CN211051268U - 一种用于非均相反应的混合器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于非均相反应的混合器，包括若干混合单元，所述混合单元包括分散单元和集中单元；所述分散单元包括挡水板，且挡水板通过支架与分散单元的内壁连接，分散单元的内壁为曲面，挡水板为内凹的球面结构；所述集中单元包括漏斗形通道，所述漏斗形通道的侧壁为曲面，且内径从上到下逐渐变小；所述漏斗形通道的下方设有内凹的挡水面；且挡水板的开口与漏斗形通道的底端位置相互对应。本实用新型可高效的将油水或液相与固体浆料混合；该混合器结构简单，混合器内无混合死区，安装、检修方便，可通过增加或减少混合单元来控制混合效果。

Description

一种用于非均相反应的混合器

技术领域

本实用新型属于混合装置技术领域，尤其是涉及一种用于非均相反应的混合器。

背景技术

在化工领域，经常涉及到非均相反应，非均相反应一般在两相的界面上进行，相界面面积大小、扩散速率等物理因素对反应有着极大影响。加入溶剂使非均相反应变为均相反应会导致副反应增加以及溶剂分离成本提高等问题。

目前的混合器为圆筒式静态混合器，内置固定的混合单元体，但其混合效率不是很高，且油滴易粘在固定的混合单元体上，造成通量下降且不易清理。

CN 207478358 U提供的折流板式的混合器安装方便，在实际使用时，尤其是流速较慢的情况下会有死区的存在。

CN 106861480A提供的静态混合器的中控混合单元由表面设有微孔的左右螺旋混合单元组成，适用于液液混合，若有固体催化剂等存在则会大大影响混合效率。

发明内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种用于非均相反应的混合器，以克服现有技术的不足，高效的将油水或液相与固体浆料混合；该混合器结构简单，混合器器内无混合死区，安装、检修方便，可通过增加或减少混合单元来控制混合效果；同时该混合器在允许的条件下也可直接作为反应器。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种用于非均相反应的混合器，包括若干混合单元，所述混合单元包括分散单元和集中单元；

所述分散单元包括挡水板，且挡水板通过支架与分散单元的内壁连接，分散单元的内壁为曲面，挡水板为内凹的球面结构；

所述集中单元包括漏斗形通道，所述漏斗形通道的侧壁为曲面，且内径从上到下逐渐变小；所述漏斗形通道的下方设有内凹的挡水面；

且挡水板的开口与漏斗形通道的底端位置相互对应。

进一步的，当分散单元与集中单元连接时，分散单元曲面内壁与其上方设置的集中单元上的挡水面平滑过渡相接，且分散单元曲面内壁与其下方设置集中单元的漏斗形通道的侧壁平滑过渡相接。平滑过渡保证液体的流畅性，且同时避免混合器中出现死角。

进一步的，所述漏斗形通道的底端与挡水板的中心对齐。保证水流对挡水板冲击的平衡性，避免挡水板因不平衡造成损坏。

进一步的，所述挡水板的纵截面为劣弧，且最低点留泪空；挡水板的高度与分散单元曲面内壁的高度相同，为H₁；分散单元曲面内壁的内径逐渐缩小，且最低端内径为R₁，且H₁为R₁的10％～30％。

进一步的，分散单元曲面内壁位于挡水板的顶面以下，且挡水板顶端与分散单元曲面内壁的顶端持平，两者之间设置的开口的面积为该平面上分散单元曲面内壁所在圆周面积的30％～90％。

进一步的，集中单元上漏斗形通道的底端内径R2为顶部内径R3的5％-30％。

进一步的，挡水面的纵截面呈圆弧状，且靠近R2部分有少量突出，突出部分H3的高度不超过分散单元的挡水板高度H1的1/2；分散单元曲面内壁的高度H₁与集中单元的漏斗形通道的高度H2的比值是1:5-1:1。合理的设置各部件的尺寸，保证混合的效果，且同时保证混合器返修率降低。

进一步的，相邻的分散单元与集中单元之间的侧壁通过螺纹连接；每个混合器由3-50组混合单元组成。分散单元与集中单元也可以采用其他方式连接，只要保证连接后，具有稳定性，且同时内部的结构符合本实用新型中的相关要求就可，再次不再一一列举。其中螺纹连接的方式，是分别在集中单元与分散单元设置内螺纹或外螺纹，使相邻的两个单元之间可以相互配合即可，不需要特别限定内螺纹或外螺纹与集中单元或分散单元的设置的位置关系。

根据反应需要可以调节相应的混合单元的组数。

进一步的，设置在顶端的分散单元上方连接进口单元，且进口单元上设有进口管，进口管的数量为2～5个。

相对于现有技术，本实用新型所述的用于非均相反应的混合器，具有以下优势：

(1)本实用新型所述的混合器，集中单元通过漏斗形通道的侧壁的曲面设置，提高通过液体的返混程度，同时通过漏斗形通道的内径不断缩小，使液体不断加速，并与分散单元的挡水板撞击，形成强湍流场，经过与挡水板的撞击，会有部分液体再次反弹到挡水面上，进行再次撞击混合；通过增加重复单元，该过程不停重复，可高效的将油水或液相与固体浆料混合；该混合器结构简单，混合器内无混合死区，安装、检修方便，可通过增加或减少混合单元来控制混合效果；同时该混合器在允许的条件下也可直接作为反应器。

(2)本实用新型用于环己烯水合或氯丙烯氧化制环氧氯丙烷等非均相反应均取得了很好的结果。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的分散单元的俯视图；

图2为图1中的A-A向的剖视图；

图3为本实用新型实施例所述的集中单元的俯视图；

图4为图3中的A-A向的剖视图；

图5为进口单元的剖视图；

图6为混合单元的剖视图；

图7为多个混合单元连接成混合器后的剖视图。

附图标记说明：

1、分散单元；2、集中单元；3、进口单元；4、挡水板；5、分散单元曲面内壁；6、进口管；7、漏斗形通道；8、支架；9、挡水面。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

一种用于非均相反应的混合器，包括若干混合单元，所述混合单元包括分散单元1和集中单元2；

所述分散单元1包括挡水板4，且挡水板4通过支架8与分散单元1的内壁连接，分散单元1的内壁为曲面，挡水板4为内凹的球面结构；

所述集中单元2包括漏斗形通道7，所述漏斗形通道7的侧壁为曲面，且内径从上到下逐渐变小；所述漏斗形通道7的下方设有内凹的挡水面9；

且挡水板4的开口与漏斗形通道7的底端位置相互对应。

当分散单元1与集中单元2连接时，分散单元曲面内壁5与其上方设置的集中单元2上的挡水面9平滑过渡相接，且分散单元曲面内壁5与其下方设置集中单元2的漏斗形通道7的侧壁平滑过渡相接。

所述漏斗形通道7的底端与挡水板4的中心对齐。

所述挡水板4的纵截面为劣弧，且最低点留泪空；

挡水板4的高度与分散单元曲面内壁5的高度相同，为H₁；

分散单元曲面内壁5的内径逐渐缩小，且最低端内径为R₁，且H₁为R₁的10％～30％。

分散单元曲面内壁5位于挡水板4的顶面以下，且挡水板4顶端与分散单元曲面内壁5的顶端持平，两者之间设置的开口的面积为该平面上分散单元曲面内壁所在圆周面积的30％～90％(用S％表示)。

集中单元2上漏斗形通道7的底端内径R2为顶部内径R3的5％-30％。

挡水面9的纵截面呈圆弧状，且靠近R2部分有少量突出突出部分H3的高度不超过分散单元的挡水板4高度H1的1/2；分散单元曲面内壁5的高度H1与集中单元2的漏斗形通道7的高度H2的比值是1:5-1:1。

相邻的分散单元1与集中单元2之间的侧壁通过螺纹连接。

设置在顶端的分散单元1上方连接进口单元3，且进口单元3上设有进口管6，进口管6的数量为2～5个。

实施例1

本实施例使用在环己烯水合反应中，分散元和集中元尺寸见下表：

尺寸编号

R3

H1

R1

H2

S％

R2

H3

R4

尺寸/mm

30

15

25

20

60％

4

3

13

按照图6和图7混合单元示意，连接4套混合单元，进口连接进料器，出口连接到不锈钢釜；混合器放置于125度油浴中加热。进料管6分别接固体催化剂浆料和环己烯进料泵，使用TCC-02水合催化剂，浓度为20％，控制进料速率使催化剂与环己烯质量比为1:5，停留时间为2-3min；取样测试，环己烯转化率为5.6％。

实施例2

本实施例混合器尺寸同实施例1，使用在环己烯水合反应中，按照图6和图7混合单元示意，连接13套混合单元，进口连接进料器，出口连接到一耐压不锈钢釜；混合器放置于125度油浴中加热。进料管6分别接固体催化剂浆料和环己烯进料泵，使用TCC-02水合催化剂，浓度为25％，控制进料速率使催化剂与环己烯质量比为1:5，停留时间为2-3min；取样测试，环己烯转化率为8.3％。

对比例1：使用250ml反应釜，搅拌进行水合反应，使用TCC-02水合催化剂，加入催化剂15g，水45ml，环己烯33ml，搅拌转速600rpm，当温度升到125度计时3min，取样分析环己烯转化率为3.2％。

其中实施例1、实施例2、对比例1中环己烯水合反应均采用常规的反应，原料与催化剂的类型以及用量均相同。

实施例3

本实施例使用在氯丙烯与双氧水两相反应制备环氧氯丙烷，分散元和集中元尺寸见下表：

按照图6和图7混合单元示意，连接8套混合单元，进口连接进料器，出口连接到一耐压不锈钢釜；混合器放置于50度水浴中加热。进料管6分别接固体催化剂浆料、双氧水和氯丙烯进料泵，催化剂使用TCC-03催化剂，固含20％，控制进料速率使催化剂固体和氯丙烯比例为1:5，停留时间为3-5min；取样测试，ECH收率63.3％。

对比例2：使用2L带有冷凝管的玻璃反应釜，搅拌进行反应，反应水浴温度50℃，加入催化剂80g，脱盐水230g，氯丙烯1000ml，双氧水(50％)235g通过滴加方式加入，20min加入完毕后继续搅拌20min，反应结束后ECH收率58.7％。

其中实施例3、对比例2中制备环氧氯丙烷的反应均采用常规的反应，原料与催化剂的类型以及用量均相同。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于非均相反应的混合器，其特征在于：包括若干混合单元，所述混合单元包括分散单元(1)和集中单元(2)；

所述分散单元(1)包括挡水板(4)，且挡水板(4)通过支架(8)与分散单元(1)的内壁连接，分散单元(1)的内壁为曲面，挡水板(4)为内凹的球面结构；

所述集中单元(2)包括漏斗形通道(7)，所述漏斗形通道(7)的侧壁为曲面，且内径从上到下逐渐变小；所述漏斗形通道(7)的下方设有内凹的挡水面(9)；

且挡水板(4)的开口与漏斗形通道(7)的底端位置相互对应。

2.根据权利要求1所述的用于非均相反应的混合器，其特征在于：当分散单元(1)与集中单元(2)连接时，分散单元曲面内壁(5)与其上方设置的集中单元(2)上的挡水面(9)平滑过渡相接，且分散单元曲面内壁(5)与其下方设置集中单元(2)的漏斗形通道(7)的侧壁平滑过渡相接。

3.根据权利要求1所述的用于非均相反应的混合器，其特征在于：所述漏斗形通道(7)的底端与挡水板(4)的中心对齐。

4.根据权利要求1所述的用于非均相反应的混合器，其特征在于：所述挡水板(4)的纵截面为劣弧，且最低点留泪空；挡水板(4)的高度与分散单元曲面内壁(5)的高度相同，为H1；分散单元曲面内壁(5)的内径逐渐缩小，且最低端内径为R1，且H1为R1的10％～30％。

5.根据权利要求1所述的用于非均相反应的混合器，其特征在于：分散单元曲面内壁(5)位于挡水板(4)的顶面以下，且挡水板(4)顶端与分散单元曲面内壁(5)的顶端持平，两者之间设置的开口的面积为该平面上分散单元曲面内壁所在圆周面积的30％～90％。

6.根据权利要求1所述的用于非均相反应的混合器，其特征在于：集中单元(2)上漏斗形通道(7)的底端内径R2为顶部内径R3的1％-30％。

7.根据权利要求1所述的用于非均相反应的混合器，其特征在于：挡水面(9)的纵截面呈圆弧状，且靠近R2部分有突出，突出部分H3的高度不超过分散单元的挡水板(4)高度H1的1/2；分散单元曲面内壁(5)的高度H1与集中单元(2)的漏斗形通道(7)的高度H2的比值是1:5-1:1。

8.根据权利要求1所述的用于非均相反应的混合器，其特征在于：相邻的分散单元(1)与集中单元(2)之间的侧壁通过螺纹连接；每个混合器由3-50组混合单元组成。

9.根据权利要求1所述的用于非均相反应的混合器，其特征在于：设置在顶端的分散单元(1)上方连接进口单元(3)，且进口单元(3)上设有进口管(6)，进口管(6)的数量为2～5个。

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