CN106693857B - 一体式反应器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一体式反应器，包括带有进料口和出料口的壳体，所述壳体侧壁设有若干折流板和旁侧搅拌桨，至少有一个旁侧搅拌桨位于两个相邻折流板之间；所述旁侧搅拌桨的中心轴以及折流板均向物料流动方向倾斜。本发明的一体式反应器同时设置折流板和旁侧搅拌桨，结合两者的优点，兼有塔式反应器和管式反应器的优势，物料混合均匀，无滞留死角，且物料停留时间长，反应效果好。

Description

一体式反应器

技术领域

本发明属于有机化工合成技术领域，具体是涉及一种一体式反应器。

背景技术

反应器是一种实现反应过程的设备，广泛应用于化工、炼油、冶金、轻工等工业部门。按照结构不同，常用的反应器主要有管式反应器、釜式反应器、有固体颗粒床层的反应器、喷射反应器等。其中管式反应器、釜式反应器反应最为广泛。

以染料为例，由于其使用量巨大，所以一般需要工业化大量生产，在工业化生产过程中，反应器是必不可少的反应设备。例如公开号为CN204034669U的专利文献公开了一种能够实现自动进出料的反应器单元，包括：带有第一进料口和第一出料口的进料管壳，该进料管壳内设有用于将物料从第一进料口送入进料管壳内的推进式进料搅拌桨；带有第二进料口和第二出料口的出料管壳，该出料管壳内设有用于将物料从第二出料口送出的推进式出料搅拌桨；所述的进料管壳的第一出料口和出料管壳的第二进料口通过转接管密封连通。利用该设备能够实现物料的自动进料和出料。该反应单元内除推进式进料搅拌桨和推进式出料搅拌桨外，没有设置额外的搅拌桨，一个反应单元很难满足反应需要，一般需要将多个反映单元串联使用。

公开号为CN 201746485 U的专利文献公开了一种间苯二胺连续水解制备间苯二酚的装置，其中采用了水解反应采用了塔式反应器，塔式反应器通过其内设置交错设置的折流板，间接的延长了物料的停留时间，但是由于折流板均与塔身垂直设置，所以，在折流板与塔身连接的部位容易物料堆积，出现反应死角。

发明内容

本发明提供了一种一体式反应器，该反应器兼有塔式反应器和管式反应器的优势，物料混合均匀，无滞留死角，且物料停留时间长，反应效果好。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：

一种一体式反应器，包括带有进料口和出料口的壳体，所述壳体侧壁设有若干折流板和旁侧搅拌桨，至少有一个旁侧搅拌桨位于两个相邻折流板之间；所述旁侧搅拌桨的中心轴以及折流板均向物料流动方向倾斜。

采用本发明技术方案，通过折流板可变相的增加物料停留时间，保持了塔式反应器的优势，同时，折流板向物料流动方向倾斜，避免物料在折流板与壳体连接处滞留。同时在两个相邻折流板之间设置旁侧搅拌桨，对折流板排出的物料进行进一步混合，同时对物料提供推动力。

作为优选，所述折流板与壳体侧壁之间的夹角为20-90度，所述旁侧搅拌桨与壳体侧壁之间的夹角为20-90度。作为进一步优选，所述折流板和旁侧搅拌桨与壳体侧壁之间的夹角为60-80度。作为更进一步优选，所述折流板与壳体侧壁之间的夹角为65-75度，所述旁侧搅拌桨与壳体侧壁之间的夹角为55-65度。采用上述技术方案，在避免积料死角的同时，进一步保证了物料的停留时间，保证反应充分。

作为优选，对于位于两个相邻折流板之间的旁侧搅拌桨，靠近进料口的折流板为进料折流板，靠近出料口的折流板为出料折流板，该旁侧搅拌桨与进料折流板分别与壳体内壁同一侧相对固定。采用该技术方案时，一方面，搅拌桨设置在进料折流板同侧，降低物料对搅拌轴的破坏作用，同时，对物料起到推动的作用，使得物料从进料折流板的出口顺利翻转至出料折流板的出口，避免物料发生堵塞。

作为优选，所述旁侧搅拌桨的桨叶靠近壳体中轴线设置。采用该技术方案，进一步提高搅拌桨的搅拌作用。

作为优选，所述壳体内设有溢流罐，溢流罐与壳体内壁之间留有溢流间隙。溢流罐的设置，对物料起到了混合作用，物料在溢流罐中完成混合，混合后的物料经过溢流间隙溢出。溢流罐设置的数量可根据需要确定，可设置一个或多个，设置的位置也可根据需要调整。

作为进一步优选，所述壳体靠近进料口的一端同轴设有进料搅拌桨；所述溢流罐为一个或多个，其中至少有一个溢流罐设置在靠近进料口处，所述进料搅拌桨上设有位于该溢流罐内的内桨叶。内桨叶的设置，进一步增强溢流罐内物料的混合。

作为进一步优选，所述进料搅拌桨底端穿过靠近进料口的溢流罐，该端端部同时设有位于该溢流罐外部的外桨叶。外桨叶主要用于对溢流出来的物料进一步混合。内桨叶和外桨叶可采用现有的多种结构。

作为优选，所述壳体内设置有V型集料板。V型集料板的设置，将周缘的物料收集到中心处，然后排出，进一步起到混匀的作用。V型集料板设置的数量可根据实际需要调整，设置的位置也可根据实际需要调整。对于圆形的壳体，所述V型集料板可采用倒锥形集料板。

作为进一步优选，所述V型集料板为一个或多个，至少有一个V型集料板靠近进料口设置，所述折流板和旁侧搅拌桨设置在该V型集料板与出料口之间。可将V型集料板与溢流罐配合设置，完成分料和集料的交替运行，提高物料停留时间的同时，进一步增强了物料混合。

作为优选，所述V型集料板上设有换热夹层；或者，所述V型集料板下方对应设有倒V型的热交换板。实现对V型集料板上物料的冷却和加热。比如对于需要冷却物料的场合，可在V型集料板上设置夹层结构，同时在夹层结构内通冷冻水。

作为优选，所述溢流罐上设有换热夹层。实现对溢流罐内物料的冷却和加热。比如对于需要冷却物料的场合，可在溢流罐上设置夹层结构，同时在夹层结构内通冷冻水。

作为优选，所述折流板或/和壳体上设有换热夹层。实现对折流板上物料的冷却和加热。比如对于需要冷却物料的场合，可在折流板上设置夹层结构，同时在夹层结构内通冷冻水。所述壳体上设有换热夹层。实现对壳体内物料的冷却和加热。比如对于需要冷却物料的场合，可在壳体外设置夹层结构，同时在夹层结构内通冷冻水。作为进一步优选，所述壳体外设有对所述换热夹层提供循环换热介质的换热单元。采用该技术方案，进一步提高换热效率。

V型集料板、溢流罐、折流板、壳体均设置换热夹层时，可全方面对反应器内物料进行冷却或者加热，提高加热或者冷却效果。

本发明中，旁侧搅拌桨和折流板设置的数量可根据实际需要确定和调整。

与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：

(1)本发明的一体式反应器同时设置折流板和旁侧搅拌桨，结合两者的优点，兼有塔式反应器和管式反应器的优势，物料混合均匀，无滞留死角，且物料停留时间长，反应效果好。

(2)本发明在壳体侧壁设置旁侧搅拌轴，在满足搅拌强度的前提下，降低了搅拌桨的轴向长度，省略另外的固定件对搅拌轴进行固定，同时，搅拌轴不易发生损坏。

(3)现有技术搅拌桨发生损坏时，必须停机检修，而本发明由于设置了多个旁侧搅拌桨，当其中一个旁侧搅拌桨发生损坏时，不影响反应器的整机运行，不需要停机检修，大大提高了生产效率。

(3)本发明在V型集料板、溢流罐、折流板、壳体上均可设置换热夹层，可全方面对反应器内物料进行冷却或者加热，提高了物料的加热或者冷却效果，特别是对于需要冷却的放热反应，大大提高了反应器的安全性。

附图说明

图1为本发明的一种一体式反应器的结构示意图。

图2为本发明的一种一体式反应器中搅拌桨的结构示意图。

上述附图中：

1、进料口；2、出料口；3、壳体；4、折流板；4a、进料折流板；4b、出料折流板；5、旁侧搅拌桨；6、进料搅拌桨；7、内桨叶；8、外桨叶；9、溢流罐；10、轴承架；11、V型集料板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明：

如图1所示，一种一体式反应器，包括带有进料口1和出料口2的壳体3，壳体侧壁设有若干折流板4和旁侧搅拌桨5，至少有一个旁侧搅拌桨位于两个相邻折流板4之间；旁侧搅拌桨5的中心轴以及折流板4均向物料流动方向倾斜。

进料口1设置在壳体3顶部，出料口2设置在壳体3底部，物料自上而下在重力和搅拌桨的双重作用下流动。壳体3顶部同轴设置有进料搅拌桨6。进料搅拌桨6上设有上下两组桨叶，即内桨叶7和外桨叶8，内桨叶7位于外桨叶8上方。

壳体3内靠近顶部的位置设有溢流罐9，溢流罐9与壳体内壁之间设有溢流间隙，进料搅拌桨6底部穿过溢流罐9底部，该端靠近端部安装有上述的外桨叶8，外桨叶8位于溢流罐9底部外侧。溢流罐的设置，对物料起到了混合作用，物料在溢流罐中完成混合，混合后的物料经过溢流间隙溢出。内桨叶7位于溢流罐9内，对溢流罐9内部的物料进行搅拌混合。进料搅拌桨6通过增强的轴承架10与壳体3内壁固定，进一步增强进料搅拌桨6转动过程中的稳定性。溢流罐9侧壁设有换热夹层，壳体3外同时设有对换热夹层进行换热介质输送的换热介质进料管和换热介质出料管，对于需要冷却的物料，换热介质为冷冻水。

溢流罐9下方，壳体3内壁固定有V型集料板11，V型集料板11上设有换热夹层，壳体3外同时设有对换热夹层进行换热介质输送的换热介质进料管和换热介质出料管，对于需要冷却的物料，换热介质为冷冻水。

V型集料板11下方分别设有三个上述的旁侧搅拌桨5和三个折流板4。三个旁侧搅拌桨5交错设置在壳体内壁两侧，三个折流板4同样交错设置在壳体内壁两侧。对于位于两个相邻折流板4之间的旁侧搅拌桨5，靠近进料口1的折流板为进料折流板4a，靠近出料口2的折流板为出料折流板4b，该旁侧搅拌桨5与进料折流板4a分别与壳体3内壁同一侧固定，实际安装时折流板4一般通过插接固定在壳体3侧壁，旁侧搅拌桨5一般通过轴承座与壳体3侧壁固定。搅拌桨5设置在进料折流板4a同侧，降低物料对搅拌轴的破坏作用，同时，对物料起到推动的作用，使得物料从进料折流板的出口翻转至出料折流板的出口，避免物料发生堵塞。同时，旁侧搅拌桨5桨叶所在的旋转平面与进料折流板4a出料口排出的物料的进料方向(近似从进料折流板4a的出料口指向出料折流板4b的出料口)基本保证一致，进一步避免物料发生堵塞等，同时节省了能耗。

本实施例中折流板4与壳体3侧壁之间的夹角为70度，旁侧搅拌桨5与壳体3侧壁之间的夹角为60度。作为选择，折流板4和旁侧搅拌桨5与壳体3侧壁之间的夹角为60-80度，可根据实际需要调整。旁侧搅拌桨5的桨叶靠近壳体中心轴设置。折流板4与旁侧搅拌桨5均设有换热夹层结构。壳体3外同时设有对换热夹层进行换热介质输送的换热介质进料管和换热介质出料管，对于需要冷却的物料，换热介质为冷冻水。

如图2所示，旁侧搅拌桨5为斜桨式结构，对物料起到推动作用，旁侧搅拌桨5搅拌轴的长度约300-500mm。侧搅拌桨5直径为200-300mm之间。侧搅拌桨5具体尺寸大小可根据实际需要确定。

本实施例中反应器实际运行时：

物料首先从进料口1进入壳体3内，物料首先收集与溢流罐9中，然后在内桨叶7的搅拌作用下进行初步混合；当物料盛满后，从溢流罐9的溢流间隙中排出，排出的物料在外桨叶8的作用下二次混合；溢流出来的物料进入到V型集料板11内，从V型集料板11中心的出料孔排出，在第一个旁侧搅拌桨5搅拌下进行进一步混合，进一步混合后的物料到达第一个折流板4的迎料面上，沿折流板4迎料面前行，然后从折流板4的出料口继续向下流动，然后依次经过第二个侧搅拌桨5的搅拌，第二个折流板4的折流作用，最终达到出料口。

采用本发明技术方案，通过折流板可变相的增加物料停留时间，保持了塔式反应器的优势，同时，折流板向物料流动方向倾斜，避免物料在折流板与壳体连接处滞留。同时在两个相邻折流板之间设置旁侧搅拌桨，对折流板排出的物料进行进一步混合，同时对物料提供推动力。

Claims (12)

1.一种一体式反应器，包括带有进料口和出料口的壳体，其特征在于：所述壳体侧壁设有一个或多个折流板和旁侧搅拌桨，至少有一个旁侧搅拌桨位于两个相邻折流板之间；所述旁侧搅拌桨的中心轴以及折流板均向物料流动方向倾斜；所述壳体内设有溢流罐，溢流罐与壳体内壁之间留有溢流间隙。

2.根据权利要求1所述的一体式反应器，其特征在于：所述折流板与壳体侧壁之间的夹角为20-90度，所述旁侧搅拌桨与壳体侧壁之间的夹角为20-90度。

3.根据权利要求1所述的一体式反应器，其特征在于：对于位于两个相邻折流板之间的旁侧搅拌桨，靠近进料口的折流板为进料折流板，靠近出料口的折流板为出料折流板，该旁侧搅拌桨与进料折流板分别与壳体内壁同一侧相对固定。

4.根据权利要求1所述的一体式反应器，其特征在于：所述旁侧搅拌桨的桨叶靠近壳体中轴线设置。

5.根据权利要求1所述的一体式反应器，其特征在于：所述壳体靠近进料口的一端同轴设有进料搅拌桨；所述溢流罐为一个或多个，其中至少有一个溢流罐设置在靠近进料口处，所述进料搅拌桨上设有位于该溢流罐内的内桨叶。

6.根据权利要求5所述的一体式反应器，其特征在于：所述进料搅拌桨底端穿过靠近进料口的溢流罐，该端端部同时设有位于该溢流罐外部的外桨叶。

7.根据权利要求1所述的一体式反应器，其特征在于：所述壳体内设置有V型集料板。

8.根据权利要求7所述的一体式反应器，其特征在于：所述V型集料板为一个或多个，至少有一个V型集料板靠近进料口设置，所述折流板和旁侧搅拌桨设置在该V型集料板与出料口之间。

9.根据权利要求7所述的一体式反应器，其特征在于：所述V型集料板上设有换热夹层；或者，所述V型集料板下方对应设有倒V型的热交换板。

10.根据权利要求1所述的一体式反应器，其特征在于：所述溢流罐上设有换热夹层。

11.根据权利要求1所述的一体式反应器，其特征在于：所述折流板或/和壳体上设有换热夹层。

12.根据权利要求9-11任一权利要求所述的一体式反应器，其特征在于：所述壳体外设有对所述换热夹层提供循环换热介质的换热单元。