CN209138373U - 一种管式混合反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种管式混合反应器，包括带有进料口和出料口的筒体，其特征在于，所述筒体内设有层湍流导向柱，该层湍流导向柱由多组导向组件轴向连接而成，所述导向组件包括至少一个轴向混合元件、至少一个径向混合元件。本实用新型的管道混合反应器，通过联用多种形式的混合元件组合实现多维度的混合，达到了良好的混合与传质效果，以及可连续化生产的目的，同时因管道混合器的容积较小，大大提高了物料混合过程中的安全系数。

Description

一种管式混合反应器

技术领域

本实用新型属于化工设备技术领域，具体是涉及一种管式混合反应器。

背景技术

化工生产过程中，经常用到萃取、洗涤、中和、酸化/或碱化、多相反应等单元操作，这些单元操作都涉及到多相物料混合等问题。在传统的多相物料混配操作中，其设备一般采用普通的釜式搅拌、或强制泵循环等设备。这两种混合设备存在着“混合均匀度欠佳，物料的浓度梯度较大”、“无法进行稳定的连续生产”等问题，由此造成了时间效益的降低，及生产稳定性较差，甚至造成生产安全性等问题。

实用新型内容

本实用新型提供了一种管式混合反应器，采用轴向混合元件和径向混合元件协同作业，保证了混合的效率，使得物料混合的更加均匀，可以用于物料的混合或者反应。

一种管式混合反应器，包括带有进料口和出料口的筒体，所述筒体内设有层湍流导向柱，该层湍流导向柱由多组导向组件轴向连接而成，所述导向组件包括至少一个轴向混合元件、至少一个径向混合元件。

本实用新型联合采用轴向混合元件和径向混合元件协同作业，在轴向和径向进行双重混合，进一步保证了物料的混合均匀性。

作为进一步优选，所述导向组件还包括至少一个整体混合元件。

每个导向组件中，可以包括一个或多个轴向混合元件、一个或多个径向混合元件和一个或多个整体混合元件。每个导向组件可以结构相同，也可以结构不同。作为优选，所述导向组件包括一个轴向混合元件、一个径向混合元件和一个整体混合元件。作为进一步优选，所述导向组件由依次连接的整体混合元件、轴向混合元件和径向混合元件组成，或者所述导向组件由依次连接的整体混合元件、径向混合元件和轴向混合元件组成。

作为优选，每个导向组件相同。

采用上述技术方案，可以将导向组件作为模块制作，使用时，将多个导向组件轴向叠放在筒体内即可，安装方便，且可以大批量生产和制作，降低了整个反应器的制作加工成本。

所述轴向混合元件主要在轴向实现物料的混合，可选择多种能够实现轴向混合的结构，作为优选，所述轴向混合元件包括一个分别设有入口和出口的圆柱形的本体，该本体上设有第一定位件，该本体内设有与所述出口导通的混合流道，以及与所述混合流道以及所述入口导通的多个进料流道。作为优选，所述第一定位件为设置在圆柱形的本体顶部或底部的定位轴或者定位凹槽结构。

需要说明的是，上述技术方案中，所述的“入口”或者“出口”主要是以物料的一般流向为对照，其中“入口”对应于物料入口，“出口”对应于物料出口，但是其中的“入口”或者“出口”并不对本实用新型的结构起限定作用，比如所述“入口”可以作为物料入口使用，同时，在另外一些情况下，也可以作为物料出口使用。同理，所述“出口”可以作为物料出口使用，在另外一些情况下，也可以作为物料入口使用。

通过轴向混合元件，物料首先进入到多个进料流道中，被分为多份物料流，然后在混合流道中多个物料流相遇，实现混合，同时物料进一步被输送。

所述径向混合元件主要在径向实现物料的混合，可选择多种能够实现径向混合的结构，作为优选，所述径向混合元件包括一个或多个螺旋板以及与螺旋板相对固定的第二定位件，所述螺旋板的外缘与所述筒体内壁密封对接。通过上述径向混合元件，物料沿一个或多个螺旋板流动，在向心力作用，不断的进行径向的移动，完成径向的混合。作为优选，所述第二定位件为定位轴，所述螺旋板内缘与所述定位轴外壁密封连接，可以为一体结构，也可以通过焊接等方式相互固定。

所述整体混合元件主要在整体上实现物料的混合，可选择多种能够实现整体混合的结构，作为优选，所述整体混合元件包括开口背对进料方向的伞形本体以及与所述伞形本体相对固定的第三定位件。作为优选，第三定位件为设置在伞形本体顶部或底部的定位凸起或者定位凹槽。

上述技术方案中，所述伞形本体与筒体内壁之间设有物料间隙。物料沿伞形本体外壁移动，最后通过伞形本体与筒体内壁之间的间隙进入到伞形本体形成的型腔内，在该型腔内完成整体的混合。

作为优选，所述伞形本体的外径为筒体内径的70～85％。

本实用新型中，所述轴向混合元件、径向混合元件或者整体混合元件可采用塑料件或者金属件等，均可以根据物料的物理化学性质或者体系特性确定。

上述技术方案中，所述第一定位件、第二定位件、第三定位件主要用于实现轴向混合元件、径向混合元件或者整体混合元件间的轴向和周向的相对固定。第一定位、第二定位件、第三定位件结构可以相同，也可以不同，也可以相互匹配的轴槽结构，可以是单独设置的结构，也可以是轴向混合元件、径向混合元件或者整体混合元件本身的一部分。作为优选，第一定位件、第二定位件、第三定位件可以分别设置在轴向混合元件、径向混合元件或者整体混合元件上的、相互配合的定位轴和定位槽结构。或者第一定位件、第二定位件、第三定位件可以分别设置在轴向混合元件、径向混合元件或者整体混合元件上定位轴，多个定位轴之间可以通过螺栓件或雌雄头实现相互的连接固定。

作为优选，所述筒体外壁设有换热夹层。当需要冷却或者加热时，可在换热夹层中通入冷却介质或者加热介质。

作为优选，所述筒体顶部设有膨胀筒，所述出料口设置在该膨胀筒上，所述膨胀筒与筒体顶部之间设有顶部筛板。

作为优选，所述膨胀筒的内径与所述筒体内径比为2～5:1，所述筒体的高径比为1～10:1。

作为优选，所述筒体底部设有进料头，所述进料口设置在该进料头上，所述进料头与筒体底部之间设有底部筛板。

作为优选，所述进料口的个数为2～5个，进一步优选为2～3个。

本实用新型中，所述筒体的内径选择20mm～50mm，长度选择500mm～1000mm。实际使用时，可以采用多个筒体轴接成容量更大，混合流程更长的混合反应器。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果体现在：

本实用新型的管式混合反应器将轴向混合元件和径向混合元件相结合，充分发挥了两种混合方式的优势，保证物料能够从多个方向上进行混合，避免了物料返流、及因死角而发生微观分离、保证了物料混合的均匀性。

本实用新型的管式混合反应器将轴向混合元件、径向混合元件和整体混合元件相结合，保证了物料的无死角混合，实用性更强，适合各种物料的混合、反应作业。

本实用新型的管式混合反应器可以采用多组导向组件，同时，也可以根据实际需要将多个层湍流导向柱轴向连接，或者也可以将安装有层湍流导向柱的多个内筒轴向连接，以满足不同混合和反应的需要。

本实用新型的管式混合反应器即可作为一般的混合装置使用，也可以在萃取、洗涤、中和、酸化/或碱化、多相反应等单元中使用。

本实用新型的管道混合反应器，通过联用多种形式的混合元件组合实现多维度的混合，达到了良好的混合与传质效果，以及可连续化生产的目的，同时因管道混合器的容积较小，大大提高了物料混合过程中的安全系数。

附图说明

图1为本实用新型的管式混合反应器的结构示意图。

图2为本实用新型的轴向混合元件的结构示意图。

图3为本实用新型的径向混合元件的结构示意图。

图4为本实用新型的整体混合元件的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图1～图4，进一步说明本实用新型。

一种管式混合反应器，包括带有进料口101和出料口102的筒体103，筒体103内设有层湍流导向柱104，该层湍流导向柱104由多组导向组件轴向连接而成。导向组件设置的具体组数一般根据需要混合的物料量，混合难度等物料参数决定。

筒体103外壁设有换热夹层105。当需要冷却或者加热时，可在换热夹层中通入冷却介质或者加热介质。换热夹层105上设有介质入口108和介质出口109。

筒体103顶部设有膨胀筒106，出料口102设置在该膨胀筒106上，膨胀筒106与筒体103顶部之间设有顶部筛板。膨胀筒106上同时设有放空口100。筒体底部设有进料头107，进料口101设置在该进料头107上，进料头107与筒体103底部之间设有底部筛板。进料口101可以设置多个，至少设置两个。膨胀筒106下端与筒体103上端以法兰连接，筒体103下端与进料头107上端以法兰连接。顶部筛板和底部筛板均可采用星型筛板、或筛孔式筛板。至少两个进料口101设置在进料头107的最下端；放空口100设置在膨胀筒106最上端的中心位置，出料口102设置在膨胀筒106的下部。

作为一种实施方式，导向组件包括一个轴向混合元件、一个径向混合元件以及一个整体混合元件，按照物料流动方向，径向混合元件、轴向混合元件以及整体混合元件依次相连。当然，对于三种元件的连接顺序没有严格限定，本实施例中以径向混合元件、轴向混合元件以及整体混合元件依次相连为实施例进行详细说明。

本实用新型联合采用轴向混合元件、径向混合元件和整体混合元件协同作业，在轴向、径向以及整体上进行三重混合，进一步保证了物料的混合均匀性。

如图2所示，轴向混合元件包括一个分别设有入口201和出口202的圆柱形的本体203，该本体上设有定位轴204，该本体203内设有与出口202导通的混合流道205，以及与混合流道205以及入口201导通的多个进料流道206。

需要说明的是，上述技术方案中，所述的“入口”或者“出口”主要是以物料的一般流向为对照，其中“入口”对应于物料入口，“出口”对应于物料出口，但是其中的“入口”或者“出口”并不对本实用新型的结构起限定作用，比如所述“入口”可以作为物料入口使用，同时，在另外一些情况下，也可以作为物料出口使用。同理，所述“出口”可以作为物料出口使用，在另外一些情况下，也可以作为物料入口使用。在本实施例中，物料由入口201进入进料流道206中，在混合流道205完成轴向的混合，从出口202进入相邻的径向混合元件。

通过上述轴向混合元件，物料首先进入到多个进料流道中，被分为多份物料流，然后在混合流道中多个物料流相遇，实现混合，同时物料进一步被输送。

如图3所示，径向混合元件主要在径向实现物料的混合，可选择多种能够实现径向混合的结构，本实施例中，径向混合元件包括一个螺旋板301以及与螺旋板相对固定的定位轴302，螺旋板的外缘与筒体103内壁密封对接。通过上述径向混合元件，物料沿一个或多个螺旋板流动，在向心力作用，不断的进行径向的移动，完成径向的混合，然后进入相邻的整体混合元件进行混合。

如图4所示，整体混合元件主要在整体上实现物料的混合，可选择多种能够实现整体混合的结构，本实施例中，整体混合元件包括开口背对进料方向的伞形本体401以及与伞形本体401相对固定的定位轴402。伞形本体401与筒体103内壁之间设有物料间隙。物料沿伞形本体外壁移动，最后通过伞形本体与筒体内壁之间的间隙进入到伞形本体形成的型腔内，在该型腔内完成整体的混合。一般情况下，伞形本体的外径为筒体内径的70～85％。

上述定位轴204、定位轴302、定位轴402之间可以通过插接方式、键合方式、卡和方式等固定，也可以通过螺栓件实现固定，此时需要在定位轴204、定位轴302、定位轴402对应的端部加工外螺纹结构、内螺纹结构，或雌凹槽结构、雄凸头结构等。

实际安装时，首先将底部筛板置于筒体内，然后将径向混合元件置于底部筛板上，依次置入轴向混合元件和整体混合元件，相邻两个元件之间通过对应的定位轴定位。

实际使用时，多种物料从多个进料口101进入进料头内，然后进入径向混合元件中，实现物料在径向的混合，然后进入轴向混合元件中，实现在筒体轴向上物料的进一步混合，最终进入到整体混合元件中，进行整体的混合，最后物料从膨胀筒106的出料口102出料或者进入下一组导向组件中进行再次的混合。

实际使用时，可根据需要选择多组导向组件，以及也可以根据实际需要串联多个筒体，或者也可以通过管路串联多个本实用新型的管式混合反应器，以满足不同需要。

本实用新型的管式混合反应器将轴向混合元件和径向混合元件相结合，充分发挥了两种混合方式的优势，保证物料能够从多个方向上进行混合，保证了物料混合的均匀性。

本实用新型的管式混合反应器将轴向混合元件、径向混合元件和整体混合元件相结合，保证了物料的无死角混合，实用性更强，适合各种物料的混合、反应作业。

本实用新型的管式混合反应器可以采用多组导向组件，同时，也可以根据实际需要将多个层湍流导向柱轴向连接，或者也可以将安装有层湍流导向柱的多个内筒轴向连接，以满足不同混合和反应的需要。

本实用新型的管式混合反应器即可作为一般的混合装置使用，也可以在萃取、洗涤、中和、酸化/或碱化、多相反应等单元中使用。

Claims (10)

1.一种管式混合反应器，包括带有进料口和出料口的筒体，其特征在于，所述筒体内设有层湍流导向柱，该层湍流导向柱由多组导向组件轴向连接而成，所述导向组件包括至少一个轴向混合元件、至少一个径向混合元件。

2.根据权利要求1所述的管式混合反应器，其特征在于，所述导向组件还包括至少一个整体混合元件。

3.根据权利要求2所述的管式混合反应器，其特征在于，所述轴向混合元件包括一个分别设有入口和出口的圆柱形的本体，该本体上设有第一定位件，该本体内设有与所述出口导通的混合流道，以及与所述混合流道以及所述入口导通的多个进料流道。

4.根据权利要求2所述的管式混合反应器，其特征在于，所述径向混合元件包括一个或多个螺旋板以及与螺旋板相对固定的第二定位件，所述螺旋板的外缘与所述筒体内壁密封对接。

5.根据权利要求2所述的管式混合反应器，其特征在于，所述整体混合元件包括开口背对进料方向的伞形本体以及与所述伞形本体相对固定的第三定位件。

6.根据权利要求5所述的管式混合反应器，其特征在于，所述伞形本体的外径为筒体内径的70～85％。

7.根据权利要求2所述的管式混合反应器，其特征在于，所述导向组件由依次连接的整体混合元件、轴向混合元件和径向混合元件组成，或者所述导向组件由依次连接的整体混合元件、径向混合元件和轴向混合元件组成。

8.根据权利要求1所述的管式混合反应器，其特征在于，所述筒体外壁设有换热夹层。

9.根据权利要求1所述的管式混合反应器，其特征在于，所述筒体顶部设有膨胀筒，所述出料口设置在该膨胀筒上，所述膨胀筒与筒体顶部之间设有顶部筛板。

10.根据权利要求1所述的管式混合反应器，其特征在于，所述筒体底部设有进料头，所述进料口设置在该进料头上，所述进料头与筒体底部之间设有底部筛板。