CN109939581A - 静态混合器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种静态混合器，涉及混合器技术领域，该静态混合器包括：支架、紧固机构和混合机构；混合机构与支架连接；混合机构包括前端盖、反应片和后端盖；前端盖和所述后端盖之间设置多个依次抵接的反应片；多个反应片的第一抵接侧分别设置有反应通道，多个反应通道按照介质流动方向依次连通；紧固机构使前端盖和后端盖夹紧多个所述反应片。本发明提供的静态混合器结构简单，所有的反应通道均在设备内部，有效了避免了管道泄露的风险，也减少了零件及备件的数量。利用紧固机构，使前端盖和后端盖夹紧多个反应片，有效防止静态混合器在压力较高的使用工况下，反应片发生变形鼓包而导致的反应通道串液或泄露的事故。

Description

静态混合器

技术领域

本发明涉及混合器技术领域，具体涉及一种静态混合器。

背景技术

目前，对于静态混合器的需求，不仅是传热、传质性能上的需求，还要能实现从实验室到工业化级别的通量方法，为保证同样的传质传热效果，通道尺寸不能无限放大，通道的放大必定会造成压降的增大，因此大通量的静态混合器必须要有较好的耐压效果，但是，现有的静态混合器并不能达到上述要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种静态混合器，该静态混合器可以解决现有技术的上述不足，具有大通量、耐压性好的特点。

基于上述目的，本发明提供的静态混合器，包括：支架、紧固机构和混合机构；所述混合机构与所述支架连接；

所述混合机构包括前端盖、反应片和后端盖；

所述前端盖和所述后端盖之间设置多个依次抵接的所述反应片；

多个所述反应片的第一抵接侧分别设置有反应通道，多个反应通道按照介质流动方向依次连通；

所述紧固机构使所述前端盖和所述后端盖夹紧多个所述反应片。

进一步的，所述反应片设置有与反应通道连通的第一输入通道和第一输出通道，并且，所述第一输入通道和所述第一输出通道沿所述反应片的厚度方向贯穿所述反应片，所述第一输入通道设置在反应通道的进液端，所述第一输出通道设置在所述反应通道的排液端。

进一步的，相邻两个所述反应通道中，一个反应通道的第一输出通道与另一个反应通道的第一输入通道相连通。

进一步的，所述反应通道设置为迂回结构。

进一步的，所述前端盖、反应片和后端盖的材质均为聚四氟乙烯材质或者金属材质。

进一步的，所述前端盖、反应片和后端盖采用平板结构。

进一步的，所述反应片的第二抵接侧设置有换热通道，相邻所述反应片之间分别设置隔板，使相邻的所述换热通道和所述反应通道相互隔离。

进一步的，所述反应片上设置有与换热通道连通的第二输入通道和第二输出通道；所述第二输入通道设置在换热通道的进液端，所述第二输出通道设置在所述换热通道的排液端。

进一步的，所述前端盖正对所述反应片的一侧设置有换热通道，所述前端盖与所述反应片的第一抵接侧之间设置隔板，使换热通道与所述前端盖上的反应通道相互隔离，并且，所述隔板设置有介质导通通道，所述介质导通通道贯穿所述隔板，所述介质导通通道使相对的所述第一输出通道和第一输出通道之间导通。

进一步的，所述后端盖正对所述反应片的一侧设置有反应通道，所述后端盖与所述反应片的第二抵接侧之间设置隔板，使换热通道与所述反应通道相互隔离。

进一步的，所述换热通道内设置有扰流结构，所述扰流结构包括多个扰流片。

进一步的，所述隔板采用聚四氟乙烯材质或者金属材质。

进一步的，所述静态混合器包括液体输入管道和液体输出管道，所述液体输入管道通过多跟支管分别与相对应的所述第二输入通道连通，所述液体输出管道通过多跟支管分别与相对应的所述第二输出通道连通。

进一步的，所述支架包括定位连接杆和至少两个支撑板；所述支撑板之间通过多个定位连接杆相连接；所述定位连接杆还用于穿接所述前端盖、所述反应片和所述后端盖。

进一步的，所述混合机构的两侧分别设置有紧固机构；所述紧固机构分别用于对所述前端盖和所述后端盖施加压力。

进一步的，所述紧固机构包括压紧杆和挤压盘；

所述压紧杆与所述支架连接，并能够相对支架移动，所述压紧杆的一端部与所述挤压盘接触，所述挤压盘用于对所述前端盖和所述后端盖施加压力。

进一步的，所述挤压盘上设置有限位槽，所述压紧杆的端部插接在所述限位槽内。

进一步的，所述挤压盘沿所述压紧杆的轴线的截面为梯形面；所述梯形面的大端面与所述混合机构接触。

进一步的，所述压紧杆与所述支架螺纹连接。

采用上述技术方案，本发明提供的静态混合器的技术效果有：

1、前端盖和后端盖之间设置多个依次抵接的反应片；多个反应片的第一抵接侧分别设置有反应通道，多个反应通道按照介质流动方向依次连通；反应通道可以应用于气体与气体、气体与液体及液体与液体的混合，还可以应用于均相及非均相介质的混合，层流或湍流状态的多股流体混合，尤其适用于强酸，强碱及各种有机溶剂的混合。

2、利用紧固机构，使前端盖和后端盖夹紧多个反应片，对前端盖、后端盖中间夹持的所有反应片形成的挤压力，有效防止静态混合器在压力较高的使用工况下，反应片中间发生变形鼓包而导致的反应通道串液或泄露的事故。

3、本发明提供的静态混合器结构简单，不含任何外置的管道，所有的反应通道均在设备内部，有效了避免了管道泄露的风险，也减少了零件及备件的数量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的静态混合器的第一种结构示意图；

图2为反应片的第一抵接面的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的静态混合器的第二种结构示意图；

图4为反应片的第二抵接面的结构示意图；

图5为图4中A-A处剖视图；

图6为隔板的结构示意图；

图7为支架的结构示意图；

图8为支撑板的结构示意图；

图9为紧固机构的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的静态混合器的第三种结构示意图(省略支架和紧固机构)。

附图标记：100-支架；110-定位连接杆；120-支撑板；200-紧固机构；210-压紧杆；220-挤压盘；300-混合机构；310-前端盖；320-反应片；321-反应通道；322-第一输入通道；323-第一输出通道；324-换热通道；325-第二输入通道；326-第二输出通道；327-扰流片；330-后端盖；340-隔板；341-介质导通通道；400-液体输入管道；500-液体输出管道。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1和图2所示，本发明实施例提供的静态混合器，包括：支架100、紧固机构200和混合机构300。

支架100起到支撑作用，混合机构300起到容纳反应介质的作用，混合机构300与支架100连接；

其中，混合机构300包括前端盖310、反应片320和后端盖330；

前端盖310和后端盖330之间设置多个依次抵接的反应片320；

多个反应片320的第一抵接侧分别设置有反应通道321，也就是说，相邻的两个反应通道321之间，其中一个反应片320的第一抵接侧的反应通道321与另一个反应片320的第二抵接侧接触，通过另一个反应片320的第二抵接侧进行密封；而最前端的反应片320则通过前端盖310进行密封；这里需要说明的是，反应片320的第一抵接侧和第二抵接侧处于反应片320的相对侧；

并且，多个反应通道321按照介质流动方向依次连通；

紧固机构200分别对前端盖310和后端盖330施加压力，使前端盖310和后端盖330夹紧多个反应片320。

本发明提供的静态混合器，相比于现有技术中的静态混合器，至少具有以下技术效果：

1、前端盖310和后端盖330之间设置有多个依次抵接的反应片320；多个反应片320的第一抵接侧分别设置有反应通道321，多个反应通道321按照介质流动方向依次连通；反应通道321可以应用于气体与气体、气体与液体及液体与液体的混合，还可以应用于均相及非均相介质的混合，层流或湍流状态的多股流体混合，尤其适用于强酸，强碱及各种有机溶剂的混合。

2、利用紧固机构200，使前端盖310和后端盖330夹紧多个反应片320，对前端盖310、后端盖330中间夹持的所有反应片320形成的挤压力，有效防止静态混合器在压力较高的使用工况下，反应片320中间发生变形鼓包而导致的反应通道321串液或泄露的事故。

3、本发明提供的静态混合器结构简单，不含任何外置的管道，所有的反应通道321均在设备内部，有效了避免了管道泄露的风险，也减少了零件及备件的数量。

本发明的实施方案中，反应片320设置有与反应通道321连通的第一输入通道322和第一输出通道323，并且，第一输入通道322和第一输出通道323沿反应片320的厚度方向贯穿反应片320，第一输入通道322设置在反应通道321的进液端，用于向进液端输入介质，第一输出通道323设置在反应通道321的排液端，用以排放拍液端排出的介质。具体应用时，反应通道321的进液端远离与反应通道321的排液端；并且，相邻的两个反应片320之间，其中第一个反应片320的第一输入通道322和第一输出通道323，与第二个反应片320的第一输入通道322和第一输出通道323的位置不同，即，第一个反应片320的第一输出通道323的方位与第二个反应片320的第一输入通道322的方位相同，以此类推，多个反应片320按照上述方式依次连通。

本发明的实施方案中，反应通道321可以为不同类型的首尾相连的通道，以反应通道321设置为迂回结构为例，第一片反应片320的反应介质从第一输入通道322进入到反应通道321，沿第一输出通道323流出第一片反应片320，进入到第二片反应片320，第二片反应片320的第一输入通道322位置对应第一片反应片320的第一输出通道323，流体流过第二片反应片320再进入下一片反应片320，以此类推，最终实现使反应介质流通多个反应片320，延长了介质在反应通道321内的停留时间，提高了介质的混合效果。

考虑到，目前市面上的静态混合器或其他反应器大多采用金属材质或玻璃材质的，由于材质自身条件的限制，金属材质很难同时耐强酸强碱的腐蚀，而玻璃材质本身属于脆性材料，其受力性能不好，承压一般在1MPa以下，适用范围同样受到限制，而目前对于静态混合器的使用需求，本发明实施例中，其中的前端盖310、反应片320和后端盖330均采用聚四氟乙烯材质。

本实施例中组成静态混合器所有元件均采用聚四氟乙烯材质，使得静态混合器的适用范围更广，具有以下优点：

1.耐温范围广：使用工作温度范围从-196到250摄氏度。

2.耐腐蚀性强：耐强酸强碱及各种腐蚀性的有机溶剂。

3.各种介质不易粘附：聚四氟乙烯是固体材料中表面张力最小的材料，因此静态混合器内不易粘附任何介质，无需经常清洗。

4.耐磨和润滑性好：静态混合器内的介质通常是一刻不停的流动，如果流速快，时间长了很容易对静态混合器内部的结构产生磨损的情况，本发明中采用的聚四氟乙烯材质耐磨性能远高于金属和玻璃，且润滑性好，因此不会产生磨损的情况，使用寿命更长。

这里需要说明的是，上述的聚四氟乙烯材质还可以采用其他非金属或者金属材质进行替代。

本申请技术方案中，前端盖310、反应片320和后端盖330均采用平板结构，从而方便上述各个部件进行叠加装配。

在组装时，要求前端盖310及反应片320上未设置反应通道321的位置完全贴合，进而避免反应通道321内介质泄露。

如图3、图4、图5和图6所示，本申请技术方案中，反应片320的第二抵接侧(与第一抵接侧相对)设置有换热通道324，换热通道324覆盖反应片320的第一抵接侧的整个反应通道321的面积范围，相邻反应片320之间分别设置隔板340，隔板340的作用是使相邻的换热通道324和反应通道321相互隔离。起到间隔换热介质和反应介质的目的，并且，隔板340设置有介质导通通道341(请参照图6)，介质导通通道341贯穿隔板340，介质导通通道341使相对的第一输出通道322和第一输出通道323之间导通，隔板340优选采用聚四氟乙烯，当然，还可以采用其他非金属或者金属材质进行替代。

采用上述结构的反应片320，第一抵接侧设置反应通道321，第二抵接侧设置换热通道324，在不影响到介质反应的情况下，相当于对反应片320增加了双面换热功能，可以保证流体在混合过程不会积聚过多热量而对整个设备造成破坏。

本实施例中的静态混合器在应用过程中，当混合过程中产生一些热量，需要降温的时候，则开启换热通道324的换热功能。

本发明实施例中静态混合器，适用于气体与气体、气体与液体及液体与液体的混合，同时可以应用于均相及非均相介质的混合，层流或湍流状态的多股流体混合。而且，对于一些流体，在混合的过程中，可能会吸收或放出巨大热量，因此在静态混合器的基础上，增加了换热功能，为介质混合提供一个恒温环境，保证了静态混合器的安全性和产品的纯度，且通过对反应片320的数量叠加调整，使静态混合器的年通量可达上万吨，压力可达10MPa。

本申请技术方案中，反应片320上设置有与换热通道324连通的第二输入通道325和第二输出通道326；第二输入通道325设置在换热通道324的进液端，用于向换热通道324内输入换热介质，第二输出通道326设置在换热通道324排液端，用于输出换热介质。

本申请技术方案中，为了对前端盖310进行合理利用，在前端盖310正对反应片320的一侧也设置有换热通道324，前端盖310与反应片320的第一抵接侧(即反应通道321)之间设置隔板340，使换热通道324与前端盖310上的反应通道321相互隔离。此外，在前端盖310上也设置相应的换热输入通道和换热输出通道，在前端盖上还设置与换热输入通道连通的第三输入通道311，第三输入通道311用于外界设备向反应通道中注入混合介质，在与后端盖最靠近的反应片上设置第三输出通道328，第三输出通道328与第一输出通道323连通，用于排出混合后的介质。

本申请技术方案中，在上述的换热通道324内设置有扰流结构，扰流结构包括多个扰流片327。扰流片327优选设置为波浪状，在换热通道324内，自输入通道(即第二输入通道325及换热输入通道)至输出通道(即第二输出通道326及换热输出通道)方向延伸，通过设置扰流结构，使反应片320增强传热效果。另外，换热通道324的进出口(即第二输入通道325、第二输出通道326、换热输入通道、换热输出通道)的位置应当避开反应通道321的进出口(即第二输入通道325及第二输出通道326)位置，目的是，避免换热介质与反应介质的相互干扰，或者发生串液或者泄露的状况。

本申请技术方案中，为了对后端盖330进行合理利用，在后端盖330正对反应片320的一侧设置有反应通道321，后端盖330与相对应的反应片320的第二抵接侧之间设置隔板340，使换热通道324与反应通道321相互隔离。

如图10所示，本申请技术方案中提供的静态混合器，还包括液体输入管道400和液体输出管道500；液体输入管道400通过多跟支管分别与相对应的第二输入通道325连通，液体输出管道500通过多跟支管分别与相对应的第二输出通道326连通。该技术方案中，通过液体输入管道400和液体输出管道500可以实现对换热通道324中的换热介质进行传输，并且，液体输入管道400和液体输出管道500外接换热装置，实现换热介质的循环。

如图7、图8所示，本申请技术方案中，支架100包括定位连接杆110和至少两个支撑板120；至少两个支撑板120之间通过多个定位连接杆110相连接；定位连接杆110还用于穿接前端盖310、反应片320和后端盖330，从而使前端盖310、反应片320和后端盖330与支架100连接在一起。

以设置两个支撑板120、四个连接杆为例，其中，板状结构的前端盖310、隔板340、反应片320、后端盖330的四个角分别开有与定位连接杆110尺寸相对应的通孔，便于将四个定位连接杆110插入到所有的板状结构中。

另外，参照图1和图3所示，混合机构300的两侧分别设置有紧固机构200；紧固机构200分别用于对前端盖310和后端盖330施加压力，进而使前端盖310、反应片320和后端盖330相互夹紧在一起。

一个实施方案中，如图9所示，紧固机构200包括压紧杆210和挤压盘220；

压紧杆210与支架100连接，并能够相对支架100移动，压紧杆210的一端部与挤压盘220接触，挤压盘220用于对前端盖310和后端盖330施加压力。

优选地，挤压盘220上设置有限位槽，压紧杆210的端部插接在限位槽内，限位槽的作用是在压紧杆210移动过程中，挤压盘220始终不会脱离压紧杆210。

优选地，挤压盘220沿压紧杆210的轴线的截面为梯形面；梯形面的大端面与混合机构300接触。从而增加与混合机构300的前端盖310和后端盖330的接触面积，提高对前端盖310和后端盖330对反应片320和隔板340的夹紧力。

优选地，压紧杆210与支架100螺纹连接。

本实施例中提供的静态混合器的安装方法为：

将定位连接杆110依次穿入各个前端盖310、隔板340、反应片320、后端盖330中，用于定位；

将定位连接杆110的两端穿入支撑板120中，然后用螺母进行固定，形成框架结构；

将压紧杆210从支撑板120外侧，沿支撑板120中心的螺纹，向前端盖310或后端盖330侧拧动，挤压盘220放置在前端盖310、后端盖330与压紧杆210的中间，随着压紧杆210的不断拧紧，挤压盘220被牢牢的压在前端盖310、后端盖330上，对前端盖310、后端盖330中间夹持的所有隔板340和反应片320形成挤压力，且挤压力覆盖面积覆盖了接近整个反应片320，可有效防止静态混合器在压力较高的使用工况下，发生反应片320中间变形鼓包而导致的反应通道321串液或泄露的事故。

本实施例提供的静态混合器中，，整个反应通道321和换热通道324均包含在设备内部，不含任何接管，便于保温和防泄露，两端的紧固机构200提高了静态混合器的耐压性能，便于在高通量高压力的工艺条件下使用。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (14)

1.一种静态混合器，其特征在于，包括：支架、紧固机构和混合机构；所述混合机构与所述支架连接；

所述混合机构包括前端盖、反应片和后端盖；

所述前端盖和所述后端盖之间设置多个依次抵接的所述反应片；

多个所述反应片的第一抵接侧分别设置有反应通道，多个反应通道按照介质流动方向依次连通；

所述紧固机构使所述前端盖和所述后端盖夹紧多个所述反应片。

2.根据权利要求1所述的静态混合器，其特征在于，所述反应片设置有与反应通道连通的第一输入通道和第一输出通道，并且，所述第一输入通道和所述第一输出通道沿所述反应片的厚度方向贯穿所述反应片，所述第一输入通道设置在反应通道的进液端，所述第一输出通道设置在所述反应通道的排液端。

3.根据权利要求2所述的静态混合器，其特征在于，相邻两个所述反应通道中，一个反应通道的第一输出通道与另一个反应通道的第一输入通道相连通。

4.根据权利要求1所述的静态混合器，其特征在于，所述前端盖、反应片和后端盖的材质均为聚四氟乙烯材质或金属材质。

5.根据权利要求2所述的静态混合器，其特征在于，所述反应片的第二抵接侧设置有换热通道，相邻所述反应片之间分别设置隔板，使相邻的所述换热通道和所述反应通道相互隔离，并且，所述隔板设置有介质导通通道，所述介质导通通道贯穿所述隔板，所述介质导通通道使相对的所述第一输出通道和第一输出通道之间导通。

6.根据权利要求5所述的静态混合器，其特征在于，所述反应片上设置有与换热通道连通的第二输入通道和第二输出通道；所述第二输入通道设置在换热通道的进液端，所述第二输出通道设置在所述换热通道的排液端。

7.根据权利要求5所述的静态混合器，其特征在于，所述前端盖正对所述反应片的一侧设置有换热通道，所述前端盖与所述反应片的第一抵接侧之间设置隔板，使换热通道与所述前端盖上的反应通道相互隔离。

8.根据权利要求5所述的静态混合器，其特征在于，所述后端盖正对所述反应片的一侧设置有反应通道，所述后端盖与所述反应片的第二抵接侧之间设置隔板，使换热通道与所述反应通道相互隔离。

9.根据权利要求5-8任一项所述的静态混合器，其特征在于，所述换热通道内设置有扰流结构，所述扰流结构包括多个扰流片。

10.根据权利要求5所述的静态混合器，其特征在于，所述隔板采用聚四氟乙烯材质或者金属材质。

11.根据权利要求6所述的静态混合器，其特征在于，所述静态混合器包括液体输入管道和液体输出管道，所述液体输入管道通过多跟支管分别与相对应的所述第二输入通道连通，所述液体输出管道通过多跟支管分别与相对应的所述第二输出通道连通。

12.根据权利要求1所述的静态混合器，其特征在于，所述支架包括定位连接杆和至少两个支撑板；所述支撑板之间通过多个定位连接杆相连接；所述定位连接杆还用于穿接所述前端盖、所述反应片和所述后端盖。

13.根据权利要求1所述的静态混合器，其特征在于，所述混合机构的两侧分别设置有紧固机构；所述紧固机构分别用于对所述前端盖和所述后端盖施加压力。

14.根据权利要求13所述的静态混合器，其特征在于，所述紧固机构包括压紧杆和挤压盘；

所述压紧杆与所述支架连接，并能够相对支架移动，所述压紧杆的一端部与所述挤压盘接触，所述挤压盘用于对所述前端盖和所述后端盖施加压力。