CN114505043A - 一种内扰件、其制备方法及使用该内扰件的反应管、反应器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种内扰件、其制备方法及使用该内扰件的反应管、反应器，所述内扰件包括两个长方形的扰流片，在扰流片的一个长侧边上形成有若干个内凹的插接槽，相邻的两个插接槽之间形成第一扰流臂；两个扰流片以十字交叉的方式插接，一个扰流片的第i个插接槽内插接有另一个扰流片的第y个第一扰流臂，与第i个插接槽相邻的两个第一扰流臂插入到另一个扰流片的第y个第一扰流臂两侧的插接槽内。内扰件的两个扰流片的中心线重合，且以该中心线为中心呈螺旋状。此外，本发明还将这种内扰件设置于反应管和反应器中。这种具有扰流臂并且整体呈螺旋状的内扰件能够有效的增加物料在反应管内的湍流程度和混合程度，有利于提高物料的反应效率。

Description

一种内扰件、其制备方法及使用该内扰件的反应管、反应器

技术领域

本发明涉及化工制药设备技术领域，尤其是涉及一种内扰件、其制备方法及使用该内扰件的反应管、反应器。

背景技术

反应器在化工制药技术领域是一种常用的制药设备，对于纯度及精度要求较高的反应器通常选择管式反应器。

物料在反应管内反应时，需要增大液体在反应管内的湍流，使其充分混合，现有的反应器用的内插件具有多种类型，但多采用若干个部件组焊的方式，加工难度大，生产制造工艺复杂，成本高且使用寿命难以维护。此外现有的内插件混合效率低，容易产生死角，以结垢。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种内扰件、其制备方法及使用该内扰件的反应管、反应器，有利于提高物料的反应效率。

一种内扰件，包括两个扰流片；所述扰流片为长方形的长条板片，在扰流片的一个长侧边上形成有若干个内凹的插接槽，相邻的两个插接槽之间形成第一扰流臂；两个扰流片以十字交叉的方式插接，一个扰流片的第i个插接槽内插接有另一个扰流片的第y个第一扰流臂，与第i个插接槽相邻的两个第一扰流臂插入到另一个扰流片的第y个第一扰流臂两侧的插接槽内。这种内扰件结构简单，制作容易，同时扰流效果好。

在此基础上，所述内扰件的两个扰流片的中心线重合。所述内扰件沿两个扰流片的重合的中心线为中心呈螺旋状。这种螺旋状的内扰件能够增大反应流体在反应管中的湍流程度，具有更好的扰流效果。

在此基础上，为了进一步增大反应流体在反应管中的湍流效果，所述扰流片的另一长侧边上形成有若干个内凹的扰流槽，相邻的两个扰流槽之间形成第二扰流臂。

在此基础上，任意一个扰流片上的插接槽与另一个扰流片上的第一扰流臂互补。此外，任意一个扰流片上的扰流槽与另一个扰流片上的第二扰流臂互补。这种结构可以节省生产内扰件的成本，以不锈钢板为例，在不锈钢板上切割出一个第一扰流臂的同时，会有一个与第一扰流臂互补的插接槽被切割出来。任意一个扰流片上的插接槽与另一个扰流片上的第一扰流臂形成互补。同样的方式，在不锈钢板上切割出一个第二扰流臂的同时，会有一个与第二扰流臂互补的扰流槽被切割出来。

在此基础上，所述扰流片为切割一体成型。

在此基础上，所述扰流片的材质可以为不锈钢、钛、哈氏合金、双相钢、蒙乃尔合金或钽材等。

在此基础上，所述第一扰流臂和第二扰流臂上设置有若干个通孔。通孔能够增加物料在流动过程中混合碰撞次数，从而提高流体流动时的湍流程度。

在此基础上，所述插接槽的形状为长方形或梯形。所述插接槽的形状为梯形时，长底边靠近扰流片的中心线。梯形插接槽和梯形第一扰流臂的底角处能够进一步提高物料的混合效率，同时梯形插接槽能够对与其组合固定的另一扰流片的梯形第一扰流臂进行限位，从而提高两个扰流片在组合固定时的效率。

一种内扰件的制备方法，具体步骤如下：

步骤1：

在方形板上按第一预设线路完成第一次切割；

切割完成后，得到第一个扰流片；

在第一个扰流片的一个长侧边上切割出若干个内凹的插接槽，相邻的两个插接槽之间形成第一扰流臂；

切割出第一个扰流片的同时，会在方形板上形成一个与第一个扰流片上的插接槽和第一扰流臂互补的边缘；

步骤2：

步骤1完成后，按照第二预设线路完成第二次切割；

第二次切割完成后，得到第二个扰流片；

步骤3：

按照步骤1和2的顺序依次切割，得到若干个扰流片；

步骤4：组装

从切割下的扰流片中任选两个，将一个扰流片的第一扰流臂插入到另一个扰流片的插接槽内，两个扰流片以十字交叉的方式插接，完成组装。可以在两个扰流片相接触的位置进行焊接固定，制备出一个内扰件。

在此基础上，组装后的两个扰流片使用焊接的方式固定。

在此基础上，为了增强内扰件的扰流效果，以内扰件的中心线为轴，将十字交叉的内扰件旋转成螺旋状。

在此基础上，为了进一步提高内扰件的扰流程度，第二预设线路为直线或经过第二预设线路切割后在第一扰流臂的对侧长边上形成若干内凹的扰流槽和第二扰流臂。在第一预设线路都相同的情况下，在相同尺寸的方形板上进行切割时，采用第二预设线路非直线的切割方式比第二预设线路为直线的切割方式得到更多的扰流片，因此，第二预设线路非直线切割形成扰流槽和第二扰流臂能够在提高扰流片扰流效果的同时，有效的节约了材料成本。

在此基础上，切割前，先在方形板上冲压出若干通孔。

一种内扰流反应管，包括反应管本体，反应管本体内插有上述内扰件。

一种内扰流式反应器，反应器的反应管使用上述内扰流反应管。

本发明提供了一种内扰件、其制备方法及使用该内扰件的反应管、反应器，其有益之处在于：1.这种内扰件的两个扰流片十字交叉并呈螺旋状的，能够有效的增加物料在反应管内的湍流程度和混合程度，有利于提高物料的反应效率；2.本发明通过设定两条不同的预设线路即可完成连续切割，有利于内扰件的批量化生产；3.本发明仅需要将切割完成后的两个扰流片十字交叉后焊接，工艺简单，避免了现有技术中将一个个扰流件组焊到内插件上的繁琐工艺，速度快，产品质量好。

附图说明

图1为本专利内扰件的一种结构立体视角示意图；

图2为图1中内扰件的爆炸示意图；

图3为图1中的内扰件的另一视角结构示意图；

图4为图3中内扰件D部分的放大示意图；

图5为图3中内扰件箭头方向视角的结构示意图；

图6为图2中带字母y的扰流片的结构示意图；

图7为本专利内扰件的立体视角结构示意图；

图8为本专利内扰件的扰流片的一种结构示意图(插接槽为长方形)；

图9为本专利内扰件的扰流片的一种结构示意图(插接槽为梯形)；

图10为本专利内扰件的扰流片的一种结构示意图(带有通孔)

图11为本专利内扰件的扰流片一种切割制备方法示意图；

图12为本专利内扰件的扰流片另一种切割制备方法的示意图；

图13为本专利的内扰流反应管的立体视角结构示意图(内扰件没有螺旋)；

图14为本专利的内扰流反应管另一视角的结构示意图(内扰件没有螺旋)；

图15为本专利内扰件在反应管中的有限元分析模拟结果。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

实施例1

如图1-图3所示，一种内扰件，包括两个扰流片1；

如图2所示，所述扰流片1为长方形的长条板片，在扰流片1的一个长侧边上形成有若干个内凹的插接槽4，相邻的两个插接槽4之间形成第一扰流臂2；

如图2、图3和图5所示，两个扰流片1以十字交叉的方式插接，一个扰流片1的第i个插接槽4内插接有另一个扰流片1的第y个第一扰流臂2，与第i个插接槽4相邻的两个第一扰流臂2插入到另一个扰流片1的第y个第一扰流臂2两侧的插接槽4内。如图5所示，上述的十字交叉指的是两个扰流片插接在一起且两个扰流片相互垂直。

这里的i和y并非指的是一个特定的数值，仅是为了清楚说明两个扰流片1的插接方式。

如图3和图4所示，扰流片1中，A-C/2＝B+C/2，其中：A为内扰件的一个扰流片1的插接槽4的深度；C为另一个扰流片1的厚度；B为扰流片1的宽度减去扰流片1的插接槽4深度A；如图6中b所示，沿内扰件的4条长边插入到反应管内，长边指的是内扰片的长度方向的边。通过这种方式插接在一起的两个扰流片1的中心线重合。插接在一起的扰流片1可以在接触点使用焊接的方式进行进一步的固定，具体的焊接方式不再进行详细描述。

为了增大反应流体在反应管中的湍流效果，如图7所示，所述内扰件沿两个扰流片1的重合的中心线为中心进行旋转，旋转后的内扰件呈螺旋状。

如图8所示，为了进一步增大反应流体在反应管中的湍流效果，所述扰流片1的另一长侧边上形成有若干个内凹的扰流槽5，相邻的两个扰流槽5之间形成第二扰流臂3。

为了便于生产加工，作为一种优选的实施方式，本专利的内扰件的扰流片1为切割一体成型。具体的切割方式在下面的实施方式中详细介绍。所述扰流片1的材质可以为不锈钢、钛、哈氏合金、双相钢、蒙乃尔合金或钽材等。

图8示出了一种扰流片1的插接槽4的形状，具体是一种长方形，图9示出了另一种扰流片1的插接槽4的形状，具体是一种梯形，更具体的是一种等腰梯形，插接槽4的长底边靠近扰流片1的中心线。梯形的插接槽4和梯形的第一扰流臂2的在底角处能够进一步增加物料的混合效率，同时梯形的插接槽4能够对与其组合固定的另一扰流片1的梯形的第一扰流臂2进行限位，从而提高两个扰流片1组合制作时的效率。

本专利附图中的第一扰流臂2和第二扰流臂3的数量是示例性的并非限定性的。在实际应用中根据具体的应用环境进行调整，在此不再赘述。

本专利的内扰件是用于流体反应的反应管中，含有两种或两种以上的化合物的流体在反应管中流动过程中，经过充分的混匀，可以获得更好的反应效果，基于这一目的，如图10所示，在上述的内扰件的扰流片1上的第一扰流臂2和第二扰流臂3上设置有若干个通孔6，通孔6能够增加物料在流动过程中混合碰撞次数，用于增加流体流动时的湍流效果。

在充分实现了本专利的内扰件扰流效果的基础上，本专利的内扰件的另一个很大的优点是可以节省生产内扰件的成本，使用的方法是切割一体成型，以不锈钢板为例，在不锈钢板上切割出一个第一扰流臂2的同时，会有一个与第一扰流臂2互补的插接槽4被切割出来。任意一个扰流片1上的插接槽4与另一个扰流片1上的第一扰流臂2形成互补。同样的方式，在不锈钢板上切割出一个第二扰流臂3的同时，会有一个与第二扰流臂3互补的扰流槽5被切割出来。

实施例2

如图11所示，实施例1中提到的内扰件的扰流片1为切割一体成型，具体是通过以下方式制备出来的：

步骤1：

在方形板上按第一预设线路①完成第一次切割；

如图11中X-2所示，切割完成后，得到第一个扰流片1-1；

在第一个扰流片1-1的一个长侧边上切割出若干个内凹的插接槽4，相邻的两个插接槽4之间形成第一扰流臂2；

切割出第一个扰流片1-1的同时，会在方形板上形成一个与第一个扰流片1-1上的插接槽4和第一扰流臂2互补的边缘；

步骤2：

步骤1完成后，按照第二预设线路②完成第二次切割；

如图11中X-3所示，第二次切割完成后，得到第二个扰流片1-2；

两次切割得到的扰流片的互补；可以直接使用第一个扰流片1-1和第二个扰流片1-2进行组装、焊接，制备出一个内扰件。

步骤3：

如图11中X-4所示，按照步骤1和步骤2的顺序继续切割两次，分别得到第三个扰流片1-3和第四个扰流片1-4；按照步骤1和2的顺序依次切割，得到若干个扰流片；

第一预设线路、第二预设线路指的是切割比如：激光切割的线路，线路不是固定不变的，第一预设线路是由所要得到的扰流片1的宽度E图11中X-1所示、插接槽4的深度A、扰流片1的厚度C所决定的，其中A-C/2＝E-A+C/2；其中A和C如图4中所示

步骤4：组装

从切割下的扰流片1中任选两个，将一个扰流片1的第一扰流臂2插入到另一个扰流片1的插接槽4内，两个扰流片1以十字交叉的方式插接，完成组装，组装后，可以在两个扰流片1相接触的位置进行焊接固定，制备出一个内扰件。

作为一种优选的方案，上述方法制备的内扰件以其中心线为轴进行旋转，使内扰件整体呈螺旋状。

作为一种优选的方案，切割前，先在方形板上冲压出若干通孔6。

图11展示了第二预设线路②为直线的切割方式。

为了获得一个扰流效果更好的内扰件，第二预设线路②可以使用非直线的切割方式，比如与第一预设线路①相似，通过第二预设线路②切割，在第一扰流臂2的对侧长边上形成若干内凹的扰流槽5和第二扰流臂3。具体的，如图12所示。按照图12的方式切割时，在上述步骤1之前，先在方形板上按第二预设线路②完成第一次切割；此次切割会在方形板上留下带有扰流槽5和第二扰流臂3的长边缘；之后再按照步骤1的方式，进行切割，得到一个一侧为插接槽4和第一扰流臂2，另一侧为扰流槽5和第二扰流臂3的扰流片。

如图11和图12所示，在第一预设线路都相同的情况下，在相同尺寸的方形板上进行切割时，采用图12的方式要比图11的方式得到更多的扰流片，因此，图12的切割方式在提高了扰流片扰流效果的同时，有效的节约了材料成本。

本实施例的方法制备的内扰件可以用于多种管径的管道内，以长度为1m、直径为8mm的反应管为例，一条本实施例方法制备的内扰件的制造成本为：60元人民币，一条同功能的SK型号内扰件的价格是：850元人民币。

实施例3

如图13和图14所示，一种内扰流反应管，包括反应管本体20，反应管本体20内插有实施例1中的内扰件。内扰件的使用环境是在管道内，内扰件插入反应管本体20之后进行固定。

如图15所示，建立规格为φ10*1*500mm(φ10指的是反应管外径，1指的是反应管壁厚，500指的是反应管长度)的反应管和规格为7.8*1*500mm(7.8指的是扰流片宽度，1指的是扰流片厚度，500指的是内扰件的长度，每个扰流片的扰流槽和第二扰流臂尺寸均为2*1*5mm，插接槽和第一扰流臂的尺寸均为4.4*1*5mm)的内扰件的三维模型，并导入Ansysfluent软件中进行扰流实验：以内扰件沿两个扰流片1重合的中心线为旋转中心，旋转后，同一扰流片1上相邻的第一扰流臂2之间呈15°夹角。图15中的左图示出的是反应管入口的温度参数，图15中的右图示出的是反应管出口的温度参数，上述结果进一步验证了本发明的内扰件混合效率高。

实施例4

一种内扰流式反应器，反应器的反应管使用实施例3中的反应管。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (18)

1.一种内扰件，其特征在于：包括两个扰流片(1)；

所述扰流片(1)为长方形的长条板片，在扰流片(1)的一个长侧边上形成有若干个内凹的插接槽(4)，相邻的两个插接槽(4)之间形成第一扰流臂(2)；

两个扰流片(1)以十字交叉的方式插接，一个扰流片(1)的第i个插接槽(4)内插接有另一个扰流片(1)的第y个第一扰流臂(2)，与第i个插接槽(4)相邻的两个第一扰流臂(2)插入到另一个扰流片(1)的第y个第一扰流臂(2)两侧的插接槽(4)内。

2.根据权利要求1所述的内扰件，其特征在于，所述内扰件的两个扰流片(1)的中心线重合。

3.根据权利要求2所述的内扰件，其特征在于，所述内扰件沿两个扰流片(1)的重合的中心线为中心呈螺旋状。

4.根据权利要求1所述的内扰件，其特征在于，所述扰流片(1)的另一长侧边上形成有若干个内凹的扰流槽(5)，相邻的两个扰流槽(5)之间形成第二扰流臂(3)。

5.根据权利要求1所述的内扰件，其特征在于，所述扰流片(1)为切割一体成型。

6.根据权利要求1所述的内扰件，其特征在于，所述扰流片(1)的材质为不锈钢、钛、哈氏合金、双相钢、蒙乃尔合金或钽材。

7.根据权利要求4所述的内扰件，其特征在于，所述第一扰流臂(2)和第二扰流臂(3)上设置有若干个通孔(6)。

8.根据权利要求1所述的内扰件，其特征在于，任意一个扰流片(1)上的插接槽(4)与另一个扰流片(1)上的第一扰流臂(2)互补。

9.根据权利要求4所述的内扰件，其特征在于，任意一个扰流片(1)上的扰流槽(5)与另一个扰流片(1)上的第二扰流臂(3)互补。

10.根据权利要求8所述的内扰件，其特征在于，所述插接槽(4)的形状为长方形或梯形。

11.根据权利要求10所述的内扰件，其特征在于，所述插接槽(4)的形状为梯形时，长底边靠近扰流片(1)的中心线。

12.一种内扰件的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

步骤1：

在方形板上按第一预设线路完成第一次切割；

切割完成后，得到第一个扰流片(1-1)；

在第一个扰流片(1-1)的一个长侧边上切割出若干个内凹的插接槽(4)，相邻的两个插接槽(4)之间形成第一扰流臂(2)；

切割出第一个扰流片(1-1)的同时，会在方形板上形成一个与第一个扰流片(1-1)上的插接槽(4)和第一扰流臂(2)互补的边缘；

步骤2：

步骤1完成后，按照第二预设线路完成第二次切割；

第二次切割完成后，得到第二个扰流片(1-2)；

步骤3：

按照步骤1和2的顺序依次切割，得到若干个扰流片(1)；

步骤4：组装

从切割下的扰流片(1)中任选两个，将一个扰流片(1)的第一扰流臂(2)插入到另一个扰流片(1)的插接槽(4)内，两个扰流片(1)以十字交叉的方式插接，完成组装。可以在两个扰流片(1)相接触的位置进行焊接固定，制备出一个内扰件。

13.根据权利要求12所述的内扰件的制备方法，其特征在于，组装后的两个扰流片(1)使用焊接的方式固定。

14.根据权利要求13所述的内扰件的制备方法，其特征在于，以内扰件的中心线为轴，将十字交叉的内扰件旋转成螺旋状。

15.根据权利要求12所述的内扰件的制备方法，其特征在于，第二预设线路为直线或经过第二预设线路切割后在第一扰流臂(2)的对侧长边上形成若干内凹的扰流槽(5)和第二扰流臂(3)。

16.根据权利要求12所述的内扰件的制备方法，其特征在于，切割前，先在方形板上冲压出若干通孔(6)。

17.一种内扰流反应管，包括反应管本体(20)，其特征在于：反应管本体(20)为直管，反应管本体(20)内插有权利要求1-11任一项所述的内扰件。

18.一种内扰流式反应器，其特征在于，反应器的反应管使用权利要求17所述的内扰流反应管。

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