分散介质循环及管式搅拌方法
技术领域
本发明属搅拌及混合方法领域,具体来说涉及一种分散介质循环及管式搅拌方法。
背景技术
现有各种搅拌混合机械,按桨叶形状及运动方式,可区分为径流式和辐流式搅拌方式;按搅拌过程中混合罐体运动与否及其运动方式可区分为:二维搅拌、三维搅拌等;上述搅拌方式有一共同点:利用搅拌机械直接作用于物料,达到使物料均匀混合的目的。
其技术上的不足之处在于:
a、能耗高,对于非均相流体的混合需较高的转速;对于非均相、高粘度流体的混合需设置较大的桨叶,并用长时间的搅拌才能达到充分混合的目的,由此造成了能量消耗高的技术弊病;
b、不能改变物料的比表面积,因而除了高速搅拌和长时间搅拌外,缺少改变物料微观状态的措施;
c、只是将搅拌当做一个一次性的过程对待,即物料从进入搅拌器到充分混合后出料,是个一次性的过程,而没有合理搅拌流程的设置;
d、不便于对搅拌过程进行温度控制;
e、不能满足生产发展的需要。如:一些在实验室中具有较高收率的反应过程在工业规模中则不易实现,其根本的原因在于:很难在大规模的工业生产设备中模仿和重复实验室的搅拌过程。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能耗低、用时短、效率高,能满足生产需要的分散介质循环及管式搅拌方法。
本发明的分散介质循环及管式搅拌方法,包括以下步骤:
a、设置包括有混合罐、分散相原料罐、主液相原料罐、气体分离罐、循环泵、喷射器、管式搅拌器在内的设备和各种管道附件按所述方式连接形成的搅拌系统;
b、应用化学性质稳定的、与反应物不发生反应的气体作分散介质,如:氮气、氩气等惰性气体;
c、应用循环泵、喷射器、管式搅拌器以及设于混合罐内的导流管组成联合机械搅拌系统;
d、应用联合机械搅拌系统和分散介质的闭式循环相结合的方式对主液相进行搅拌、具有循环搅拌流程特征。
本发明所述的分散介质循环及管式搅拌方法,具体实现方式如下:
其装置包括以下设备:
a、并列安装混合罐、分散相原料罐、主液相原料罐、气体分离罐,在混合罐上设管式搅拌器,在主液相原料罐和管式搅拌器之间设循环泵和喷射器,循环泵的进口与设于中下部的主液相原料罐出口管座连接,在循环泵出口和喷射器喷头进口管座之间用管道连接,喷射器混合管出口管座与管式搅拌器进口连接;
b、用管道连接分散相原料罐下旁通管座和喷射器二级吸入口管座;
c、用管道连接气体分离罐出口管座通过分散介质分配总管与喷射器一级吸入口管座,在接管之间设三通A,在三通A的直通一端接装有截止阀的喷射器排空管;
d、混合罐分散介质出口管座、装有截止阀的混合罐排空管、分散介质反馈总管之间用三通B连接,与气体分离罐中下部进口连接的反馈管、分散相原料罐顶端的旁通管座分别与分散介质反馈总管连通,两者之间的分散介质反馈总管上设有旁通截止阀;主液相原料罐顶端的分散介质入口管座A、分散相原料罐顶端的分散介质入口管座B分别与分散介质分配总管连通;
e、气体分离罐下部的气体分离罐下管座、主液相原料罐下部的主液相原料罐下管座、分散相原料罐下部的分散相原料罐下管座和混和罐下部的混合罐下管座分别与设于上述四个罐体下部的物料循环总管连接,气体分离罐下管座与物料循环总管之间设有截止阀A,主液相原料罐下管座与物料循环总管之间设有截止阀B,分散相原料罐下管座与物料循环总管之间设有截止阀C;分散相原料罐下管座与混合罐下管座之间的物料循环总管上设有物料循环总管截止阀,物料循环总管与气体分离罐下管座连接一端设有分散介质进口截止阀、与混合罐下管座连接的另一端设有物料循环总管出料口截止阀,在混合罐上设取样管;
所述循环及管式搅拌方法包括以下步骤:
a、充气及加料步骤:关闭物料循环总管出料口截止阀、主液相原料罐上的主液相原料罐进料管截止阀、分散相原料罐进料管截止阀和混合罐上设于取样管的截止阀,将其余阀门全部打开,使分散介质由分散介质进口截止阀经物料循环总管各管座由下至上进入气体分离罐、主液相原料罐、分散相原料罐、混合罐,并从设于分散介质分配总管一端的喷射器排空管、分散介质反馈总管一端的混合罐排空管流出并排除空气,待空气全部排除后,关闭除排空阀之外的全部阀门;打开主液相原料罐进料管截止阀和分散相原料罐进料管截止阀,让主液相流体和分散相流体分别进入罐体,待加料完成后,关闭混合罐排空管和喷射器排空管上的排空阀和主液相原料罐进料管截止阀和分散相原料罐进料管截止阀,此时,系统的状态为:除主液相和分散相原料罐中充满原料外,其余罐体、设备和管道中充满分散介质,完成充气加料步骤;
b、混合主液相及分散相的第一种步骤:启动循环泵和管式搅拌器,主液相流体经循环泵出口接管进入喷射器,成为从喷嘴喷出的高速射流,将分散介质从喷射器一级吸入口管座吸入混合并从二级喷嘴喷出形成二次射流,二次射流将分散相流体从二级吸入口管座吸入混合,经喷射器混合管出口管座流入管式搅拌器内,管式搅拌器内设有推进式和剪切式桨叶,混合后的流体由设于推进式和剪切式桨叶之间的管座流入,推进式桨叶将混合流体搅拌,并推送至剪切式桨叶被剪切搅拌后由管式搅拌器出口流入混合罐内,受喷射器和管式搅拌器联合作用的混合流体在混合罐内继续翻腾,并在导流管的导流作用下形成循环流,使主液相及分散相继续受搅拌,直至主液相原料罐内和分散相原料罐内物料完全进入混合罐内完成第一种主液相及分散相混合步骤;
c、第一种分散介质循环步骤:随着第一种主液相及分散相混合步骤的进行,主液相原料罐、分散相原料罐、混合罐内的液、气体积比发生变化,随着主液相及分散相混合过程的持续,原料罐内的液体进入混合罐,液体体积缩小,气体体积扩大,混合罐内液体体积扩大,气体体积缩小,由惰性气体充当的分散介质,从混合罐上部空间经分散介质反馈总管进入气体分离罐下部,又从气体分离罐上部分散介质出口管座经分散介质分配总管管道分别进入主液相原料罐上部、分散相原料罐上部和喷射器一级吸入口管座,经喷射器进入混合罐完成循环;
d、混合主液相及分散相的第二种步骤:混合主液相及分散相的第一种步骤结束后,系统的状态为:混合罐内充满主液相及分散相、其余罐内充满分散介质,经取样分析,若物料反应合格即进行出料操作,若物料为非均相两相液体,主液相及分散相混合经第一步骤仍未达到合格要求,则使用混合主液相及分散相的第二种步骤,其具体做法是:开启位于混合罐和分散相原料罐之间物料循环总管上的截止阀、主液相原料罐和物料循环总管之间的截止阀B,使主液相及分散相由混合罐起经物料循环总管进入主液相原料罐,启动循环泵和管式搅拌器,主液相及分散相经主液相原料罐、循环泵、循环泵出口接管进入喷射器喷嘴,形成高速射流,从一级吸入口管座吸入分散介质,经混合后从二级喷嘴快速喷出,形成二次射流,将分散介质在从二级吸入口吸入混合,然后经喷射器混合管出口管座流出,进入管式搅拌器,被管式搅拌器推进式桨叶搅拌推送至剪切式桨叶处继续搅拌,受喷射器和管式搅拌器的联合作用,主液相及分散相被高速送出管式搅拌器出口,在导流管的导流作用下,在混合罐内继续循环,完成混合主液相及分散相的第二步骤;
e、第二种分散介质循环步骤:分散介质从一级吸入口和二级吸入口被吸入喷射器内,经喷射器混合管出口管座流出进入管式搅拌器后进入混合罐,从混合罐顶部的分散介质出口管座,经接管进入分散介质反馈总管,进入气体分离罐下部,经分离后,从气体分离罐顶部分散介质出口管座,于分散介质分配总管沿三通A、喷射器一级吸入口进入喷射器,另一路沿分散介质入口管座进入分散相原料罐,经分散相原料罐下旁通管座、喷射器二级吸入口管座进入喷射器,完成第二种分散介质循环。
本发明与现有技术相比,具有明显的有益效果,由以上技术方案可知,本发明较好的实现了前述的发明目的,并较好的克服了现有技术存在的弊病:是一种既能能满足生产需要,又具有能耗低、用时短、高效的均相流体或非均相流体搅拌混合的方法。
附图说明
附图为本发明的工艺流程图。
1-分散介质进口截止阀;2-截止阀A;3-气体分离罐下管座;4-气体分离罐;5-反馈管;6-旁通管座;7-气体分离罐出口管座;8-旁通管;9-分散介质分配总管;10-旁通截止阀;11-主液相原料罐进料管截止阀;12-主液相原料罐;13-分散介质入口管座A;14-主液相原料罐下管座;15-截止阀B;16-截止阀C;17-分散相原料罐下管座;18-主液相原料罐出口管座;19-循环泵;20-循环泵出口接管;21-分散相原料罐;22-分散介质入口管座B;23-喷射器喷头入口管座;24-喷射器一级吸入口管座;25-三通A;26-喷射器;27-分散相原料罐进料管截止阀;28-分散相原料罐下旁通管座;29-物料循环总管;30-物料循环总管截止阀;31-混合罐下管座;32-混合罐;33-导流管;34-喷射器二级吸入口管座;35-喷射器混合管出口管座;36-管式搅拌器;37-喷射器排空管;38-分散介质反馈总管;39-三通B;40-混合罐排空管;41-混合罐分散介质出口管座;42-取样管;43-物料循环总管出料口截止阀。
具体实施方式
本发明的一种分散介质循环及管式搅拌方法,包括以下步骤:
a、并列安装混合罐32、分散相原料罐21、主液相原料罐12、气体分离罐4,在混合罐32上设管式搅拌器36,在主液相原料罐12和管式搅拌器36之间设循环泵19和喷射器26,循环泵19的进口与设于中下部的主液相原料罐出口管座18连接,在循环泵19出口和喷射器喷头进口管座23之间用管道20连接,喷射器混合管出口管座35与管式搅拌器36进口连接;
b、用管道连接分散相原料罐下旁通管座28和喷射器二级吸入口管座34;
c、用管道连接气体分离罐出口管座7通过分散介质分配总管9与喷射器一级吸入口管座24,在接管之间设三通A25,在三通A25的直通一端接装有截止阀的喷射器排空管37;
d、混合罐分散介质出口管座41、装有截止阀的混合罐排空管40、分散介质反馈总管38之间用三通B39连接,与气体分离罐4中下部进口连接的反馈管5、分散相原料罐21顶端的旁通管座6分别与分散介质反馈总管38连通,两者之间的分散介质反馈总管38上设有旁通截止阀10;主液相原料罐12顶端的分散介质入口管座A13、分散相原料罐21顶端的分散介质入口管座B22分别与分散介质分配总管9连通;
e、气体分离罐4下部的气体分离罐下管座3、主液相原料罐12下部的主液相原料罐下管座14、分散相原料罐21下部的分散相原料罐下管座17和混和罐32下部的混合罐下管座31分别与设于上述四个罐体下部的物料循环总管29连接,气体分离罐下管座3与物料循环总管29之间设有截止阀A2,主液相原料罐下管座14与物料循环总管29之间设有截止阀B15,分散相原料罐下管座17与物料循环总管29之间设有截止阀C16;分散相原料罐下管座17与混合罐下管座31之间的物料循环总管29上设有物料循环总管截止阀30,物料循环总管29与气体分离罐下管座3连接一端设有分散介质进口截止阀1、与混合罐下管座31连接的另一端设有物料循环总管出料口截止阀43,在混合罐32上设取样管42;
所述循环及管式搅拌方法包括以下步骤:
a、充气及加料步骤
选择比重大于空气的惰性气体氩气作分散介质,关闭物料循环总管出料口截止阀43、主液相原料罐12上的主液相原料罐进料管截止阀11、分散相原料罐进料管截止阀27和混合罐32上设于取样管42的截止阀,将其余阀门全部打开,使分散介质由分散介质进口截止阀1经物料循环总管29各管座由下至上进入气体分离罐4、主液相原料罐12、分散相原料罐21、混合罐32,并从设于分散介质分配总管9一端的喷射器排空管37、分散介质反馈总管38一端的混合罐排空管40流出并排除空气,待空气全部排除后,关闭除排空阀之外的全部阀门;打开主液相原料罐进料管截止阀11和分散相原料罐进料管截止阀27,让主液相流体和分散相流体分别进入罐体,待加料完成后,关闭混合罐排空管40和喷射器排空管37上的排空阀和主液相原料罐进料管截止阀11和分散相原料罐进料管截止阀27,此时,系统的状态为:除主液相和分散相原料罐中充满原料外,其余罐体、设备和管道中充满分散介质,完成充气加料步骤;
b、混合主液相及分散相的第一种步骤:启动循环泵19和管式搅拌器36,主液相流体经循环泵出口接管20进入喷射器26,成为从喷嘴喷出的高速射流,将分散介质从喷射器一级吸入口管座24吸入混合并从二级喷嘴喷出形成二次射流,二次射流将分散相流体从二级吸入口管座34吸入混合,经喷射器混合管出口管座35流入管式搅拌器36内,管式搅拌器36内设有推进式和剪切式桨叶,混合后的流体由设于推进式和剪切式桨叶之间的管座流入,推进式桨叶将混合流体搅拌,并推送至剪切式桨叶被剪切搅拌后由管式搅拌器36出口流入混合罐32内,受喷射器26和管式搅拌器32联合作用的混合流体在混合罐32内继续翻腾,并在导流管33的导流作用下形成循环流,使主液相及分散相继续受搅拌,直至主液相原料罐12内和分散相原料罐21内物料完全进入混合罐32内完成第一种主液相及分散相混合步骤;
c、第一种分散介质循环步骤:随着第一种主液相及分散相混合步骤的进行,主液相原料罐12、分散相原料罐21、混合罐32内的液、气体积比发生变化,随着主液相及分散相混合过程的持续,原料罐内的液体进入混合罐32,液体体积缩小,气体体积扩大,混合罐32内液体体积扩大,气体体积缩小,由惰性气体充当的分散介质,从混合罐32上部空间经分散介质反馈总管38进入气体分离罐4下部,又从气体分离罐4上部分散介质出口管座7经分散介质分配总管9管道分别进入主液相原料罐12上部、分散相原料罐21上部和喷射器一级吸入口管座24,经喷射器26进入混合罐32完成循环;
d、混合主液相及分散相的第二种步骤:混合主液相及分散相的第一种步骤结束后,系统的状态为:混合罐32内充满主液相及分散相、其余罐内充满分散介质,经取样分析,若物料反应合格即进行出料操作,若物料为非均相两相液体,主液相及分散相混合经第一步骤仍未达到合格要求,则使用混合主液相及分散相的第二种步骤,其具体做法是:开启位于混合罐32和分散相原料罐21之间物料循环总管29上的截止阀30、主液相原料罐12和物料循环总管29之间的截止阀B15,使主液相及分散相由混合罐32起经物料循环总管29进入主液相原料罐12,启动循环泵19和管式搅拌器36,主液相及分散相经主液相原料罐12、循环泵19、循环泵出口接管20进入喷射器26喷嘴,形成高速射流,从一级吸入口管座24吸入分散介质,经混合后从二级喷嘴快速喷出,形成二次射流,将分散介质在从二级吸入口34吸入混合,然后经混合管出口管座35流出,进入管式搅拌器36,被管式搅拌器推进式桨叶搅拌推送至剪切式桨叶处继续搅拌,受喷射器26和管式搅拌器36的联合作用,主液相及分散相被高速送出管式搅拌器出口,在导流管33的导流作用下,在混合罐32内继续循环,完成混合主液相及分散相的第二步骤;
e、第二种分散介质循环步骤:分散介质从一级吸入口和二级吸入口被吸入喷射器26内,经喷射器混合管出口管座35流出进入管式搅拌器36后进入混合罐32,从混合罐32顶部的分散介质出口管座41,经接管进入分散介质反馈总管38,进入气体分离罐4下部,经分离后,从气体分离罐4顶部分散介质出口管座7,于分散介质分配总管9沿三通A25、喷射器一级吸入口24进入喷射器26,另一路沿分散介质入口管座22进入分散相原料罐21,经分散相原料罐下旁通管座28、喷射器二级吸入口管座34进入喷射器26,完成第二种分散介质循环。
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,任何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单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。