CN1456385A - 一种流体混合方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
一种实现微观混合的流体混合方法，启动原动机带动打击器高速旋转，打击头打击振荡器的刚体，刚体产生高频振荡并把具有确定频率和振幅的能量传递给刚体周围的流体，使两种或两种以上的流体相互碰撞、剪切、分散、混合。一种实施所述方法使容器内所有流体得到全方位混合的装置，打击器由一根软轴(3)与软轴上端的联轴器和软轴下端的打击头(4)连接组成，振荡器的刚体包围着高速旋转的打击头，承受打击头的打击而产生高频振荡。采用本方法和装置，混合时间短，能源消耗低。促进分子扩散，特别适宜于两流体之间的快速反应。适用于化工、医药、涂料、化妆品、环境保护等行业。
Description
所属技术领域
本发明涉及流体混合方法及其装置，特别是化工、医药、涂料、化妆品、环境保护等行业的流体混合方法及其装置。
背景技术
依靠搅拌器在搅拌槽中转动对液体进行搅拌，是化工生产中将液体、气体或固体颗粒分散到液体中去的最常用混合方法。搅拌器的类型虽然有多种，如旋桨式、涡轮式、锚式等，它们的共同特点是转动搅拌，转动式搅拌器的动力头在有限的区域(范围)内工作，达到均匀化的时间长，或者说是混合速度慢生产效率低，并且消耗功率大。
为了克服搅拌器的不足，中国专利012112216公开了一种《振动混合乳化机》，该振动混合乳化机包括罐体、加料口、进出料管、上水管，其特征在于在罐体上盖安装振动器，振动器上套振动拉环，振动拉环与固定在罐体上的两个拉簧连接，罐体底部安装搅拌器，罐体上盖安装进料口，在罐体上部安装进出料管、上水管。振动器的频率每分钟达4万次，所发的力有300公斤。从说明书附图分析，所述振动器是一个与竖向布置电动机连接的悬臂轴(说明书和权利要求书没有给出定义)，高速旋转的悬臂轴和拉环直接接触流体进行搅拌混合，其运动轨迹基本上是一个圆锥面，也就是说它们的工作范围还不够大，所以，该振动器所能达到的混合速度和生产效率并不理想。该振动器所体现出来的混合方法实质上仍然是转动搅拌条件下的宏观混合，而不是微观混合意义上的振动混合。
发明内容
为了克服现有的转动式搅拌器工作范围不够大的不足，本发明提供一种流体混合方法，采用本方法可以实现流体微观混合。本发明的另一个目的是提供一种实施所述流体混合方法的装置，该装置可以使容器内的所有流体都能得到充分均匀地混合。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种流体混合方法，其特征在于，包括以下操作步骤：
a.启动原动机带动打击器高速旋转，
b.打击器的打击头打击振荡器的刚体，
c.刚体产生高频振荡并把具有确定频率和振幅的能量传递给刚体周围的流体，使两种或两种以上的流体相互碰撞、剪切、分散、混合。
一种实施所述流体混合方法的装置，包括一个由原动机和一根悬臂轴通过联轴器连接组成的振动器，其特征在于，所述装置还包括：
a.所述的悬臂轴即打击器由一根软轴与软轴上端的联轴器和软轴下端的打击头连接组成，
b.一个由支架和刚体组成的振荡器，该振荡器的刚体包围着高速旋转的打击头，承受打击头的打击而产生高频振荡。
上述的流体混合装置，所述软轴是螺旋弹簧或者是多股钢丝绳。
上述的流体混合装置，所述打击头是金属棒或者是金属球。
上述的流体混合装置，所述刚体是一个上端开口下端封闭的钢管。
上述的流体混合装置，在所述刚体外壁上安装有若干具有弹性的振荡翼片。
上述的流体混合装置，所述振荡翼片是由若干条放射状板片构成，或者是设置有若干孔洞的整体板片，或者是带有网子的整体板片。本发明的有益效果是：
1 采用本发明方法和流体混合装置可以实现全方位的充分的宏观混合，混合时间短，能源消耗低。
在环保领域，气浮是废水处理最常用的预处理方法之一，其效果取决于絮凝剂与废水的混合程度和空气在水中的分散程度以及微气泡与絮体的粘附效果。常用气液混合泵将废水加压到0.4-0.6Mpa，在泵前加入絮凝剂，在泵体吸入空气，经泵叶轮搅拌切割、加压溶气后，进入气浮池释放微气泡进行气浮。常用的QY50-12气液混合泵的技术参数：处理废水12m3/h，动力5.5KW，气浮去除率35-40％。
采用本发明方法和流体混合装置进行气水混合试验表明：15m3/h的污水以0.07Mpa的压力进入本装置，进口处经一个简易的射流器吸入空气和絮凝剂溶液，在本装置内混合15秒钟，气水充分混合，乳白色混合液进入气浮池，气浮去除率40-45％，气浮效果比气液混合泵好。本装置的提升泵电机和振动器电机的总功率小于1.5KW，动力消耗仅是气液混合泵的1/3。
2 具有微观上快速混合的效果，促进分子扩散，使两种物质在分子尺度上交替排列或互相分隔，本发明方法和流体混合装置特别适宜于两流体之间的快速反应。
水胺硫磷农药合成属于非均相有机反应，由于水相和有机相之间有一个界面，反应只能在界面进行，因此反应很难发生。一般采用增加搅拌速度和加入催化剂促进反应发生。搅拌速度是有限的，宏观混合不能完全满足分子之间发生化学反应的要求，在催化剂帮助下，合成总收率只有60％。而且，水杨酸异丙酯∶二氯硫代磷酸甲酯∶液碱∶氨水的比例，理论值是1∶1∶1∶2，实际值是1∶1.1-1.4∶1.3-2.5∶2.6-3.5，浪费和污染严重。
采用本发明方法和流体混合装置进行水胺硫磷农药合成：
1)把计量好的水杨酸异丙酯、甲苯、相转移催化剂一次投入原料釜中-搅拌-开启冷冻盐水阀门-釜内5℃时加入二氯硫代磷酸甲酯-用耐腐蚀泵将原料打入第一流体混合装置(振动频率100-300Hz)。
2)加入液碱，控制温度15-20℃-出料进入缓冲罐，保持pH11-13-经换热进入第二流体混合装置。
3)在30-40℃时缓慢投加氨水-出料进入缓冲罐，保持pH8-9-在40℃时恒温1小时，水胺硫磷农药合成反应完成-出料进入第三流体混合装置。
萃取、分层、回收原油等步骤同已知技术。
采用本发明方法和流体混合装置进行水胺硫磷农药合成总收率达到67％，化学反应显著加快。
可以不采用上述三级振动方案，将流体混合装置放入合成釜中，按照原有工艺参数，振动和搅拌同时进行。
本发明方法和流体混合装置的其他效果还体现在实施例结构分析中。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明
图1是实现本发明方法的流体混合装置的结构示意图
图中1.原动机(电动机)，2.联轴器，3.软轴，4.打击头，5.支架，
6.刚体，7.振荡翼片，8.容器，9.流体，10.上管口，11.下管口。
具体实施方式
本发明流体混合方法的实质是把高速旋转搅拌转变为刚体高频振荡。优选的方法是在所述刚体的外壁上安装若干具有弹性的振荡翼片，便于把高频振荡传递到刚体四周所有的层面，哪里有流体那里就安装振荡翼片。另一个优选的方法是使流体混合装置在流体容器内移动，只要在容器上盖设置与刚体移动轨迹相致的开口就可实现手工或机械移动。该方法不用安装振荡翼片，哪里流体需要加强混合就把装置移动到那里。
如图1所示，一种实施上述方法的流体混合装置，由振动器和振荡器组成，其中的振动器由原动机(1)和打击器通过联轴器(2)连接组成，打击器由一根软轴(3)与软轴上端的联轴器(2)和软轴下端的打击头(4)连接组成。其中的振荡器由支架(5)和刚体(6)组成，该振荡器的刚体(6)包围着高速旋转的打击头(4)，承受打击而产生高频振荡。
如图1所示，所述软轴(3)是螺旋弹簧或者是多股钢丝绳。所述打击头(4)是金属棒或者是金属球。软轴和打击头既可以焊接在一起也可以熔铸为一体。所述振荡器的刚体(6)是一个上端开口下端封闭的钢管。在所述刚体的外壁上安装有若干具有弹性的振荡翼片(7)。所述振荡翼片(7)是由若干条放射状板片构成，或者是设置有若干孔洞的整体板片，或者是带有网子的整体板片。
如图1所示，振荡器通过支架(5)上下两端的法兰盘分别与容器(8)和原动机(1)连接。流体物料(9)既可以从上管口(10)进入容器，也可以从下管口(11)进入容器。
本发明所述流体一般是指液体、气体或固体颗粒。如图1所示，流体物料(9)连续的从上管口(10)或下管口(11)进入混合装置，高速旋转的原动机(1)通过联轴器(2)带动软轴(3)下端的打击头(4)高速摆动，打击刚体(6)使其产生高频振荡，振荡翼片(7)随着刚体(6)一起振荡，并把具有确定频率和振幅的能量传递给刚体和翼片周围的流体物料，物料之间产生相对的高频振动、剪切、碰撞、分散、混合。物料(9)完成混合和反应后从另一个管口出料。
Claims (7)
1.一种流体混合方法，其特征在于，包括以下操作步骤：
a.启动原动机带动打击器高速旋转，
b.打击器的打击头打击振荡器的刚体，
c.刚体产生高频振荡并把具有确定频率和振幅的能量传递给刚体周围的流体，使两种或两种以上的流体相互碰撞、剪切、分散、混合。
2.一种实施权利要求1所述方法的装置，包括一个由原动机和一根悬臂轴通过联轴器连接组成的振动器，其特征在于，所述装置还包括：
a.所述的悬臂轴即打击器由一根软轴(3)与软轴上端的联轴器和软轴下端的打击头(4)连接组成，
b.一个由支架(5)和刚体(6)组成的振荡器，该振荡器的刚体包围着高速旋转的打击头(4)，承受打击而产生高频振荡。
3.按照权利要求2所述的装置，其特征在于：所述软轴(3)是螺旋弹簧或者是多股钢丝绳。
4.按照权利要求2所述的装置，其特征在于：所述打击头(4)是金属棒或者是金属球。
5.按照权利要求2所述的装置，其特征在于：所述振荡器的刚体(6)是一个上端开口下端封闭的钢管。
6.按照权利要求2或5所述的装置，其特征在于：在所述刚体的外壁上安装有若干具有弹性的振荡翼片(7)。
7.按照权利要求6所述的装置，其特征在于：所述振荡翼片(7)是由若干条放射状板片构成，或者是设置有若干孔洞的整体板片，或者是带有网子的整体板片。
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