CN204746153U - 一种高速剪切乳化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高速剪切乳化装置，包括乳化罐、自吸式分散乳化机，乳化罐上连接有进料管和出料管，自吸式分散乳化机包括支架、驱动电机、搅拌轴、轴套、搅拌定子及搅拌转子，支架固定于乳化罐上，驱动电机固定于支架上，搅拌轴穿过乳化罐且下端与搅拌转子固定连接，搅拌轴的上端通过轴联器与驱动电机的电机轴连接，轴套固定套设于搅拌轴及驱动电机的电机轴的外部，且轴套与搅拌轴、驱动电机的电机轴之间设有物料通道，轴套的上端与电机固定连接，轴套的下端与搅拌定子固定连接，轴套接近搅拌定子的端部外侧面设有物料出口，搅拌定子固定套设于搅拌转子的外部，搅拌定子与搅拌转子之间设有乳化腔。本实用新型结构简单，乳化分散效果好，物料无气泡产生。

Description

一种高速剪切乳化装置

技术领域

本实用新型涉及化工设备技术领域，尤其是涉及一种用于制备环氧大豆油的高速剪切乳化装置。

背景技术

邻苯二甲酸酯类（DOP）增塑剂在塑料产品加工中长期占主导地位。但是，该增塑剂含有芳香环，不易进行生物降解，食物在加工、加热、包装、盛装的过程里可能会造成DOP从塑料制品中溶出而渗入食物中，对健康造成危害，2011年，更有媒体披露DOP增塑剂（台湾媒体称为塑化剂）有损于男童的生殖系统发育；DOP原料来源于石油炼制产品，而石油是不可再生资源。基于上述种种问题，使得邻苯二甲酸酯类（DOP）增塑剂的使用范围受到极大限制。

我国邻苯二甲酸酯类增塑剂的年产量及消费量均占增塑剂总量的80%以上，像无毒、环保型的环氧大豆油增塑剂却还不到10%；而在发达国家，环氧大豆油的消费量仅次于邻苯二甲酸酯增塑剂，居位第二。因此，随着能源和环境危机的加剧，可再生资源的开发利用成为研究热点，开发环氧大豆油具有广阔的发展前景。

目前的环氧大豆油增塑剂主要以大豆油、亚麻油、棉籽油、菜子油、米糠油等油脂为原料，在反应釜中经环氧化反应得到，其反应机理是将油脂分子中的不饱和双键与过氧羧酸发生环氧化反应，形成环氧键，具体工艺步骤为：将过氧化氢溶液、有机酸和催化剂及原料油脂按配比加入搅拌式反应釜中，通过搅拌釜内的搅拌桨叶进行搅拌混合反应，其中有机酸和H₂O₂在催化剂作用下合成过氧羧酸，生成的过氧羧酸再对油脂中的不饱和双键进行环氧化反应，从而生成环氧大豆油。

目前环氧化反应时水相中的过氧羧酸与油脂通过釜内的乳化头进行分散混合，例如授权公告号CN204051503U，授权公告日2014.12.31的中国专利公开了一种分散釜，它包括釜体、支架、连组器、保护罩、电机、人口、搅拌轴和乳化头，釜体上方设置有支架，釜体通过支架固定电机，电机的电机轴通过连组器与搅拌轴连接，连组器外部设置有保护罩，釜体的上部设置有人口，搅拌轴穿设在釜体内部的一端上设置有乳化头。该分散釜中的乳化头对物料分散乳化的效果较差，分散后的物料中存在较多的气泡，质量不够稳定。

实用新型内容

本实用新型是为了解决现有技术的高速剪切乳化装置对物料分散乳化的效果较差，分散后的物料中存在较多的气泡，质量不够稳定的问题，提供了一种结构简单，乳化分散效果好，物料无气泡产生的高速剪切乳化装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种高速剪切乳化装置，包括乳化罐以及固定于乳化罐上的自吸式分散乳化机，所述乳化罐上连接有进料管和出料管，所述自吸式分散乳化机包括支架、驱动电机和自吸料剪切乳化器，所述自吸料剪切乳化器包括搅拌轴、轴套、搅拌定子及搅拌转子，所述支架固定于乳化罐上，所述驱动电机固定于支架上，所述搅拌轴穿过乳化罐且搅拌轴的下端与位于乳化罐内的搅拌转子固定连接，搅拌轴的上端通过轴联器与驱动电机的电机轴连接，所述轴套固定套设于搅拌轴及驱动电机的电机轴的外部，且轴套与搅拌轴、驱动电机的电机轴之间设有间隙，该间隙形成物料通道，轴套的上端与电机固定连接，轴套的下端与搅拌定子固定连接，轴套接近搅拌定子的端部外侧面设有物料出口，所述搅拌定子固定套设于搅拌转子的外部，且搅拌定子与搅拌转子之间设有间隙，该间隙形成乳化腔。本实用新型中的自吸式分散乳化机安装于乳化罐上，物料从进料管进入乳化罐中，从出料管输出，驱动电机带动搅拌轴从而带动搅拌转子转动，乳化罐中的物料经物料通道进入乳化腔，通过搅拌转子与搅拌定子的相互配合，在搅拌转子与搅拌定子之间形成低压从而将乳化罐内的物料经物料通道吸入乳化腔内，而物料在乳化腔中经高剪切作用后形成环形的流场，使原料油脂在高速状态下被分散成微小液滴，从而使得原料油脂与水相能强化混合并形成油-水两相混合物流的环形流动，这样不仅能形成较大的相际传质面积，大大缩短物料中过氧羧酸向油滴内的传质距离，通过二者的协同作用，大大提高反应速率，减少所需的反应时间，而且能使乳化腔中的混合物流在剪切力的作用下从物料出口喷出进入乳化罐中，从而使反应釜中出来的物流能源源不断进入物料通道中。

作为优选，所述支架为左支撑板、右支撑板以及横板构成的倒“U”形结构，左支撑板、右支撑板均固定于乳化罐上。

作为优选，所述搅拌定子为中空筒体结构，所述搅拌转子为圆柱体结构，搅拌定子的外径大于轴套的外径，搅拌转子的直径大于搅拌轴的直径，搅拌定子与搅拌转子自由端的端面上沿周向均匀间隔设有若干凸齿。搅拌定子上的凸齿之间的间隙有利于乳化罐中的物料进入物料通道中，而搅拌转子上的凸齿能使乳化腔中的物料在高剪切作用下形成油-水两相混合物流的环形流动。

作为优选，所述搅拌转子与搅拌轴、搅拌定子与轴套均为同质一体结构，且搅拌转子与搅拌轴、搅拌定子与轴套之间连接处的折角均采用圆角过渡。

作为优选，所述搅拌定子上凸齿齿数为搅拌转子上凸齿齿数的偶数倍。

作为优选，轴套上的物料出口具有两个，对称设置于轴套上。

作为优选，所述物料出口呈长圆形。

作为优选，所述物料出口的开口处设有除沫丝网。在高速剪切的作用下，乳化腔内的原料油脂与水相在充分混合后会产生大量的气泡，这些气泡的积累很容易使得搅拌转子与搅拌定子之间所形成的低压不足以将乳化罐内的物料吸入乳化腔内（无自吸能力），另外大量的气泡不利于环氧化反应的进行，除沫丝网能充分去除乳化腔中混合物流中的泡沫，从而有效解决上述问题。

作为优选，所述搅拌轴上与轴套上物料出口的对应位置处向外凸出形成球体部。球体部主要起到导向的作用，混合物流在球体部的阻力下会改变流向，从而顺利将乳化腔中的混合物流导向轴套上物料出口，以使其顺利通过除沫丝网，从而避免混合物流在乳化腔中积累，影响效率。

因此，本实用新型具有如下有益效果：

（1）通过搅拌转子与搅拌定子的相互配合，在搅拌转子与搅拌定子之间形成低压从而将乳化罐内的物料经物料通道吸入乳化腔内，而物料在乳化腔中经高剪切作用后形成环形的流场，使原料油脂在高速状态下被分散成微小液滴，从而实现原料油脂与水相强化混合；

（2）物料出口的开口处设有除沫丝网，有效解决了乳化腔内混合物料中产生的气泡易使搅拌转子与搅拌定子之间所形成的低压不足以将乳化罐内的物料吸入乳化腔内（无自吸能力），以及会产生大量的气泡的问题；

（3）搅拌轴上与轴套上物料出口的对应位置处向外凸出形成球体部，球体部主要起到导向的作用，混合物流在球体部的阻力下会改变流向，从而顺利将乳化腔中的混合物流导向轴套上物料出口，以使其顺利通过除沫丝网，从而避免混合物流在乳化腔中积累，影响效率。

附图说明

图1是本实用新型的一种结构示意图。

图2是本实用新型中搅拌轴、轴套、搅拌定子与搅拌转子的一种配合示意图。

图3是图2的一种仰视图。

图中：乳化罐1，进料管2，出料管3，驱动电机4，搅拌轴5，轴套6，搅拌定子7，搅拌转子8，物料通道9，物料出口10，乳化腔11，左支撑板12，右支撑板13，横板14，凸齿15，除沫丝网16，球体部17。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的描述。

如图1所示的一种高速剪切乳化装置，包括乳化罐1以及固定于乳化罐上的自吸式分散乳化机，乳化罐上连接有进料管2和出料管3，自吸式分散乳化机包括支架、驱动电机4和自吸料剪切乳化器，自吸料剪切乳化器包括搅拌轴5、轴套6（见图2）、为中空筒体结构的搅拌定子7及为圆柱体结构的搅拌转子8，支架为左支撑板12、右支撑板13以及横板14构成的倒“U”形结构，左支撑板、右支撑板均固定于乳化罐上；搅拌轴穿过乳化罐且搅拌轴的下端与位于乳化罐内的搅拌转子固定连接，搅拌转子与搅拌轴为同质一体结构，且搅拌转子的直径大于搅拌轴的直径，搅拌转子与搅拌轴之间连接处的折角均采用圆角过渡；搅拌轴的上端通过轴联器与驱动电机的电机轴连接，轴套固定套设于搅拌轴及驱动电机的电机轴的外部，且轴套与搅拌轴、驱动电机的电机轴之间设有间隙，该间隙形成物料通道9，轴套的上端与电机固定连接，轴套的下端与搅拌定子固定连接，搅拌定子与轴套均为同质一体结构，且搅拌定子的外径大于轴套的外径，搅拌定子与轴套之间连接处的折角均采用圆角过渡，轴套接近搅拌定子的端部外侧面对称开有两个呈长圆形的物料出口10，搅拌轴上与轴套上物料出口的对应位置处向外凸出形成球体部17，物料出口的开口处固定有除沫丝网16；搅拌定子固定套设于搅拌转子的外部，且搅拌定子与搅拌转子之间设有间隙，该间隙形成乳化腔11，搅拌定子与搅拌转子自由端的端面上沿周向均匀间隔设有若干凸齿15（见图3），且搅拌定子上凸齿齿数为搅拌转子上凸齿齿数的偶数倍。

本实用新型中的进料管与出料管分别与环氧化反应釜的出口和进口相连，反应釜中的物料会在压差作用下压入乳化罐，开启驱动电机后，驱动电机带动搅拌轴从而带动搅拌转子转动，通过搅拌转子与搅拌定子的相互配合，在搅拌转子与搅拌定子之间形成低压从而将乳化罐内的物料经物料通道吸入乳化腔内，物料在乳化腔中经高剪切作用后形成环形的流场，使物料中未反应的原料油脂在高速状态下被分散成微小液滴，从而使得原料油脂与水相能强化混合并形成油-水两相混合物流的环形流动，乳化腔中的混合物流在剪切力的作用下从物料出口喷出进入乳化罐中，从而使反应釜中出来的物流能源源不断进入物料通道中，乳化罐中经分散乳化后的物料经出料管进入环氧化反应釜进行环氧化反应。

Claims (9)

1.一种高速剪切乳化装置，其特征在于，包括乳化罐（1）以及固定于乳化罐上的自吸式分散乳化机，所述乳化罐上连接有进料管（2）和出料管（3），所述自吸式分散乳化机包括支架、驱动电机（4）和自吸料剪切乳化器，所述自吸料剪切乳化器包括搅拌轴（5）、轴套（6）、搅拌定子（7）及搅拌转子（8），所述支架固定于乳化罐上，所述驱动电机固定于支架上，所述搅拌轴穿过乳化罐且搅拌轴的下端与位于乳化罐内的搅拌转子固定连接，搅拌轴的上端通过轴联器与驱动电机的电机轴连接，所述轴套固定套设于搅拌轴及驱动电机的电机轴的外部，且轴套与搅拌轴、驱动电机的电机轴之间设有间隙，该间隙形成物料通道（9），轴套的上端与电机固定连接，轴套的下端与搅拌定子固定连接，轴套接近搅拌定子的端部外侧面设有物料出口（10），所述搅拌定子固定套设于搅拌转子的外部，且搅拌定子与搅拌转子之间设有间隙，该间隙形成乳化腔（11）。

2.根据权利要求1所述的一种高速剪切乳化装置，其特征在于，所述支架为左支撑板（12）、右支撑板（13）以及横板（14）构成的倒“U”形结构，左支撑板、右支撑板均固定于乳化罐上。

3.根据权利要求1所述的一种高速剪切乳化装置，其特征在于，所述搅拌定子为中空筒体结构，所述搅拌转子为圆柱体结构，搅拌定子的外径大于轴套的外径，搅拌转子的直径大于搅拌轴的直径，搅拌定子与搅拌转子自由端的端面上沿周向均匀间隔设有若干凸齿（15）。

4.根据权利要求3所述的一种高速剪切乳化装置，其特征在于，所述搅拌转子与搅拌轴、搅拌定子与轴套均为同质一体结构，且搅拌转子与搅拌轴、搅拌定子与轴套之间连接处的折角均采用圆角过渡。

5.根据权利要求3所述的一种高速剪切乳化装置，其特征在于，所述搅拌定子上凸齿齿数为搅拌转子上凸齿齿数的偶数倍。

6.根据权利要求1所述的一种高速剪切乳化装置，其特征在于，轴套上的物料出口具有两个，对称设置于轴套上。

7.根据权利要求1或6所述的一种高速剪切乳化装置，其特征在于，所述物料出口呈长圆形。

8.根据权利要求7所述的一种高速剪切乳化装置，其特征在于，所述物料出口的开口处设有除沫丝网（16）。

9.根据权利要求1所述的一种高速剪切乳化装置，其特征在于，所述搅拌轴上与轴套上物料出口的对应位置处向外凸出形成球体部（17）。