CN114247325B - 一种高熔点物料混合设备及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高熔点物料混合设备及其使用方法，所述混合设备包括高熔点溶质进料部、低温溶剂进料部、静态混合部。高熔点溶质进料部包括高熔点溶质进料腔和设置于进料腔下端的喷嘴；静态混合部位于高熔点溶质进料部的下端；所述低温溶剂进料部包括位于混合腔左端的溶剂分散腔、以及均与溶剂分散腔相连通的器壁溶质冲洗腔、中心轴腔。本发明通过对高熔点溶质流道进行保温、多个喷嘴分股快速分散混合作用、以及器壁溶质冲洗腔和中心轴上冲洗孔的冲洗作用，避免高熔点溶质粘附堵塞混合设备，实现高熔点溶质在低于其熔点温度下与低温溶剂的混合。

Description

一种高熔点物料混合设备及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种混合设备，尤其涉及一种高熔点物料混合设备及其使用方法。

背景技术

实际生产过程中，混合物料常用的方法是采用釜式机械搅拌设备或管道式混合设备进行混料，其中釜式机械搅拌设备的进料方式分为插入管式和不插管式。

对于上游工艺生产得到的高熔点溶质，为使其在下游工艺中方便应用，往往要将其在低于熔点温度下与其它低温溶剂相混合。若采用釜式机械搅拌设备通过插入管将高熔点溶质送至釜内，存在插入管环境温度低，物料凝固堵塞的问题；若不采用插入管送至釜内，存在物料飞溅至器壁及釜内件，从而凝固粘附的问题。若采用传统管道式混合设备进行混合，存在物料低温凝固析出、粘附器壁及混合内件，从而导致设备堵塞的问题。

基于以上问题，本发明通过对传统管道式混合设备增设伴热、增强物料混合效果、增加冲洗元件的手段，实现高熔点物料在低于其熔点温度下与低温溶剂的混合。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：在避免设备堵塞、物料凝固、粘附的情况下，实现高熔点物料与低温溶剂的高效混合。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种高熔点物料混合设备，包括高熔点溶质进料部、低温溶剂进料部、静态混合部；所述高熔点溶质进料部包括高熔点溶质进料腔(1)和设置于进料腔下端的喷嘴(3)，所述喷嘴(3)为多个，多个喷嘴分别与进料腔间隔向下延伸的分支腔相连通；

所述静态混合部位于高熔点溶质进料部的下端，包括混合腔(6)、水平固定于混合腔中间的有轴螺旋叶片；所述有轴螺旋叶片包括一体结构的螺旋叶片(7)和管状的中心轴(8)；所述喷嘴(3)穿过混合腔(6)的上腔壁与混合腔(6)相连通；

所述低温溶剂进料部包括位于混合腔左端的溶剂分散腔(4)、以及均与溶剂分散腔相连通的器壁溶质冲洗腔(5)、中心轴腔；所述中心轴腔位于中心轴的轴管内，所述中心轴上开设有多个冲洗孔(11)，中心轴腔通过冲洗孔(11)与混合腔相连通；所述器壁溶质冲洗腔(5)设置于混合腔的外围，器壁溶质冲洗腔的内壁上向混合腔方向凸出设置有多个冲洗突触(10)，所述冲洗突触(10)上开设有冲洗孔，器壁溶质冲洗腔通过冲洗孔与混合腔相连通；

所述溶剂分散腔(4)与器壁溶质冲洗腔(5)、中心轴腔、混合腔的连接壁上均开设有多个流通孔(12)，溶剂分散腔(4)内的低温溶剂通过流通孔进入各个腔室内，一般流速大于1m/s；所述混合腔的右侧壁上开设有流通环(13)，混合后流体通过流通环进入出口汇集腔(9)内。

进一步地，所述高熔点溶质进料腔(1)及其分支腔的外层均设置有用于承载热载体的保温流道(2)，热载体的种类根据高熔点溶质的熔点确定。一般热载体的温度比高熔点溶质的熔点至少高20℃，例如，高熔点溶质的熔点为160℃，须选择温度可达到180℃以上的热载体。

进一步地，所述流通孔(12)在器壁溶质冲洗腔(5)、中心轴腔、混合腔腔壁上的开孔面积各自独立地为各腔壁总面积的5-60％，具体根据高熔点物料溶解性质及粘附性质确定各区域流通孔开孔数目；流通孔的直径为1-50mm。在本发明中，可以通过调整各腔壁上的开孔面积调整各腔中流体压降，从而调节各腔室中的流量分配。

进一步地，所述流通环(13)的面积大于器壁溶质冲洗腔(5)、中心轴腔、混合腔中流通孔的总面积，具体根据液体流速确定。

进一步地，所述中心轴上的冲洗孔沿螺旋叶片的根部方向连续地呈螺旋状排列，用于通过低温溶剂冲洗螺旋叶片。

进一步地，所述冲洗突触(10)上开设的冲洗孔沿周向排布，用于向四周喷洒低温溶剂，冲洗器壁，避免高熔点溶质粘附。

进一步地，所述中心轴、冲洗突触(10)上开设的冲洗孔的直径为1-10mm，具体根据冲洗流速确定开孔数目及开孔孔径，而冲洗流速可以根据高熔点物料的粘附性质进行确定，冲洗流速一般不小于3m/s。

进一步地，相邻喷嘴之间的间距为100-500mm，多个喷嘴均匀分布，具体数量根据高熔点溶质溶解速度确定，喷嘴中喷出的高熔点溶质的流速一般不小于1m/s。

进一步地，所述混合腔(6)的长度大于高熔点溶质进料腔(1)的长度，所述高熔点溶质进料腔(1)的长度为混合腔(6)长度的10-60％。混合腔内区域分为预混区、深混区，其中，高熔点溶质进料腔的长度部分对应的混合腔内区域为预混区，用于将高熔点溶质与低温溶剂快速混合、溶解；而预混区后侧区域为深混区，用于将预混区凝固析出的高熔点溶质进一步溶解混合，深混区长度具体根据高熔点溶质溶解停留时间确定。

一种前文所述高熔点物料混合设备的使用方法，包括以下步骤：

I、在保温流道(2)中循环通入热载体，使高熔点溶质在热载体的保温作用下从高熔点溶质进料腔(1)中进料；同时，使低温溶剂从溶剂分散腔(4)中进料，并分散于混合腔、器壁溶质冲洗腔(5)、中心轴腔这三个腔室中；进一步地，经过流通孔(12)分散于上述三个腔室中的液体流速一般大于1m/s；

II、高熔点溶质沿进料腔的各个分支腔通过喷嘴喷入至混合腔中，与混合腔中的低温溶剂快速分散、混合，实现预混，然后预混物料在螺旋叶片扰流作用和流体推动作用下逐渐向右推进，实现进一步深混；进一步地，喷嘴中喷出的高熔点溶质的流速一般大于1m/s；

III、混合腔中物料混合的同时，器壁溶质冲洗腔(5)中的低温溶剂以一般不小于3m/s的流速从冲洗突触中喷出，对器壁进行冲洗；溶剂分散腔(4)中的低温溶剂以一般不小于3m/s的流速从中心轴上的冲洗孔内喷出，对螺旋叶片进行冲洗；多方位防止高熔点溶质析出，粘附或堵塞设备；

IV、混合后物料通过混合腔右壁上的流通环进入出口汇集腔(9)中，对混合物料进行收集。

本发明通过对高熔点溶质流道进行保温、多个喷嘴分股快速分散混合作用、以及器壁溶质冲洗腔和中心轴上冲洗孔的冲洗作用，避免高熔点溶质粘附堵塞混合设备，实现高熔点溶质在低于其熔点温度下与低温溶剂的混合。

说明书附图

图1为本发明混合设备的结构示意图。

图2为图1中A-A剖面的结构示意图。

图3为图1中B-B剖面的结构示意图。

图4为冲洗突触的放大结构示意图。

图中：1、高熔点溶质进料腔；2、保温流道；3、喷嘴；4、溶剂分散腔；5、器壁溶质冲洗腔；6、混合腔；7、螺旋叶片；8、中心轴；9、出口汇集腔；10、冲洗突触；11、冲洗孔；12、流通孔；13、流通环。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

【实施例1】

本实施例的目的在于，将一股流量为500kg/h、温度为170℃的间苯二甲腈(以下简称“MXPN”)与一股流量为4500kg/h、温度为25℃的液氨混合，配制10wt％的MXPN液氨溶液。MXPN在液氨中的溶解度为：20℃/10wt％、30℃/16wt％。MXPN熔点为163℃-165℃，属于高熔点溶质，熔融MXPN在液氨中的溶解时间约10min。

具体操作如下：

高熔点溶质进料腔下端的喷嘴共设置4个，相邻喷嘴间距为200mm，喷嘴均匀分布；MXPN经喷嘴以流速2m/s进入混合腔。保温流道2中循环通入1.0MPaG的水蒸汽(184℃)作为热载体保温介质，避免MXPN在进料腔中凝固堵塞。

同时使液氨从溶剂分散腔4进入混合设备，并通过流通孔12分别进入器壁溶质冲洗腔5、混合腔6、中心轴腔中；流通孔的开孔直径均为15mm，连通中心轴腔的器壁开孔数为3，连通混合腔的器壁开孔数为14，连通器壁溶质冲洗腔的器壁开孔数为4，中心轴腔、混合腔、器壁溶质冲洗腔的液氨流量分配比例为1:6:1。

器壁溶质冲洗腔在靠近混合腔的器壁上定距设置冲洗突触10，突触均匀分布共设置28个，每个突触上沿周向开设四个直径为1mm的冲洗孔，经冲洗孔的液氨流速为3.2m/s，以对器壁进行冲洗。

沿螺旋叶片的根部轨迹在中心轴上开设直径为1mm的冲洗孔，开孔数目共80个；液氨经冲洗孔以流速为3m/s进入混合腔并向四周喷洒，冲洗叶片。

混合腔长度共7m，其中深混区长度为6m，预混区长度为1m，为MXPN提供足够的停留时间，使其在液氨中充分溶解。

混合腔出料端的器壁上开设有直径为230/200mm的流通环，用于将混合后物料收集至出口汇集腔中并出料。

使混合器连续运行1个月，没有出现堵塞现象，检测混合器出口组成，MXPN质量浓度为10wt％，符合设计要求。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本领域的普通技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明的保护范围，凡采用等同替换等方式所获得的技术方案，均落于本发明的保护范围内。本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (9)

1.一种高熔点物料混合设备，其特征在于，包括高熔点溶质进料部、低温溶剂进料部、静态混合部；所述高熔点溶质进料部包括高熔点溶质进料腔(1)和设置于进料腔下端的喷嘴(3)，所述喷嘴(3)为多个，多个喷嘴分别与进料腔间隔向下延伸的分支腔相连通；

所述静态混合部位于高熔点溶质进料部的下端，包括混合腔(6)、水平固定于混合腔中间的有轴螺旋叶片；所述有轴螺旋叶片包括一体结构的螺旋叶片(7)和管状的中心轴(8)；所述喷嘴(3)穿过混合腔(6)的上腔壁与混合腔(6)相连通；

所述低温溶剂进料部包括位于混合腔左端的溶剂分散腔(4)、以及均与溶剂分散腔相连通的器壁溶质冲洗腔(5)、中心轴腔；所述中心轴腔位于中心轴的轴管内，所述中心轴上开设有多个冲洗孔(11)，中心轴腔通过冲洗孔(11)与混合腔相连通；所述器壁溶质冲洗腔(5)设置于混合腔的外围，器壁溶质冲洗腔的内壁上向混合腔方向凸出设置有多个冲洗突触(10)，所述冲洗突触(10)上开设有冲洗孔，器壁溶质冲洗腔通过冲洗孔与混合腔相连通；

所述溶剂分散腔(4)与器壁溶质冲洗腔(5)、中心轴腔、混合腔的连接壁上均开设有多个流通孔(12)，溶剂分散腔(4)内的低温溶剂通过流通孔进入各个腔室内；所述混合腔的右侧壁上开设有流通环(13)，混合后流体通过流通环进入出口汇集腔(9)内；

所述高熔点溶质进料腔(1)及其分支腔的外层均设置有保温流道(2)。

2.根据权利要求1所述的高熔点物料混合设备，其特征在于，所述流通孔(12)在器壁溶质冲洗腔(5)、中心轴腔、混合腔腔壁上的开孔面积各自独立地为各腔壁总面积的5-60％；流通孔的直径为1-50mm。

3.根据权利要求2所述的高熔点物料混合设备，其特征在于，所述流通环(13)的面积大于器壁溶质冲洗腔(5)、中心轴腔、混合腔中流通孔的总面积。

4.根据权利要求1所述的高熔点物料混合设备，其特征在于，所述中心轴上的冲洗孔沿螺旋叶片的根部方向连续地呈螺旋状排列，用于通过低温溶剂冲洗螺旋叶片。

5.根据权利要求1所述的高熔点物料混合设备，其特征在于，所述冲洗突触(10)上开设的冲洗孔沿周向排布，用于通过低温溶剂冲洗器壁。

6.根据权利要求4或5所述的高熔点物料混合设备，其特征在于，所述冲洗孔的直径为1-10mm。

7.根据权利要求1-5任一项所述的高熔点物料混合设备，其特征在于，相邻喷嘴之间的间距为100-500mm，多个喷嘴均匀分布。

8.根据权利要求1-5任一项所述的高熔点物料混合设备，其特征在于，所述混合腔(6)的长度大于高熔点溶质进料腔(1)的长度，所述高熔点溶质进料腔(1)的长度为混合腔(6)长度的10-60％。

9.一种如权利要求1-8任一项所述的高熔点物料混合设备的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：

I、在保温流道(2)中循环通入热载体，使高熔点溶质在热载体的保温作用下从高熔点溶质进料腔(1)中进料；同时，使低温溶剂从溶剂分散腔(4)中进料，并分散于混合腔、器壁溶质冲洗腔(5)、中心轴腔这三个腔室中；

II、高熔点溶质沿进料腔的各个分支腔通过喷嘴喷入至混合腔中，与混合腔中的低温溶剂快速分散、混合，实现预混，然后预混物料在螺旋叶片扰流作用和流体推动作用下逐渐向右推进，实现进一步深混；

III、混合腔中物料混合的同时，器壁溶质冲洗腔(5)中的低温溶剂从冲洗突触中喷出，对器壁进行冲洗；溶剂分散腔(4)中的低温溶剂从中心轴上的冲洗孔内喷出，对螺旋叶片进行冲洗；多方位防止高熔点溶质析出，粘附或堵塞设备；

IV、混合后物料通过混合腔右壁上的流通环进入出口汇集腔(9)中，对混合物料进行收集。