CN106492728B - 用于快速分子级混合的高效反应器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于快速分子级混合的高效反应器，包括圆筒状外壳、转子、定子和主传动轴，在圆筒状外壳上设置有出料口，圆筒状外壳端壁的中心设置有第一进料管，其特征是位于圆筒状外壳内的第一进料管的末端通过轴封与转子的中空部分密封连接；在第一级最内圈定子齿和次内圈定子齿之间的是内部为中空结构的进料转子齿，进料转子齿的中空部分与第一进料管相通；进料转子齿上设置有出料孔，出料孔为多孔或线形结构；环绕第一进料管设置有第二进料管。本发明的高效反应器能够有效的实现物料的快速分子级均匀混合，特别适用于一些快速反应，有效地提高目标产物的收率和质量；能用于材料的制备过程，特别是纳米材料的制备，有效地控制反应结晶过程。

Description

用于快速分子级混合的高效反应器
技术领域
本发明涉及用于快速分子级混合的高效反应器。
背景技术
根据混合尺度的不同，混合可以分为宏观混合、介观混合和微观混合。微观混合属于分子级别的混合，其混合程度的好坏直接对目标产物的收率和产品的质量产生重要的影响。
对于一些混合过程比较敏感的快速竞争反应，微观混合的好坏直接影响最终产品的收率。比如氮偶合反应，光气化反应，硝化反应等。专利US 4851571、WO 2009/002900 A2、CN101708438A、CN104496851A、CN104496852A、CN204125404U、CN104402766A、CN204125405U、CN201791525U、CN101612547A和CN101716486A中都公开了几种用于快速竞争反应的反应器，特别适用于制备甲苯二异氰酸酯。所述的专利技术应用于快速竞争反应时都能起到一个较好的强化效果，然而原料在进入到高度湍动区(超重力的旋转填料和高剪切的剪切间隙)之前，虽经过撞击，但在非高度湍动区(进口区域)仍存在混合不均的可能性，会降低目标产物的收率和产品的质量。另一方面，微通道反应器应用于有固体生成的快速反应时，由于通道狭窄，容易发生堵塞，也需要进一步的完善。
微观混合对材料的制备产生重要的影响，混合的好坏直接影响材料的品质。例如，碳酸钙的制备过程。文石型碳酸钙是一种新型的填充材料，具有高的力学性能、良好的表面光洁度以及优良的加工流动性等优点，受到广泛的关注。实用新型专利CN1100067和CN100537421C中公开的用于制备轻质碳酸钙的方法，只获得普通碳酸钙，附加值较低。该制备工艺需要进一步的优化与完善。
微观混合对纳米材料的制备能够产生重要的影响。正极材料是锂离子电池的核心，其中磷酸铁锂作为一种最有前景的正极材料受到越来越多的关注。磷酸铁锂前驱体的制备过程中，微观混合程度的好坏能够很大程度决定纳米材料的尺寸和晶形。
因此，综合考虑以上几方面，实现分子级别的快速混合将对目标产物的收率和产品的质量产生重要的影响，因此有必要进一步的设计和优化反应器，开发能够实现快速分子级混合的高效反应器。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种用于快速分子级混合的高效反应器。
本发明的第二个目的是提供第二种用于快速分子级混合的高效反应器。
本发明的技术方案如下：
一种用于快速分子级混合的高效反应器，包括圆筒状外壳7、转子3、定子5和主传动轴 6，在圆筒状外壳上设置有出料口8，圆筒状外壳端壁11的中部贯穿设置有第一进料管1，第一级转子基座9和第一级最内圈转子齿2的内部为中空结构，第一级最内圈转子齿2的中空空间与第一级转子基座9的中空空间连通，第一级转子基座中部设置有进料接管12，进料接管12与第一进料管1位于圆筒状外壳内的末端通过轴封4连接，第一级最内圈转子齿2上设置有出料孔13，在圆筒状外壳端壁11上、环绕第一进料管设置有第二进料管10。
采用此种反应器，可以在第一级定转子间形成均匀的物料面分布，缩短混合距离，加快分子级混合。
另一种用于快速分子级混合的高效反应器，包括圆筒状外壳27、转子23、定子25和主传动轴26，在圆筒状外壳上设置有出料口28，圆筒状外壳端壁31的中部贯穿设置有第一进料管21，第一级转子基座29和第一级最内圈转子齿22的内部为中空结构，第一级最内圈转子齿22的中空空间与第一级转子基座29的中空空间连通，第一级转子基座中部设置有进料接管32，进料接管32与第一进料管21位于圆筒状外壳内的末端通过轴封24连接，第一级最内圈转子齿22上设置有第一出料孔33；圆筒状外壳端壁31和第一级最内圈定子齿30为中空结构，圆筒状外壳端壁31的中空空间与第一级最内圈定子齿的中空空间连通，第二进料管20设置在圆筒状外壳端壁31上，与圆筒状外壳端壁31的中空空间连通，第一级最内圈定子齿30上设置有第二出料孔35。
通过定子进料与转子进料的高速撞击，达到更快的分子级混合。
使用本发明的用于快速分子级混合的高效反应器，能够有效地实现物料的快速分子级均匀混合，一方面，特别适用于一些快速反应，有效地提高目标产物的收率和质量；另一方面，能够用于材料的制备过程，特别是纳米材料的制备，有效地控制反应结晶过程。本发明的反应器加工简单，设备投资费用低。
附图说明
图1为用于快速分子级混合的高效反应器结构示意图。
图2为图1反应器中一种第一级最内圈转子齿和次内圈转子齿示意图。
图3为图1反应器中另一种第一级最内圈转子齿和次内圈转子齿示意图。
图4为第二种用于快速分子级混合的高效反应器结构示意图。
图5为图4反应器一种第一级最内圈转子齿和次内圈转子齿示意图。
图6为图4反应器中另一种第一级最内圈转子齿和次内圈转子齿示意图。
图7为图4反应器中一种第一级最内圈定子齿和次内圈定子齿示意图。
图8为图4反应器中另一种第一级最内圈定子齿和次内圈定子齿示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
一种用于快速分子级混合的高效反应器，见图1、图2和图3，包括圆筒状外壳7、转子 3、定子5和主传动轴6，在圆筒状外壳上设置有出料口8，圆筒状外壳端壁11的中部贯穿设置有第一进料管1，第一级转子基座9和第一级最内圈转子齿2的内部为中空结构，第一级最内圈转子齿2的中空空间与第一级转子基座9的中空空间连通，第一级转子基座中部设置有进料接管12，进料接管12与第一进料管1位于圆筒状外壳内的末端通过轴封4连接，第一级最内圈转子齿2上设置有出料孔13，在圆筒状外壳端壁11上、环绕第一进料管设置有第二进料管10。
所述出料孔13的孔结构可以为圆形孔(图2)、线形孔(图3)或其他形式的孔型。
所述出料孔13可以为单孔结构(图2和图3)或者是多孔结构。
采用所述孔结构可以在第一级定转子间形成均匀的物料面分布，缩短混合距离，加快分子级混合。
每个出料口的物料流速为1～30m/s。
另一种用于快速分子级混合的高效反应器，见图4、图5、图6、图7和图8，包括圆筒状外壳27、转子23、定子25和主传动轴26，在圆筒状外壳上设置有出料口28，圆筒状外壳端壁31的中部贯穿设置有第一进料管21，第一级转子基座29和第一级最内圈转子齿22的内部为中空结构，第一级最内圈转子齿22的中空空间与第一级转子基座29的中空空间连通，第一级转子基座中部设置有进料接管32，进料接管32与第一进料管21位于圆筒状外壳内的末端通过轴封24连接，第一级最内圈转子齿22上设置有第一出料孔33；圆筒状外壳端壁31 和第一级最内圈定子齿30为中空结构，圆筒状外壳端壁31的中空空间与第一级最内圈定子齿的中空空间连通，第二进料管20设置在圆筒状外壳端壁31上，与圆筒状外壳端壁31的中空空间连通，第一级最内圈定子齿30上设置有第二出料孔35。
所述第一出料孔33的孔结构可以为圆形孔(图5)、线形孔(图6)或其他形状的孔型。
所述第一出料孔33可以为单孔结构(图5和图6)或者是多孔结构。
所述第二出料孔35的孔结构可以为圆形孔(图7)、线形孔(图8)或其他形状的孔型。
所述第二出料孔35可以为单孔结构(图7和图8)或者是多孔结构。
采用所述孔结构可以使定子进料与转子进料进行高速撞击，达到更快的分子级混合。
每个出料口的物料流速为1～30m/s。

Claims (2)

1.一种用于快速分子级混合的高效反应器，包括圆筒状外壳(7)、转子(3)、定子(5)和主传动轴(6)，在圆筒状外壳上设置有出料口(8)，圆筒状外壳端壁(11)的中部贯穿设置有第一进料管(1)，其特征是第一级转子基座(9)和第一级最内圈转子齿(2)的内部为中空结构，第一级最内圈转子齿(2)的中空空间与第一级转子基座(9)的中空空间连通，第一级转子基座中部设置有进料接管(12)，进料接管(12)与第一进料管(1)位于圆筒状外壳内的末端通过轴封(4)连接，第一级最内圈转子齿(2)上设置有出料孔(13)，在圆筒状外壳端壁(11)上、环绕第一进料管设置有第二进料管(10)。
2.一种用于快速分子级混合的高效反应器，包括圆筒状外壳(27)、转子(23)、定子(25)和主传动轴(26)，在圆筒状外壳上设置有出料口(28)，圆筒状外壳端壁(31)的中部贯穿设置有第一进料管(21)，其特征是第一级转子基座(29)和第一级最内圈转子齿(22)的内部为中空结构，第一级最内圈转子齿(22)的中空空间与第一级转子基座(29)的中空空间连通，第一级转子基座中部设置有进料接管(32)，进料接管(32)与第一进料管(21)位于圆筒状外壳内的末端通过轴封(24)连接，第一级最内圈转子齿(22)上设置有第一出料孔(33)；圆筒状外壳端壁(31)和第一级最内圈定子齿(30)为中空结构，圆筒状外壳端壁(31)的中空空间与第一级最内圈定子齿的中空空间连通，第二进料管(20)设置在圆筒状外壳端壁(31)上，与圆筒状外壳端壁(31)的中空空间连通，第一级最内圈定子齿(30)上设置有第二出料孔(35)。
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