CN216396360U - 一种气相参与的高剪切连续反应装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种气相参与的高剪切连续反应装置，涉及反应设备技术领域。该装置包括：圆筒壳体、传动部件、剪切部件和进气部件，进气部件包括至少一根进气管，所述进气管由所述圆筒壳体的端面进入，并依次穿过所述的若干定子；所述定子内部开设有出气通道，进气管上开设有出气口与之对应，并进行密封。该装置通过在定子内部开设有出气通道实现了反应气体主动进入，提高了反应气体进入的速度，提高了反应效率，同时对于反应气体较大的反应，具有更好地实用性。

Description

一种气相参与的高剪切连续反应装置

技术领域

本实用新型涉及反应设备技术领域，更具体的说，涉及一种气相参与的高剪切连续反应装置。

背景技术

石油、化工、轻工、医药和环境保护等生产过程中广泛存在气液反应，比如：氢化、氯化、磺化、尾气吸收等单元操作，属于具有重要意义的化学反应工程领域。常用的气液反应器根据其总体结构特点可以分为塔式反应器、釜式反应器、管式反应器、膜式反应器及喷射反应器。操作方式上有连续和半连续两种，一般的气体均为连续方式，液体可以间歇和连续。气液两相的接触可以常用板式、填料、鼓泡和膜式等。对于气液反应而言，存在传质与反应两个步骤，一般地传质过程通常过程的控制步骤，其传质阻力主要存在于液膜，如果欲进行的气液反应是瞬时反应，则传质速率是反应器生产强度的关键问题，强化液相湍动将有助于减小传质阻力，所以选择一种传质效率高的气液反应器型式，是获得反应器的高生产强度和高经济效益的关键之一；另外，对于管式反应器中能否维持气泡的大小和稳定性是气液反应效率的关键之二。

现有的高剪切反应装置为了保持反应装置内气液平衡，一般带有气体自吸口，在反应装置内，由于液体的高速湍流与自吸式气体不能很好的接触，为了实现气体高效反应，根据反应实际需要，将反应装置内的部分定子上设计气体通气孔，在转子高速旋转的同时不仅将液体充分打散实现湍流，并且也将气体打散与液体实现充分接触混合，实现气体充分反应的目的。

为了解决上述的问题，经检索，中国专利CN106390870A公开了一种连续高剪切快速气液反应器。该反应器由反应器的高剪切预混合器、端盖筒体、液体进料口、气体进料口、端盖法兰、反应管法兰、反应管、静态混合器和反应管夹套组成。利用电机的高速旋转，带动转子产生的高离心力，转子中心形成真空，液体和气体吸入，气液两相在转子内高湍流流动和高剪切，达到高强度的物理传质和化学反应，再由定子的槽孔喷出，被强力分散形成很大的相接触面积，流向反应管进一步反应，反应管内安装静态混合器，维持气泡的大小和稳定性。

再如中国专利CN105854776A公开了一种用于快速竞争反应的高剪切反应器，包括圆筒状外壳、转子、定子和主传动轴，在圆筒状外壳上设置有出料口，圆筒状外壳端壁的中心设置有第一进料管，在位于圆筒状外壳内的第一进料管的末端设置有圆筒状分布器，所述圆筒状分布器的侧壁上设置有第一出料孔；设置在第一级最内圈转子齿和次内圈转子齿之间的是内部为中空结构的进料定子齿，其中空部分通过环状中空结构与第二进料管连通；进料定子齿上设置有孔。本发明的反应器能有效的避免多股物料在非高度湍动区接触，使物料在毫秒级内达到快速均匀混合。

通过上述专利公开的反应器，可以实现剪切反应，但是其气体进入反应其中采用自吸入的方式，称为被动进入，对于主动进入的反应气体，上述的结构无法适用，因此有待进一步改进。

发明内容

1.要解决的问题

针对上述的技术问题，本实用新型提供一种气相参与的高剪切连续反应装置，反应装置中可以主动进入反应气体。

2.技术方案

为了解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

本实用新型的气相参与的高剪切连续反应装置，包括：

圆筒壳体，其内部形成有反应腔室，反应腔室配合设置有进料口和出料口；

传动部件，其水平置于所述圆筒壳体内，且与动力源连接；

剪切部件，其包括若干转子和定子，所述转子间隔设置在所述传动部件上，且置于反应腔室内，所述定子数量与所述转子数量相对应，所述定子固定在所述反应腔室的圆筒壳体上；在传动部件的带动作用下，向反应腔室内的反应物施加剪切力；

进气部件，其包括至少一根进气管，所述进气管由所述圆筒壳体的端面进入，并依次穿过所述的若干定子；所述定子内部开设有出气通道，进气管上开设有出气口与之对应，并进行密封。

于本实用新型一种可能实施方式中，所述出气通道的内径由内到外呈凸形或凹形限缩，从一个较大的直径Da缩小到一个较小的直径Db。

于本实用新型一种可能实施方式中，所述传动部件为传动轴，所述转子垂直设置在所述传动轴上。

于本实用新型一种可能实施方式中，所述定子头部呈折形，所述出气通道由头部连通反应腔室，且出气通道与所述转子平行设置。

于本实用新型一种可能实施方式中，所述转子与定子之间的间隙为0.5-1.5mm，优选的为1.0mm。

3.有益效果

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型气相参与的高剪切连续反应装置，通过在定子内部开设有出气通道实现了反应气体主动进入，提高了反应气体进入的速度，提高了反应效率，同时对于反应气体较大的反应，具有更好地实用性；

(2)本实用新型气相参与的高剪切连续反应装置，结构简单，易于制造。

附图说明

图1为本实用新型气相参与的高剪切连续反应装置的结构示意图；

图2为图1的侧视图；

图3为本实用新型气相参与的高剪切连续反应装置的出气通道示意图。

附图标记说明：

100、圆筒壳体；110、反应腔室；120、进料口；130、出料口；

200、传动部件；210、传动轴；

300、剪切部件；310、转子；320、定子；

400、进气部件；410、进气管；420、出气通道。

具体实施方式

下文对本实用新型的示例性实施例进行了详细描述。尽管这些示例性实施例被充分详细地描述以使得本领域技术人员能够实施本实用新型，但应当理解可实现其他实施例且可在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下对本实用新型作各种改变。下文对本实用新型的实施例的更详细的描述并不用于限制所要求的本实用新型的范围，而仅仅为了进行举例说明且不限制对本实用新型的特点和特征的描述，以提出执行本实用新型的最佳方式，并足以使得本领域技术人员能够实施本实用新型。因此，本实用新型的范围仅由所附权利要求来限定。

下文对本实用新型的详细描述和示例实施例进行说明。

如图1至图3所示，本实施例的气相参与的高剪切连续反应装置，包括圆筒壳体100、传动部件200、剪切部件300和进气部件400。

具体的结构为：从图1可以看出，卧式反应装置的圆筒壳体100内部形成有反应腔室，反应腔室内充满气、液的反应混合液体，反应腔室配合设置有进料口120和出料口130，对应的进料口120和出料口130通过密封盖(图中未示出)进行封闭。

由于圆筒可以呈水平设置，因此传动部件200水平置于所述圆筒壳体100内，且与动力源(图中未示出)连接，传动部件200为传动轴210，传动轴210穿过圆筒壳体100的中轴线，传动轴210通过轴承与圆筒壳体100的连接固定，并且进行密封。进一步的，动力源可以为伺服电机等，伺服电机可以带动传动轴210快速转动，转速为1000-5000r/min。

在图2中，该反应装置的主要作用是实现气液混合物的反应，最重要的部件为剪切部件300。剪切部件300包括若干转子310和定子320，所述转子310与定子320之间的间隙为0.5-1.5mm，优选的为1.0mm，间隙腔体内具有剪切、撞击，气液两相被分散，获得较大机械能，足以细化气泡和液滴，形成巨大的传质面积，从而强化传质，提高反应效率。转子310间隔、垂直设置在所述传动轴210上，且置于反应腔室内，所述定子320数量与所述转子310数量相对应，所述定子320固定在所述反应腔室的圆筒壳体100上；在传动轴210的带动作用下，向反应腔室内的气液混合物施加剪切力。

在本实施例中，进气部件400包括四根进气管410，分别分布在四个象限点处，进气管410连接高压气源，在进气管410的外侧前端设有一打开阀门(图中未示出)和一智能安全压力阀(图中未示出)，当气体的压力低于一定数值时，智能安全压力阀关闭，避免吸入空气，造成其他的反应产物生成。所述进气管410由所述圆筒壳体100的端面进入，并依次穿过所述的若干定子320；所述定子320内部开设有出气通道420，进气管410上开设有出气口与之对应，并进行密封。

进一步的，由于高速的转动使得反应腔室内形成负压空间，但是该负压并不是很大，在实际使用过程中发现出气口容易出现堵塞现象。因此，优选的，如图3所示，所述出气通道420的内径由内到外呈凸形或凹形限缩，从一个较大的直径Da缩小到一个较小的直径Db，例如，较大的直径Da为3mm，较小的直径Db为1mm，即出气通道420为锥形，前小后大。反应气体进入反应腔体时，反应气体具有一定的压力，可以通过锥形的出气通道420，出气口的端部压力进一步增大，同时反应气体出速较大，可以快速的参与反应。

在本实施中，所述定子320头部呈折形，所述出气通道420由头部连通反应腔室，且出气通道420与所述转子310平行设置。该反应装置为气液两相提供了分散、剪切，使气泡的直径细小，数量和比表面积极大，同时达到密闭操作。

以上所述仅为本实用新型的优选实施方案，应当指出，对于本技领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干赶紧和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种气相参与的高剪切连续反应装置，包括：

圆筒壳体(100)，其内部形成有反应腔室(110)，所述反应腔室(110)配合设置有进料口(120)和出料口(130)；

传动部件(200)，其水平置于所述圆筒壳体(100)内，且与动力源连接；

剪切部件(300)，其包括若干转子(310)和定子(320)，所述转子(310)间隔设置在所述传动部件(200)上，且置于反应腔室(110)内，所述定子(320)数量与所述转子(310)数量相对应，所述定子(320)固定在所述反应腔室(110)的圆筒壳体(100)上；在传动部件(200)的带动作用下，向反应腔室(110)内的反应物施加剪切力；

其特征在于，还包括进气部件(400)，所述进气部件(400)包括至少一根进气管(410)，所述进气管(410)由所述圆筒壳体(100)的端面进入，并依次穿过若干的所述定子(320)；所述定子(320)内部开设有出气通道(420)，进气管(410)上开设有出气口与之对应，并进行密封。

2.根据权利要求1所述的气相参与的高剪切连续反应装置，其特征在于，所述出气通道(420)的内径由内到外呈凸形或凹形限缩，从一个较大的直径Da缩小到一个较小的直径Db。

3.根据权利要求2所述的气相参与的高剪切连续反应装置，其特征在于，所述传动部件(200)为传动轴(210)，所述转子(310)垂直设置在所述传动轴(210)上。

4.根据权利要求1-3任一项所述的气相参与的高剪切连续反应装置，其特征在于，所述定子(320)头部呈折形，所述出气通道(420)由头部连通反应腔室(110)，且出气通道(420)与所述转子(310)平行设置。

5.根据权利要求4所述的气相参与的高剪切连续反应装置，其特征在于，所述转子(310)与定子(320)之间的间隙为0.5-1.5mm。

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