CN201070583Y

CN201070583Y - 一种气举反循环搅拌装置

Info

Publication number: CN201070583Y
Application number: CNU2007201698872U
Authority: CN
Inventors: 刘伟; 杨海鹏; 武刚
Original assignee: PEIAN INSTRUMENTATION (BEIJING) CO Ltd
Current assignee: Beijing Annan Science & Technology Co., Ltd.
Priority date: 2007-07-25
Filing date: 2007-07-25
Publication date: 2008-06-11
Anticipated expiration: 2017-07-25

Abstract

本实用新型涉及化学反应的搅拌装置，且特别涉及一种气举反循环搅拌装置。本实用新型的一种气举反循环搅拌装置包括：可形成循环回路的反应容器，设置于上述反应容器上部的进料口，设置于上述反应容器底部的出料口，设置于上述反应容器上部的排气口，以及设置于上述排气口下方的反应容器上的进气口；上述排气口上设置有气液分离器，上述气液分离器的排气口连接有限压阀。本实用新型的一种气举反循环搅拌装置能使气－液或气－液－固反应物充分混合，达到较好的传质传热效果。

Description

一种气举反循环搅拌装置

技术领域

本实用新型涉及化学反应的搅拌装置，且特别涉及一种气举反循环搅拌装置。

背景技术

传统的化学反应搅拌技术主要有机械搅拌、磁力搅拌、导流管环流搅拌等。

为了提高机械搅拌的搅拌效果，化学家们不断尝试各种形状的搅拌浆，但机械搅拌的传质传热效果并不能尽如人意，并且对于密闭反应体系，机械搅拌的密封问题及密封件消耗也难以很好地解决。对于微波化学反应等应用，因机械搅拌传动装置不能使用金属材料(与微波衰减器形成微波天线)，也使机械搅拌受到了极大的限制。

磁力搅拌主要受限于无法在反应规模放大的装置中得到应用。

(液体下喷式或气升式)环流搅拌以及以此为基础发展的多层导流管环流反应器(反应釜直径较大时)、多节导流管环流反应器(反应釜高度较高时)在一定程度上提高了搅拌的效率和传质传热效果，但是鉴于不同的反应体系固体反应物比例、形状差异以及反应体系流动性差异很大，环流搅拌实际传质传热效果在不同反应介质体中的差异性难以量化，更难以针对不同的反应介质体分别使用不同的流体模型设计并改变液体或气体喷射量/喷射位置、导流管规格/位置等参数。

其次，环流搅拌反应器在工艺上具有一定的复杂性，非金属材料的应用也受到了很大的限制。

实用新型内容

本实用新型的目的就是针对上述现有技术的不足，提供一种气举反循环搅拌装置，在可形成循环回路的反应器中，通过加入气体，形成低比重的气-液或气-液-固混合介质体，并被高比重液相或液-固混合介质体自动推升形成反向循环流动，使气-液或气-液-固反应物充分混合，达到较好的传质传热效果。

本实用新型的一种气举反循环搅拌装置包括：形成循环回路的反应容器，设置于上述反应容器上部的进料口，设置于上述反应容器底部的出料口，设置于上述反应容器上部的排气口，以及设置于上述排气口下方的反应容器上的进气口；上述排气口上设置有气液分离器，上述气液分离器的排气口连接有限压阀。

上述反应容器可以为O形、带过桥管的U形、螺旋形、双螺旋形、以及类似“日”字形和“目”字形的带多过桥管的反应容器。

上述进料口可以设置于反应容器的顶部，数目为一个或一个以上。

在上述进气口外部连接有向外沿伸的气体管路，上述气体管路的另一端连接有气体供应装置。

在上述进气口与上述气体供应装置之间的气体管路上设置有气体流量控制装置。

在上述反应容器内的循环回路的上部设有流速和/或流量检测装置。

本实用新型的一种气举反循环搅拌装置还包括总控制装置，上述气体流量控制装置和上述流速和/或流量检测装置均连接到上述总控制装置，上述总控装置通过控制通过上述气体流量控制装置的气体的流量得到预定的反应介质体流速和/或流量。

从上述气体供应装置通过上述气体管路进入反应容器的气体可以为压缩空气、惰性气体、反应气体、或经预冷却或预加热的气体。

上述进气口设置于上述反应容器的侧面，距上述反应容器的顶部的距离不小于反应器高度的1/3。

上述反应容器上设置有一个或一个以上进气口。

上述排气口设置于反应容器上部的基本上中间的位置，上述排气口通过限压阀连接有回收装置。

鉴于传统的机械搅拌的传质传热效果不佳，并且对于密闭反应体系，机械搅拌的密封问题及密封件消耗也难以很好地解决；传统的磁力搅拌无法在反应规模放大的装置中得到应用；环流搅拌法在一定程度上提高了搅拌的效率和传质传热效果，但针对不同的反应体系分别建立不同的流体模型，以确定气/液体喷射量/喷射位置、导流管规格/位置等参数几乎是不可能的，因此实际传质传热效果难以量化，并且，环流搅拌反应器工艺复杂，非金属材料的应用受到限制，难以在较高效的微波化学反应装置中得到应用。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

1、本实用新型的气举反循环搅拌装置可更加有效地提高化学反应气-液或气-液-固反应的搅拌效率，该装置从根本上改变了反应介质接触和混合的方式，使反应过程的传质和传热得到了进一步的强化，并且完全适合于常压和密闭反应。该装置通过加入反应气体、惰性保护气体或普通压缩气体，形成低比重的气-液或气-液-固混合介质体，并自动被不含气体的高比重液相或液-固混合介质体向上挤压，进入进气孔上方混合区的液相或固-液混合介质体与搅拌气体混合，形成新的低比重介质体……如此重复，使工作介质体产生连续自动的循环环流，介质处于高度湍动状态，介质本身作为动能和动量的载体，在剪切力的作用下，实现能量交换。在高度湍流扰动下，还可使固体反应物或催化剂处于良好的悬浮状态。气、液、固体反应物因重力作用在湍流介质体中的相对运动又有效地增加了气-液-固的接触和混匀。

2、本实用新型装置可通过介质体在反应管中的流速和流量特征，准确量化介质体的湍动状态，并可通过控制搅拌气体流量，准确控制不同反应介质体达到相同的或可定量的搅拌效果。

3、另外，作为非机械的却可以产生机械能的搅拌装置，本实用新型装置无需机械传动部件或金属构件，可广泛地应用于包括微波化学反应等各种化学反应装置。

4、对于反应规模放大的反应装置，还可使用“日”字形、“目”字形甚至更多过桥管的反应器及相对应的多通道搅拌气体进气口结构。

附图说明

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式作进一步的详细说明。对于所属技术领域的技术人员而言，从对本实用新型的详细说明中，本实用新型的上述和其他目的、特征和优点将显而易见。

图1为本实用新型的气举反循环搅拌装置的一个实施例的结构示意图；

图2为本实用新型的气举反循环搅拌装置的另一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

参照图1，图1为本实用新型的气举反循环搅拌装置的一个实施例的结构示意图。

本实用新型的一种气举反循环搅拌装置包括：

带过桥管的U形反应容器13，在其内部可形成循环回路；

设置于上述反应容器13顶部的两个进料口3，上述进料口3上设有阀31，以供反应物料的进入和进料口的封闭；当然，上述进料口3的数目不限于两个，根据反应的需要以及反应容器13的结构的不同可以为一个或多个，上述进料口3的位置也不限于图示，一般设于反应容器13的上部，较佳的为顶部；

设置于上述反应容器13底部的出料口12，出料口12上设有阀或其他装置以供物料排出和出料口12的封闭；当然上述出料口12的个数也不限于1个，可以为两个或多个；

设置于上述反应容器13底弧上沿的进气口8，进气口8可以外接气体管路10以供气体的进入，进气口8越靠近底部，提渣效果越好，搅拌效率越高；

以及置于上述反应容器13顶部的排气口，在上述排气口上设置有气液分离器4，气液分离器4的排气口依次连接限压阀2和回收装置1，所述限压阀2使在高压反应条件下也可使用本实用新型的装置，限压阀2可以根据反应要求的压力调节释放压力，回收装置确保环保排放。

在上述进气口8外部的气体管路10上连接有气体供应装置(图中未示出)；在上述进气口8与气体供应装置之间的气体管路10上可以进一步设置有气体流量控制装置9；在上述反应容器13内的循环回路的过桥管上可以进一步设置流速和/或流量检测装置5；

上述气体流量控制装置9和上述流速和/或流量检测装置5均连接到一个总控制装置11，总控装置11通过控制通过上述气体流量控制装置9的气体的流量得到相应的反应介质体流速和/或流量，以达到相应的搅拌效果；

从上述气体供应装置通过上述气体管路10进入反应容器的气体可以为压缩空气、氮气等惰性气体、氢气等反应气体、或经预冷却或预加热的气体。

工作时由气体管路10进入的搅拌气体沿进气口8的方向向上运动，搅拌气体与反应液体或固体形成低比重的气-液或气-液-固混合介质体，在气泡7带动或推动以及右侧的反应介质体6的推动下反应物6-1沿箭头A-1方向向上运动，在U形反应容器的顶部气体由于气液分离器4的分离作用从排气口排出，反应物沿箭头A-3方向续前进，高比重的液相或液-固混合反应介质体6沿箭头A-4、A-5继续运动，挤压底部的反应物，进入进气口8上方的混合区的液相或固-液混合介质体与搅拌气体混合，形成新的低比重介质体沿箭头A-1方向向上运动，开始一个新的循环。如此重复，使介质体产生连续自动的循环环流，介质体处于高度湍动状态，介质体本身作为动能和动量的载体，在剪切力的作用下，实现能量交换。在高度湍流扰动下，还可使固体反应物或催化剂处于良好的悬浮状态。气、液、固体反应物因重力作用在湍流介质体中的相对运动又有效地增加了气-液-固的接触和混匀。

参照图2，图2为本实用新型的气举反循环搅拌装置的另一个实施例的结构示意图。

与图1不同，该装置的反应容器23为“日”字形，在“日”字形的反应容器23的底弧的上沿和中间的过桥管上设置有两个进气口28，连接两个进气口28的气体管路10上分别设置有气体流量控制装置29，相应的容器23内部也设置了两个流速和/或流量检测装置25。如图中箭头所示，工作时便可以形成两个循环。应当了解，本实施例的实现方式与图1所示的实施例类似，在此不再赘述。

应当了解，在反应规模放大的装置中，上述进气口28、气体流量控制装置29、流速和/或流量检测装置25、进料口3和出料口12可以是多个，例如进气口可以为垂直于纸面的方向上的两排，其设置根据反应容器23的规格等以达到所需的循环强度为宜。

虽然，本实用新型已通过以上实施例及其附图而清楚说明，然而在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，所属技术领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的变化和修正，但这些相应的变化和修正都应属于本实用新型的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种气举反循环搅拌装置，其特征在于包括：形成循环回路的反应容器，设置于上述反应容器上部的进料口，设置于上述反应容器底部的出料口，设置于上述反应容器上部的排气口，以及设置于上述排气口下方的反应容器上的进气口；上述排气口上设置有气液分离器，上述气液分离器的排气口连接有限压阀。

2.根据权利要求1所述的气举反循环搅拌装置，其特征在于上述反应容器为O形、带过桥管的U形、螺旋形、双螺旋形、以及带多过桥管的反应容器。

3.根据权利要求1或2所述的气举反循环搅拌装置，其特征在于上述进料口设置于反应容器的顶部，数目为一个或一个以上。

4.根据权利要求1或2所述的气举反循环搅拌装置，其特征在于在上述进气口外部连接有向外沿伸的气体管路，上述气体管路的另一端连接有气体供应装置。

5.根据权利要求4所述的气举反循环搅拌装置，其特征在于在上述进气口与上述气体供应装置之间的气体管路上设置有气体流量控制装置。

6.根据权利要求5所述的气举反循环搅拌装置，其特征在于在上述反应容器内的循环回路的上部设有流速和/或流量检测装置。

7.根据权利要求6所述的气举反循环搅拌装置，其特征在于还包括总控制装置，上述气体流量控制装置和上述流速和/或流量检测装置均连接到上述总控制装置，上述总控装置通过控制通过上述气体流量控制装置的气体的流量得到预定的反应介质体流速和/或流量。

8.根据权利要求1或2所述的气举反循环搅拌装置，其特征在于上述进气口设置于上述反应容器的侧面，距上述反应容器的顶部的距离不小于反应器高度的1/3。

9.根据权利要求8所述的气举反循环搅拌装置，其特征在于上述反应容器上设置有一个或一个以上进气口。

10.根据权利要求1或2所述的气举反循环搅拌装置，其特征在于上述排气口设置于反应容器上部的基本上中间的位置，上述排气口通过限压阀连接有回收装置。