CN105944585A - 一种新型静态混合器及混合方法 - Google Patents

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Abstract

一种新型静态混合器及混合方法，用于两种液体快速、高效的混合，在传统的文丘里静态混合器内安装一固定轴，固定轴上串联安装一个以上的导流叶轮，每个导流叶轮由两个以上的导向叶片构成，相邻两个导流叶轮上导向叶片的扭曲方向相反；在反射托盘上加装垂直的导流板，导流板的弯曲方向与紧靠的导流叶轮上导向叶片的扭曲方向相反；将径向安装的连接板改为与半径成一定夹角安装，夹角在0°～90°之间，方向与导流板的弯曲方向相反。本发明使液体在文丘里静态混合器内多次、快速改变流动方向，实现两种液体快速、高效混合。

Description

一种新型静态混合器及混合方法
技术领域
本发明属于化工、医药生产领域，具体涉及一种新型静态混合器及混合方法。
背景技术
静态混合器是化工、医药生产过程中的常用设备，具有体积小、混合效果好、使用寿命长等优点。文丘里静态混合器是静态混合器的一种，当生产中要求两种液体混合速度极快、混合效果极好时，传统的文丘里静态混合器难以满足。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种新型静态混合器及混合方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种新型静态混合器，其特征在于，包括：文丘里管、第二液体入口、第二液体分布环、固定轴、导流叶轮、反射托盘、导流板和连接板；所述文丘里管中部设有喉部，第一液体流经文丘里管；所述第二液体入口与第二液体分布环垂直连通设置，第二液体从第二液体入口流入第二液体分布环中，第二液体分布环紧密围绕喉部设置；所述喉部设有两个以上的第二液体分布孔，第二液体分布环中的第二液体通过第二液体分布孔与第一液体在喉部混合；所述文丘里管下方设有固定轴，固定轴垂直安装在圆弧碗形的反射托盘上，文丘里管、固定轴和反射托盘均同轴设置，其中，固定轴由上至下串联安装有一个以上的导流叶轮，反射托盘上安装有两个以上的导流板；所述第二液体分布环和反射托盘之间均匀连接设置有多个连接板。
为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
每个导流叶轮均具备两个以上的导向叶片，任意相邻的两个导流叶轮的导向叶片具备相反的扭曲方向。
所述导流板垂直安装在反射托盘上，导流板的弯曲方向与紧邻的导流叶轮的导向叶片的扭曲方向相反。
所述连接板与反射托盘的半径呈0～90°的夹角，连接板的偏转方向与导流板的弯曲方向相反。
此外，还提出了一种采用上述静态混合器的混合方法，包括：
所述第一液体为环己酮肟和发烟硫酸重排反应后的反应循环液，反应循环液的流量为200m³/h；所述第二液体为环己酮肟，环己酮肟的流量为8 m³/h；所述喉部直径为60mm，所述第二液体分布孔直径为3mm，数量为30个，所述固定轴上安装有3个导流叶轮，每个导流叶轮上安装有5片导向叶片，所述反射托盘上安装了5片导流板，导流板高度为50mm，所述连接板为5块，与反射托盘半径的夹角为45°；
反应循环液和环己酮肟在喉部进行第一次混合后，向下与导流叶轮的导向叶片发生撞击，完成第二次混合；继续向下与反射托盘发生撞击，完成第三次混合；最后与连接板发生撞击，完成第四次混合。
本发明的有益效果是：通过对传统文丘里静态混合器内流体流动行为的分析研究，对传统文丘里静态混合器加以改进。采用本发明的静态混合器混合两种液体时，两种液体在文丘里管的喉部第一次混合后，向下立即与导流叶轮的导向叶片撞击，流向发生变化，产生扰动完成第二次混合，继续向下与反射托盘撞击时，因为反射托盘上加装了与紧靠的导流叶轮上导向叶片的扭曲方向相反的垂直导流板，扰动程度加剧，使第三次混合效果更好。液体再由带有垂直导流板的反射托盘旋转向上，与旋转方向成夹角的连接板撞击，产生扰动，完成第四次混合。液体流向的连续、快速改变，使两种液体的混合速度更快、效果更好。
附图说明
图1是本发明静态混合器的剖视图。
图2是本发明静态混合器的俯视图。
附图标记如下：文丘里管1、喉部2、第二液体入口3、第二液体分布环4、第二液体分布孔5、固定轴6、导流叶轮7、导向叶片8、反射托盘9、导流板10、连接板11。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。
如图1、2所示，本发明的新型静态混合器包括文丘里管1、第二液体入口3、第二液体分布环4、固定轴6、导流叶轮7、反射托盘9、导流板10和连接板11。
第一液体（即主流液体）通过文丘里管1垂直流入混合器，文丘里管1中部设有喉部2，第一液体从文丘里管1上端开口流入，经过喉部2，再从下端开口流出。第二液体入口3与第二液体分布环4垂直连通设置，第二液体从第二液体入口3垂直流入第二液体分布环4中，第二液体分布环4紧密围绕喉部2设置。喉部2设有两个以上的第二液体分布孔5，第二液体分布孔5连通第二液体分布环4和喉部2，使得第二液体分布环4中的第二液体通过第二液体分布孔5与第一液体在喉部2混合。
文丘里管1下方设有固定轴6，固定轴6正对着文丘里管1的下部出口，固定轴6垂直安装在圆弧碗形的反射托盘9上，如图1所示，文丘里管1、固定轴6和反射托盘9均同轴设置。其中，固定轴6由上至下串联安装有一个以上的导流叶轮7，每个导流叶轮7均具备两个以上的导向叶片8，任意相邻的两个导流叶轮7的导向叶片8具备相反的扭曲方向。反射托盘9上安装有两个以上的导流板10，导流板10垂直安装在反射托盘9上，形成一定的弯曲，其弯曲方向与最靠近的导流叶轮7的导向叶片8的扭曲方向相反。
第二液体分布环4和反射托盘9之间还均匀连接设置有多个连接板11，传统的文丘里静态混合器中连接板都是径向安装，本发明中如图2所示，连接板11与反射托盘9的半径呈0～90°的夹角，连接板11沿径向形成一定的偏转，其偏转方向与导流板10的弯曲方向相反。
在混合过程中，第一液体流过文丘里管1的喉部2，流通面积减小，流速增大，压强降低。第二液体从第二液体入口3垂直流入第二液体分布环4，通过第二液体分布孔5与第一液体在喉部2混合；混合液体向下与安装在固定轴6上的导流叶轮7的导向叶片8产生撞击，由于任意相邻的两个导流叶轮7上的导向叶片8具备相反的扭曲方向，混合液体的流向会不断地发生变化并产生扰动，完成第二次混合；混合液体继续向下与反射托盘9产生撞击，因为反射托盘9上安装了与紧邻的导流叶轮7上的导向叶片8的扭曲方向相反的垂直导流板10，由于方向的再一次改变，扰动程度加剧，使第三次混合效果更好；由于反射托盘9的圆弧碗形设计，混合液由反射托盘9旋转向上，与偏转的连接板11产生撞击，由于连接板11的偏转方向与导流板10的弯曲方向相反，方向又一次发生改变，产生剧烈的扰动，完成第四次混合。整个过程十分短暂，混合液体连续、快速地改变流向，使得液体的混合速度更快、效果更好。
本发明可用于己内酰胺的生产，在已内酰胺的生产过程中，环己酮肟与发烟硫酸在120℃下进行贝克曼重排反应，该反应是一个快速、强放热反应，重排反应后的反应循环液与环己酮肟必须在最短的时间内充分混合，混合效果差会导致局部过热，副反应加剧，将直接影响重排反应的质量。
使用本发明的新型静态混合器时，第一液体为反应循环液，第二液体为环己酮肟，反应循环液与环己酮肟的流量分别为200m3/h和8m3/h；文丘里管1的喉部2直径为60mm，第二液体分布孔5直径为3mm,孔数为30个，固定轴上安装有3个导流叶轮，每个导流叶轮上安装有5片导向叶片，反射托盘9上安装了5片导流板10，导流板10的高度为50mm，连接板11为5块，与反射托盘9半径的夹角为45°。
反应循环液和环己酮肟在喉部2进行第一次混合后，向下与导流叶轮7的导向叶片8发生撞击，完成第二次混合；继续向下与反射托盘9发生撞击，完成第三次混合；最后与连接板11发生撞击，完成第四次混合。
重排反应的质量用重排产物转位脂质量来衡量，转位脂滴定值是衡量转位脂质量简单、易测量的指标。滴定值是通过0.1mol/L的KMnO4溶液对转位脂进行滴定，正常滴定值在1.7ml/mg左右，滴定值越大说明转位脂中还原性杂质含量越高，重排反应过程中副反应越多。
采用该新型静态混合器及以上设定参数进行制备，工艺条件稳定后测得重排产物转位脂滴定值由原来的1.7ml/mg左右下降至0.8～1.0ml/mg，后续己内酰胺精制过程所得杂质大大减少，每吨己内酰胺消耗环己酮肟明显下降。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种新型静态混合器，其特征在于，包括：文丘里管（1）、第二液体入口（3）、第二液体分布环（4）、固定轴（6）、导流叶轮（7）、反射托盘（9）、导流板（10）和连接板（11）；所述文丘里管（1）中部设有喉部（2），第一液体流经文丘里管（1）；所述第二液体入口（3）与第二液体分布环（4）垂直连通设置，第二液体从第二液体入口（3）流入第二液体分布环（4）中，第二液体分布环（4）紧密围绕喉部（2）设置；所述喉部（2）设有两个以上的第二液体分布孔（5），第二液体分布环（4）中的第二液体通过第二液体分布孔（5）与第一液体在喉部（2）混合；所述文丘里管（1）下方设有固定轴（6），固定轴（6）垂直安装在圆弧碗形的反射托盘（9）上，文丘里管（1）、固定轴（6）和反射托盘（9）均同轴设置，其中，固定轴（6）由上至下串联安装有一个以上的导流叶轮（7），反射托盘（9）上安装有两个以上的导流板（10）；所述第二液体分布环（4）和反射托盘（9）之间均匀连接设置有多个连接板（11）。
2.如权利要求1所述的一种新型静态混合器，其特征在于：每个导流叶轮（7）均具备两个以上的导向叶片（8），任意相邻的两个导流叶轮（7）的导向叶片（8）具备相反的扭曲方向。
3.如权利要求2所述的一种新型静态混合器，其特征在于：所述导流板（10）垂直安装在反射托盘（9）上，导流板（10）的弯曲方向与紧邻的导流叶轮（7）的导向叶片（8）的扭曲方向相反。
4.如权利要求3所述的一种新型静态混合器，其特征在于：所述连接板（11）与反射托盘（9）的半径呈0～90°的夹角，连接板（11）的偏转方向与导流板（10）的弯曲方向相反。
5.一种采用如权利要求1-4中任一所述的静态混合器的混合方法，其特征在于：
所述第一液体为环己酮肟和发烟硫酸重排反应后的反应循环液，反应循环液的流量为200m³/h；所述第二液体为环己酮肟，环己酮肟的流量为8 m³/h；所述喉部（2）直径为60mm，所述第二液体分布孔（5）直径为3mm，数量为30个，所述固定轴（6）上安装有3个导流叶轮（7），每个导流叶轮（7）上安装有5片导向叶片（8），所述反射托盘（9）上安装了5片导流板（10），导流板（10）高度为50mm，所述连接板（11）为5块，与反射托盘（9）半径的夹角为45°；
反应循环液和环己酮肟在喉部（2）进行第一次混合后，向下与导流叶轮（7）的导向叶片（8）发生撞击，完成第二次混合；继续向下与反射托盘（9）发生撞击，完成第三次混合；最后与连接板（11）发生撞击，完成第四次混合。
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