CN112427000A - 一种高节能的多相流快速混合反应器 - Google Patents

一种高节能的多相流快速混合反应器 Download PDF

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苏剑平
周力淳
黄佳筠
苏睿芯
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Jingjiang Haoxin Electrical Machinery Fitting Co ltd
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Jingjiang Haoxin Electrical Machinery Fitting Co ltd
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Abstract

本发明公开了一种高节能多相流快速混合反应器，其特征是进口轴套座沿轴向设置有进液口A；一级进口壳体内设置有一级叶轮，且一级进口壳体内部设置有与二级进口壳体相连通的迂回流道；二级进口壳体上设置有径向的进液口B；二级进口壳体内设置有二级切割叶轮，二级叶轮上右侧设置有二级分流导叶；级间壳体a内设置有三级叶轮，三级叶轮左端设置有三级导叶；级间壳体b内设置有四级叶轮，出口壳体上设置有径向的出液口。本发明优点是结构简单，稳定性好，安全可靠，实现了全界面混合速度快，效率高，原料反应充分；大大缩短了混合的时间，实现了分子间的充分扩散和传播，节约了能源。

Description

一种高节能的多相流快速混合反应器
技术领域
本发明涉及反应器的领域，尤其涉及一种高节能的多相流快速反应器。
背景技术
在湿法冶金、制药、水处理、化工及环保等行业，主要利用液一液快速反应进行萃取反萃或制备高聚物。在生产过程中，反应原料之间的初始混合效果极大地影响最终产物的分布，产品的收率和质量，并会影响全过程的设计和能耗的指标。目前现有技术的混合过程80%都在搅拌釜中完成的，此混合流体的过程所对应的宏观混合时间较长，过程主要受宏观混合的控制，而在液液反应过程中，分子间的充分扩散和传播才是影响混合反应结果的主要因素，为此需要研究一种新型的混合反应器。
发明内容
本发明目的是提供一种高节能的多相流快速混合反应器，结构简单合理，大大提高了反应效率，解决了以上技术问题。
为了实现上述技术目的，达到上述的技术要求，本发明所采用的技术方案是：一种高节能多相流快速混合反应器，包括主轴，主轴左端设置有进口轴套座，进口轴套座沿轴向设置有进液口A；进口轴套座与一级进口壳体相配合，一级进口壳体与二级进口壳体相配合；所述的二级进口壳体端部依次配合设置有级间壳体a、级间壳体b、末级壳体及出口壳体；其特点是一级进口壳体内设置有一级叶轮，且一级进口壳体内部设置有与二级进口壳体相连通的迂回流道；所述的二级进口壳体上设置有径向的进液口B；二级进口壳体内设置有二级切割叶轮，二级叶轮上右侧设置有二级分流导叶；级间壳体a内设置有三级叶轮，三级叶轮左端设置有三级导叶；级间壳体b内设置有四级叶轮，出口壳体上设置有径向的出液口。
优选的：所述的一级进口壳体内的流道与二级进口壳体内的流道相聚合。
优选的：所述的一级叶轮、二级叶轮均采用切割破碎叶轮；破碎叶轮设置为开式叶轮，叶片设置为柱式叶片。
优选的：所述的三级叶轮、四级叶轮采用螺旋切割混合叶轮。
优选的：所述的三级叶轮、四级叶轮采用螺旋平板叶轮。
优选的：所述的切割破碎叶轮内孔设置有键槽，切割破碎叶轮的叶片沿圆周方向均匀分布。
优选的：所述的螺旋切割混合叶轮，螺旋切割混合叶轮的叶片形状与阿基米德曲线相吻合。
优选的：所述的螺旋平板叶轮包括圆形底座，底座上设置有螺旋分布的弯刀状叶片，并且成锥形分布。
本发明的有益效果；一种高节能的多相流快速混合反应器，与传统结构相比：分别在一级进口壳体上设置进液口A，在二级进口壳体上设置进液口B，一级进口壳体、二级进口壳体内均设置有切割破碎叶轮，一级进口壳体内的流道与二级进口壳体内的流道相聚合；实现了先利用切割破碎叶轮分别将溶液进行高速破碎，达到一定当量的微小颗粒，然后两种微米级料液通过导向流道，进行全界面混合，速度快，效率高，原料反应充分；根据工况要求，在三级以后选用螺旋切割混合叶轮或螺旋平板叶轮；实现接近分子级的微观混合；本发明结构简单，稳定性好，安全可靠，大大缩短了混合的时间，实现了分子间的充分扩散和传播，节约了能源。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明图1中的反应器部分结构示意图；
图3为本发明切割破碎叶轮结构示意图；
图4为本发明螺旋切割混合叶轮结构示意图；图中I为阿基米德螺旋曲线；
图5为螺旋平板叶轮结构示意图；
图6为本发明图5的A-A剖视图；
图中箭头方向为流道方向；
在图中：1.主轴；2.进口轴套座；3.进液口A；4.一级进口壳体；5.二级进口壳体；6.级间壳体a；7.级间壳体b；8.末级壳体；9.出口壳体；10.一级叶轮；11.流道；12.进液口B；13.二级叶轮；14.二级分流导叶；15.三级叶轮；16.三级导叶；17.四级叶轮；18.出液口。
具体实施方式
为了使本发明的发明目的、技术方案及其有益技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明；
在附图中：一种高节能多相流快速混合反应器，包括主轴1，主轴1左端设置有进口轴套座2，进口轴套座2沿轴向设置有进液口A3；进口轴套座2与一级进口壳体4相配合，一级进口壳体4与二级进口壳体5相配合；所述的二级进口壳体5端部依次配合设置有级间壳体a6、级间壳体b7、末级壳体8及出口壳体9；一级进口壳体4内设置有一级叶轮10，且一级进口壳体4内部设置有与二级进口壳体5相连通的迂回流道11；所述的二级进口壳体5上设置有径向的进液口B12；二级进口壳体5内设置有二级叶轮13，二级叶轮13上右侧设置有二级分流导叶14；级间壳体a6内设置有三级叶轮15，三级叶轮15左端设置有三级导叶16；级间壳体b7内设置有四级叶轮17，出口壳体9上设置有径向的出液口18。
具体的，所述的一级进口壳体4内的流道与二级进口壳体5内的流道相聚合；所述的一级叶轮10、二级叶轮13均采用切割破碎叶轮；破碎叶轮设置为开式叶轮，叶片设置为柱式叶片；所述的三级叶轮15、四级叶轮17采用螺旋切割混合叶轮或采用螺旋平板叶轮。所述的切割破碎叶轮内孔设置有键槽，切割破碎叶轮的叶片沿圆周方向均匀分布；所述的螺旋切割混合叶轮，螺旋切割混合叶轮的叶片形状与阿基米德曲线相吻合；所述的螺旋平板叶轮包括圆形底座，底座上设置有螺旋分布的弯刀状叶片，并且成锥形分布。
本发明的工作原理：流体A从反应器的第一级叶轮前端的进液口A进入，经过第一级切割破碎叶轮的高速剪刀下，获得较大的湍流和达到微米级的小颗粒；原料B从进液口B进入，原料B在第二级切割破碎叶轮的作用下，同样被破碎为微米级的小液滴后，两种料液在导叶轮的导向下，形成互不干涉的出料，同时又相互进入旋流混合区预混合，两种液体进行湍流拉伸，剪切，破碎分割，混合物达到了高度的均一性，然后再次经三级以后的叶轮作用，实现接近分子级的微观混合。
实施例1：
针对料液中含有一定颗粒物，实际生产过程中，第三相生成的结晶物，容易造成堵塞，采用旋流泵结构，三级以后的叶轮叶片采用切割叶片和阿基米德螺旋曲线相结合，即螺旋切割混合叶轮；利用旋流起到混合传质的作用。
叶片前端曲线
Figure DEST_PATH_IMAGE002A
Figure DEST_PATH_IMAGE004AA
叶轮进口半径；
Figure DEST_PATH_IMAGE006AA
进口角；
Figure DEST_PATH_IMAGE008A
叶轮起点直径；
R进口叶轮曲线半径；
Figure DEST_PATH_IMAGE010A
为经验系数和液体的粘度、颗粒大小有关，常取（1.2-1.8）；
实施例2：
针对含有油剂的料液混合反应，从第三级起，采用螺旋平板叶轮，可起到不切割不破坏的作用。工作时，靠前端的螺旋抽吸和强制输送，旋转时产生的离心力，介质内部的摩擦力及液体之间的粘合力而达到混合输送，这样避免了前端进来的液体介质与转盘发生剪切和碰撞。此结构叶轮对流体没有破坏性的冲击，避免了介质被叶轮切割破坏而产生的乳化现象。在叶轮旋转时，带动介质产生旋转运动，旋转运动的液体在特殊径向导叶叶片的导流作用下，进入导叶轮外部和壳体之间构成的环形空间而旋转混合后再进入下一级混合反应。
在上述实施例中，一级叶轮、二级叶轮均采用切割叶轮，切割叶轮：考虑到功能为抽吸、转送、切割破碎，叶轮结构为开式叶轮，叶片采用柱式叶片，其曲线半径为：
Figure 930503DEST_PATH_IMAGE012
；
式中
Figure DEST_PATH_IMAGE004AAA
为进口半径，
Figure DEST_PATH_IMAGE006AAA
进口角；
Figure DEST_PATH_IMAGE014A
为出口半径 ，
Figure DEST_PATH_IMAGE016A
进口角；
K为修正系数1.1-1.7，其大小选择和料液性质，比重有关；
上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的描述，而并非对实施方式的限定，对于所属领域的技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种高节能多相流快速混合反应器，包括主轴（1），主轴（1）左端设置有进口轴套座（2），进口轴套座（2）沿轴向设置有进液口A（3）；进口轴套座（2）与一级进口壳体（4）相配合，一级进口壳体（4）与二级进口壳体（5）相配合；所述的二级进口壳体（5）端部依次配合设置有级间壳体a（6）、级间壳体b（7）、末级壳体（8）及出口壳体（9）；其特征在于：一级进口壳体（4）内设置有一级叶轮（10），且一级进口壳体（4）内部设置有与二级进口壳体（5）相连通的迂回流道（11）；所述的二级进口壳体（5）上设置有径向的进液口B（12）；二级进口壳体（5）内设置有二级叶轮（13），二级叶轮（13）上右侧设置有二级分流导叶（14）；级间壳体a（6）内设置有三级叶轮（15），三级叶轮（15）左端设置有三级导叶（16）；级间壳体b（7）内设置有四级叶轮（17），出口壳体（9）上设置有径向的出液口（18）。
2.根据权利要求1所述的一种高节能多相流快速混合反应器，其特征在于：所述的一级进口壳体（4）内的流道与二级进口壳体（5）内的流道相聚合。
3.根据权利要求1所述的一种高节能多相流快速混合反应器，其特征在于：所述的一级叶轮（10）、二级叶轮（13）均采用切割破碎叶轮；破碎叶轮设置为开式叶轮，叶片设置为柱式叶片。
4.根据权利要求1所述的一种高节能多相流快速混合反应器，其特征在于：所述的三级叶轮（15）、四级叶轮（17）采用螺旋切割混合叶轮。
5.根据权利要求1所述的一种高节能多相流快速混合反应器，其特征在于：所述的三级叶轮（15）、四级叶轮（17）采用螺旋平板叶轮。
6.根据权利要求1所述的一种高节能多相流快速混合反应器，其特征在于：所述的切割破碎叶轮内孔设置有键槽，切割破碎叶轮的叶片沿圆周方向均匀分布。
7.根据权利要求1所述的一种高节能多相流快速混合反应器，其特征在于：所述的螺旋切割混合叶轮，螺旋切割混合叶轮的叶片形状与阿基米德曲线相吻合。
8.根据权利要求1所述的一种高节能多相流快速混合反应器，其特征在于：所述的螺旋平板叶轮包括圆形底座，底座上设置有螺旋分布的弯刀状叶片，并且成锥形分布。
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