流反应器。

背景技术

现今，在化工生产单元的多相流反应、溶气气浮、溶气工艺、中和工艺、除锈、废水脱硝、饮用水的臭氧化处理、工艺用水、重水和废水回用技术等工艺过程中，传统方式仍采用空压机、压力容器、释放器、控制系统和阀门或离心泵进行介质输送，如离心泵，其典型应用是输送液体，然而在实际应用场合下，这种仅输送纯液体的理想状态并不常见，例如，由于吸入侧的安装问题而导致空气吸入泵内，在开式系统中液体的液位高度太低也会导致空气吸入泵内；另一方面，在流程工业中，工艺要求气液处于临界状态，往往需要输送含有未溶解的气体或蒸汽的液体，因此在许多实际工程应用中，输送多相共存介质非常常见，如溶气液体、液气混合和喷气液体都要能够既稳定而又可靠地输送。

而非自吸离心泵由于叶轮结构的问题，在这种情况下运行就会导致泵的损坏或不能够稳定运行，当含气量增加时，在叶轮的中间气泡越来越多，最终阻碍液体的吸入并导致出口波动，即使液体中含有很少的气体，泵的特性曲线也会很不稳定，因此通用的离心泵无法满足在这类工况条件下的稳定运行，其它形式的容器均存在此方面的问题。

为了解决上述问题，设计一种新型的多相流反应器还是很有必要的。

发明内容

针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种多相流反应器，结构设计合理，解决气液固三相快速充分混合和达到弥散效果，能稳定地输送多相共存介质，可靠性高，同时节能效果显著，耐用性能优越，实用性高，提高装置处理效果，降低运行费用。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：多相流反应器，包括入口壳体、级间壳体、末级壳体、出口壳体、第一级叶轮、底座、第二级叶轮、中间盘、轴和联轴器，入口壳体、级间壳体、末级壳体、出口壳体组成了反应器的壳体，入口壳体、级间壳体、末级壳体、出口壳体通过连接螺钉固定为一体，入口壳体与级间壳体之间设置有O型圈和第一级叶轮、级间壳体与末级壳体之间设置有O型圈和第二级叶轮，末级壳体与出口壳体之间设置O型圈、弹性垫圈和机封，入口壳体、出口壳体的底端均通过锁紧套及螺钉安装有底座，轴的一端与联轴器连接，轴的另一端依次穿过护罩、中间盘、罩、出口壳体、机封、末级壳体、第二级叶轮、级间壳体、第一级叶轮与入口壳体的轴套连接；本发明可以根据实际需求，灵活增减第一级叶轮与末级壳体之间的级间壳体数及叶轮数。

作为优选，所述的第一级叶轮、第二级叶轮的叶片端面与反应器壳体的壳外圈扩压片持平或略低设置，以免泵壳和叶轮卡住而无法运转；第一级叶轮、第二级叶轮均采用开式叶轮，第一级叶轮、第二级叶轮均与定位键配合。

作为优选，所述的入口壳体上设置有真空表接口，真空表接口与第一堵头螺纹连接；出口壳体上部设置有压力表接口，出口壳体下部设置有排放口，压力表接口、排放口分别与第二堵头、第三堵头螺纹连接，反应器分别通过真空表接口、压力表接口与真空表、压力表连接。

作为优选，所述的叶轮和泵壳均采用特种合金材质，以免泵壳和叶轮在化工生产单元的多相流反应中不耐腐蚀而影响其使用效果及寿命。

本发明的有益效果：采用特殊水力学部件设计，当液体、气体和固体从反应器的进口吸入后，在反应器内气液固三相快速充分混合和达到弥散效果，具有独特的优势：

(1)开式叶轮结构保证了气液混合输送的稳定性和可靠性，同时节能效果显著,通过调整运行工况点和气、液的混合比例可以获得高度弥散的微气泡或满足最大挟气量的要求，反应器的运行始终能保持稳定；

(2)可以稳定地输送含气量达30%的液体；

(3)液体溶气时的溶解度可达到100%饱和状态；

(4)气体在液体中以弥散状态存在，气泡的平均直径≤30微米；

(5)气体和固体从反应器的进口直接吸入，与传统方式相比，系统大大简化；

(6)即使液体中含有一定量的固体颗粒杂质，反应器的磨损也很小，更耐用，使用寿命长。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的总装图；

图3为本发明的预加料示意图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

参照图1，本具体实施方式采用以下技术方案：多相流反应器，包括入口壳体1、级间壳体2、末级壳体3、出口壳体4、第一级叶轮5、底座6、第二级叶轮7、中间盘8、轴9和联轴器10，入口壳体1、级间壳体2、末级壳体3、出口壳体4组成了反应器的壳体，入口壳体1、级间壳体2、末级壳体3、出口壳体4通过连接螺钉11固定为一体，入口壳体1与级间壳体2之间设置有O型圈12和第一级叶轮5、级间壳体2与末级壳体3之间设置有O型圈12和第二级叶轮7，末级壳体3与出口壳体4之间设置O型圈12、弹性垫圈13和机封14，入口壳体1、出口壳体4的底端均通过锁紧套15及螺钉16安装有底座6，轴9的一端与联轴器10连接，轴9的另一端依次穿过护罩17、中间盘8、罩7、出口壳体4、机封14、末级壳体3、第二级叶轮7、级间壳体2、第一级叶轮5与入口壳体1的轴套19连接。

值得注意的是，所述的第一级叶轮5、第二级叶轮7的叶片端面与反应器壳体的壳外圈扩压片持平或略低设置，以免泵壳和叶轮卡住而无法运转。

值得注意的是，所述的第一级叶轮5、第二级叶轮7均采用开式叶轮，第一级叶轮5、第二级叶轮7均与定位键20配合。

值得注意的是，所述叶轮和泵壳均采用特种合金材质，以免泵壳和叶轮在化工生产单元的多相流反应中不耐腐蚀而影响使用效果及寿命。

此外，所述的入口壳体1上设置有真空表接口21，真空表接口21既能进行仪表连接也可用于排放，真空表接口21与第一堵头22螺纹连接，反应器通过真空表接口21与真空表连接；所述的出口壳体4上部设置有压力表接口23，压力表接口23既能进行仪表连接也可用于排放，出口壳体4下部设置有用于排放液体的排放口24，压力表接口23、排放口24分别与第二堵头25、第三堵头26螺纹连接，反应器通过压力表接口23与压力表连接。

本具体实施方式采用卧式模块化设计，采用开式的叶轮结构使气液固三相快速充分混合输送的主要根据，可以根据实际需求灵活增减第一级叶轮5与末级壳体3之间的级间壳体数及叶轮数，开式叶轮没有轴向力，叶片扩压器可抵消主轴径向力，采用单端面或双端面机械密封和磁力驱动联轴器，溶气量可达到30%，达到最佳的气液混合和高度弥散效果，微气泡量大且均匀，其工作压力可达30bar，工作温度：-40℃至140℃，液体的粘度可达115mm²/s，流量范围为0.5-60m³/h。

本具体实施方式可以应用于许多不同的领域，如化工生产单元的多相流反应、净化或废水回收利用的溶气气浮、石油工业上的溶气气浮，增加水中的空气或氧气的含量、溶解二氧化碳后的液体碱性化中和、去除锈迹、污水脱硝、二氧化碳洗涤等，在液体中溶解气体和输送溶气液体，相较于传统空压机、通用离心泵技术在溶气过程中成本高、结构复杂的问题，只需一台多相流反应器即可解决，由于反应器进口侧压力低于外界大气压力，气体从入口侧自然吸入，只需根据运行工况控制吸入的气量，无需增加大气的压力，反应器不仅能输送三相混合液，且能像动态混合器一样将部三相混合液快速充分混合，将反应速度提升3-10倍。

气体在液体中的最大溶解度是取决于饱和压力、水温和水质，配上其它设备，溶解度可以达到100%，即使流量和溶气量发生变化，由于反应器性能曲线比较平坦，运行比较平稳，当气浮装置的负荷发生变化或在装置调试阶段，其良好的可调节能力提高了装置的运行可靠性，这样就可以稳定地控制运行和气浮的效果，本具体实施方式的最大特点就是当反应器内的压力增加时，液体和气体在内部达到充分的混合并达到饱和状态，在反应器的出口连接一定管径和长度的管道或压力罐后，就可以增加液体的饱和含气量。

本具体实施方式保证了气液固三相快速充分混合输送的稳定性和可靠性，达到高度弥散效果，能稳定地输送多相共存介质，可靠性高，节能耐用，提高装置处理效果，具有广泛的市场应用前景。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.多相流反应器，其特征在于，包括入口壳体(1)、级间壳体(2)、末级壳体(3)、出口壳体(4)、第一级叶轮(5)、底座(6)、第二级叶轮(7)、中间盘(8)、轴(9)和联轴器(10)，入口壳体(1)、级间壳体(2)、末级壳体(3)、出口壳体(4)组成了反应器的壳体，入口壳体(1)、级间壳体(2)、末级壳体(3)、出口壳体(4)通过连接螺钉(11)固定为一体，入口壳体(1)与级间壳体(2)之间设置有O型圈(12)和第一级叶轮(5)、级间壳体(2)与末级壳体(3)之间设置有O型圈(12)和第二级叶轮(7)，末级壳体(3)与出口壳体(4)之间设置O型圈(12)、弹性垫圈(13)和机封(14)，入口壳体(1)、出口壳体(4)的底端均通过锁紧套(15)及螺钉(16)安装有底座(6)，轴(9)的一端与联轴器(10)连接，轴(9)的另一端依次穿过护罩(17)、中间盘(8)、罩(7)、出口壳体(4)、机封(14)、末级壳体(3)、第二级叶轮(7)、级间壳体(2)、第一级叶轮(5)与入口壳体(1)的轴套(19)连接。

2.根据权利要求1所述的多相流反应器，其特征在于，所述的第一级叶轮(5)、第二级叶轮(7)的叶片端面与反应器壳体的壳外圈扩压片持平或略低设置，以免泵壳和叶轮卡住而无法运转。

3.根据权利要求1所述的多相流反应器，其特征在于，所述的第一级叶轮(5)、第二级叶轮(7)均采用开式叶轮，第一级叶轮(5)、第二级叶轮(7)均与定位键(20)配合。

4.根据权利要求1所述的多相流反应器，其特征在于，所述的入口壳体(1)上设置有真空表接口(21)，真空表接口(21)与第一堵头(22)螺纹连接，反应器通过真空表接口(21)与真空表连接。

5.根据权利要求1所述的多相流反应器，其特征在于，所述的出口壳体(4)上部设置有压力表接口(23)，出口壳体(4)下部设置有排放口(24)，压力表接口(23)、排放口(24)分别与第二堵头(25)、第三堵头(26)螺纹连接，反应器通过压力表接口(23)与压力表连接。

6.根据权利要求1所述的多相流反应器，其特征在于，所述的第一级叶轮(5)与末级壳体(3)之间的级间壳体数及叶轮数可以根据实际需求灵活增减。