CN1781586A - 单管多旋流体混合装置及其混合操作方法 - Google Patents

Abstract

单管多旋流体混合装置，包括流体输入管线和混合流体出口管线，其特点是在于流体输入管线和混合流体出口管线之间设置至少一个单管多旋流体混合管；流体输入管线和混合流体出口管线入口端相联，混合流体出口管线与单管多旋流体混合管的出口端相联；采用多个单管多旋流体混合管时，相邻二个单管多旋流体混合管之间可对接或通过联接管联接。本发明的主要优点是设备投资少、占地面积小、混合效果、装置本身无运动构件，不易出现故障，可增加生产有效时间；系统全封闭，无泄漏，特别适合于易燃、易爆、有毒介质的混合。装置操作弹性大，可在较宽的处理量范围内稳定操作。

Description

单管多旋流体混合装置及其混合操作方法

(一)技术领域

本发明涉及一种工业生产中的流体物料混合装置及混合操作过程，具体涉及的是液-液混合和气-液混合装置及混合操作过程。

(二)技术背景

混合是使两种或两种以上不同物质或不同状态的物质在彼此之间互相分散而达到的均匀的操作过程。混合操作在工业生产中应用广泛，其中包括在石油、化工、医药、农药、染料、油漆等行业，而用于化学反应最为普遍。工业上实现混合的最典型操作是搅拌混合和喷射混合。搅拌混合为人们普遍采用，其使用历史较长，使用经验丰富。搅拌混合使用最多的场合是搅拌釜式反应器。搅拌混合结构复杂，一般投资较高，占地面积大，能耗高。用于伴有热量传递的反应过程时，传热面受到限制。为强化传热，在釜内装有蛇管时。搅拌混合用于非常压操作时，由于转动轴的伸入，密封处容易泄漏，严重时造成停产，影响生产有效时间。搅拌混合用于连续反应时，一般需多釜串联，操作控制复杂。目前见到的立式搅拌釜，虽搅拌轴安装方式有所不同，但均为单轴搅拌。而喷射混合是使一种流体高速流动来抽吸另一种流体，两种流体汇合后，发生碰撞出现湍动而实现混合。喷射混合操作弹性小，无法在较宽的产量范围进行操作。由于喷射混合是流体相互碰撞出现湍动而实现混合，因而能量消耗大。另外，喷射洗涤容易使被混合物体出现乳化。

(三)发明内容

本发明的目的是提供一种投资少、节能效果好、占地面积小、混合效率高、操作简单，流体在管道内边流动边实现混合的新混合装置和混合操作方法。

采用的技术方案是：

单管多旋流体混合装置，包括至少一个单管多旋流体混合管及流体入口管线和出口管线。

采用多个单管多旋流体混合管时，相邻二个单管多旋流体混合管之间对接，或通过联结管连接。

在单管多旋流体混合管内固设有与管道相对静止的可对流体产生切割、扭曲、置换、变形、分散、合并作用的螺旋片。

在单管多旋管式流体混合装置的混合管内同一横截面上可布置数量至少两个螺旋片，螺旋片可为左旋式或右旋式，n个螺旋片为一组，一组螺旋片的旋向相同或任意设置，螺旋片间的夹角为α＝0-180°。

沿单管多旋流体混合管轴线方向，可固设多组螺旋片，若某一组螺旋片为左(右)旋，则相邻组螺旋片为右(左)旋，组与组之间沿轴向可首尾相联，也可保持一定距离。

上述单管多旋流体混合管内相邻两组螺旋片沿圆周错开β＝0-90°角度布置。

上述单管多旋流体混合管内可固设芯轴，螺旋片可固设在芯轴上。

上述芯轴为实心，也可为空心。

上述芯轴为空心时，即为芯管时，根据需要芯管内可通入加热或冷却介质，与混合管内的流体进行热量交换。

上述芯轴或芯管、螺旋片、混合管管体间无相对运动。

单管多旋流体混合管外侧可设置夹套管，用于通入加热或冷却介质，同混合管内流体进行热量交换。

单管多旋流体混合管，可单个使用，也可多个串联或并联使用，多个串联或并联使用时，可通过联接管联接，联接方式可用焊接、螺纹联接或法兰联接。

上述单管多旋流体混合管内也可不设芯轴，而上述的螺旋片可用其它对流体起切割、扭曲、置换、变形、分散、合并的内设化工填料和混合元件代替。

单管多旋流体混合装置，可垂直布置、水平布置或倾斜布置，也可垂直、水平、倾斜组合布置。

上述芯轴外径do为0-300mm。

上述单管多旋流体混合管内径Di为10-1000mm。

上述单管多旋流体混合管长L为100-6000mm。

上述螺旋片的宽度应小于(Di-do)/2。

上述螺旋片的长度为0.5-4倍螺旋片宽度。

单管多旋流体混合装置操作方法的技术要点是：①待混合物料W₁、W₂……W_m-1、W_m经管线按比例进入单管多旋流体混合装置入口；②各股物料进入单管多旋流体混合装置依次流经螺旋片时，被迫旋转并产生切割、扭曲、分散、合并、置换、变形，流经一定数量的螺旋片组后，便可达到需要的混合程度。③达到规定混合程度的物料由出口流出；④物料在单管多旋流体混合装置内流动所需的推动力可由泵、位差或压缩气体等提供。

本发明具有如下优点：

1.设备投资少，同搅拌混合相比可节省设备投资1/3～1/2；

2.装置占地面积小，易于布置；

3.无运动构件，不易出现故障，可增加生产有效时间；

4.系统全封闭，无泄漏，可减少环境污染，改善生产条件，特别适合于易燃易爆有毒介质的混合；

5.物料在管内为层流流动，亦可实现混合，能量消耗低；

6.操作弹性大，可稳定地在较宽流量范围内操作；

7.单管多旋流体混合可应用于流体间只发生物理混合的场合，也可应用于流体间发生化学反应的场合的混合。

(四)附图说明

图1是本发明的一种实施例的结构示意图。

图2是本发明的第二种实施例结构示意图。

图3是单管多旋流体混合管的轴向剖面图。

图4是单管旋流体混合管横向剖面图。

图5是右旋螺旋片结构示意图。

图6是左旋螺旋片结构示意图。

(五)具体实施方式

实施例一

单管多旋流体混合装置，包括带有三个流体入口的流体输送管线1，四根单管多旋流体混合管2，三段联接管3，一段混合流体出口管线4，一根芯管7，三种流体经流体输送管线1进入单管多旋流体混合管2，每根单管多旋流体混合管2长度3m，公称直径200mm，内设芯管7直径为32mm，内部设置的螺旋片5或6为每组3片，同一组螺旋片间的夹角为α＝120°，相邻两组螺旋片错开β＝60°布置，螺旋片宽度为80mm，长度为100mm。

具体安装方式：

带有三个流体入口的流体输送管线1与单管多旋流体混合管2的入口端由法兰联接；四根单管多旋流体混合管2用三段联接管3用法兰联接垂直布置；单管多旋流体混合管2内设置芯管7；单管多旋流体混合管2内设置的螺旋片5、6，螺旋片组与组之间首尾相接；单管多旋流体混合管2的出口与混合物料出口管线4用法兰联接，构成单管多旋流体混合装置。该装置可对三种流体进行混合。

实施例二

实施例二与实施例一基本相同，不同之处是：流体输送管线上带有二个流体入口，装置对二种流体进行混合。

实施例三

实施例三与实施例一基本相同，不同之处是单管多旋流体混合管2内部设置的螺旋片5或6为每组4片，同一组螺旋片间的夹角α＝90°，相邻两组螺旋片错开β＝45°布置。单管多旋流体混合管外设置夹套。

实施例四

单管多旋流体混合装置，包括带有五个流体入口的流体输送管线1，六根单管多旋流体混合管2，两段联接管3，一段流体出口管线4，三种流体经流体输送管线1进入单管多旋流体混合管2。每根单管多旋混合管2的长度为3m，公称直径为150mm，内设芯轴7直径为25mm。内部设置的螺旋片5或6每组3片，同一组螺旋片间的夹角为α＝120°，相邻两组螺旋片间错开β＝60°布置，螺旋片宽度60mm，长度60mm。

具体安装方式：

带有五个流体入口的流体输送管线1与单管多旋流体混合管2的入口用法兰联接，每两根单管多旋流体混合管2用法兰联接组成一组。三组单管多旋流体混合管组与两段联接管3用法兰联接水平布置。单管多旋流体混合管内设置芯轴7，螺旋片组与组之间首尾间距30mm。混合物料出口管线4与单管多旋流体混合管2的出口用法兰联接，构成单管多旋流体混合装置，该装置可对五种流体进行混合。

实施例五

实施例五与实施例四基本相同，不同之处是流体输送管线1带有两个流体入口，每根单管多旋流体混合管2的长度为5m，公称直径为500mm，内设芯管7为100mm。螺旋片宽度200mm，长度300mm。单管多旋流体混合管2外设夹套，外夹套和芯管7通加热或冷却介质。

实施例六

实施例六与实施例五基本相同，不同之处在于每根单管多旋流体混合管2的长度6m，公称直径为800mm，内为设芯管7为250mm，螺旋片5、6宽度270mm，长度为400mm。

实施例七

单管多旋流体混合装置，包括带有两个流体入口的流体输送管线1，四根单管多旋流体混合管2，一段混合流体出口管线，两种流体经流体输送管线1进入单管多旋流体混合管2。每根单管多旋流体混合管2的长度为2m，公称直径为125mm，内设芯管7公称直径25mm，内部设置的螺旋片5或6为每组3片，同一组螺旋片间的夹角为α＝120°，相邻两组螺旋片间错开β＝60°布置，螺旋片宽52mm，长60mm。

具体安装方式：

流体输入管线1与单管多旋流体混合管2的入口用法兰联接。两根单管多旋流体混合管2用法兰联接在一起，水平布置，其出口与混合物料出口管线4用法兰联接，构成单管多旋流体混合装置，可对两种流体进行混合。

实施例八

实施例八与实施例七基本相同，不同之处是四根单管多旋流体混合管2外面设有外夹套，用法兰联接在一起垂直布置。

实施例九

实施例九与实施例七基本相同，不同之处是三根单管多旋流体混合管2用法兰联接在一起与水平成45°角布置。

实施例十

实施例十与实施例七基本相同，不同之处是单管多旋流体混合管内无芯管(或芯轴)7，用化工填料代替单管多旋流体混合管2内的螺旋片5、6。

Claims (10)

1、单管多旋流体混合装置，包括流体输入管线(1)、单管多旋流体混合管(2)和混合流体出口管线(4)，其特征是在流体输入管线(1)和混合流体出口管线(4)之间设置至少一个单管多旋流体混合管(2)；单管多旋流体混合管(2)内固设有多个螺旋片(5)、(6)；流体输入管线(1)与单管多旋流体混合管(2)入口端相联，混合流体出口管线(4)与单管多旋流体混合管(2)的出口端相联；流体输入管线(1)和混合流体出口管线(4)间设置多个单管多旋流体混合管(2)时，相邻两个单管多旋流体混合管(2)之间可采用对接或联接管(3)联接。

2、根据权利要求1所述的单管多旋流体混合装置，其特征是在单管多旋流体混合管(2)内固设有芯轴(7)，芯轴(7)可为实心轴，也可为空心轴。

3、根据权利要求1所述的单管多旋流体混合装置，其特征在于单管多旋流体混合管(2)内同一截面上可布置一组数量为n的螺旋片(5)或(6)；螺旋片(5)或(6)可为左旋式或右旋式；一组螺旋片的旋向相同或任意设置；螺旋片间的夹角为α＝0-180°。

4、根据权利要求1所述的单管多旋流体混合装置，其特征在于单管多旋流体混合管(2)内沿轴向可设置多组螺旋片(5)、(6)，其中一组螺旋片(5)为左旋式(或右旋式)时，则相邻组螺旋片(6)为右旋式(或左旋式)，相邻两组螺旋片沿圆周方向错开β＝0-90°角度布置；相邻两组螺旋片沿轴向可首尾相联，也可保持一定距离。

5、根据权利要求1、2、3、4、5所述的单管多旋流体混合装置，其特征在于：单管多旋流体混合管(2)的内径为：Di＝10-1000mm，芯轴(7)的外径为do＝0-300mm，螺旋片(5)或(6)的宽度为0-(Di-do)/2，螺旋片(5)或(6)的长度为0.5-4倍螺旋片宽度。

6、根据权利要求2所述的单管多旋流体混合装置，其特征在于单管多旋流体混合管(2)内的螺旋片(5)或(6)可用其它对流体起混合作用的化工填料或元件代替。

7、根据权利要求1所述的单管多旋流体混合装置，其特征在于单管多旋流体混合管(2)外侧可设置夹套，也可不设置夹套。

8、根据权利要求1所述的单管多旋流体混合装置，其特征在于流体输送管线(1)至少设有2个流体入口。

9、根据权利要求1所述的单管多旋流体混合装置，其特征在于单管多旋流体混合管(2)与联接管(3)可垂直、水平或倾斜设置，也可垂直、水平、倾斜组合设置。

10、单管多旋流体混合装置的使用方法，其特征在于：①待混合物料W₁、W₂……W_m-1、W_m(m＝2-6)经流体输入管线(1)按比例进入单管多旋流体混合管(2)入口并依次流经螺旋片时，被迫产生切割、扭曲、置换、变形、分散、合并，并达到需要的混合程度后，由混合流体出口管线(4)流出；②单管多旋流体混合管(2)外侧若设置夹套时，夹套内可通入加热或冷却介质，同混合管内流体进行热量交换；③单管多旋流体混合管(2)内若设置的芯轴(7)为空心轴，根据需要空心轴内可通入加热或冷却介质，同混合管内流体进行热量交换。

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