CN2455353Y - 浸没循环撞击流反应器 - Google Patents

Abstract

浸没循环撞击流反应器,属化工反应技术装备。能创造良好微观混合、又适应大多数反应体系要求。基本部件包括上部保持气相空间的容器1、分别安装在容器1下部近两端处并浸没在介质中的两个导流筒2和两个螺旋桨3。螺旋桨3从两端推动流体经导流筒2高速循环流动并在容器1中心处相向撞击,有效地促进混合和相间接触。可间歇、半连续或连续,加压或负压操作;可任意设置停留时间,可换热。适用于液相或以液相为连续相的多相反应过程。

Description

浸没循环撞击流反应器

本实用新型名为“浸没循环撞击流反应器”，属于化工反应技术装备。

对于在液相和液固相体系中进行的反应以及反应-沉淀和结晶等过程，反应器中的混合状况，尤其是分子尺度上的混合即微观混合有重要影响。工业上广泛用于这类过程的传统装置是搅拌槽反应器(简记为STR)。这种反应器通常是在一个高度与直径大致相等的容器中，依靠转动的单层或多层搅拌桨带动流体旋转运动，使流团之间和液固相之间产生相对运动，从而发生混合。由于这种方式产生的流团间和液固相间相对运动不够剧烈，混合尤其是微观混合状况不理想，因而液相和液固相中进行的上述过程效率不够高；同时，旋转引起的离心力使得搅拌桨输入的机械能大部分消耗在流体与器壁碰撞上，能量利用率也不高。布劳尔·海因茨(Brauer Heinz)专利了一种“静态射流混合器”(DE2900083)。该混合器是在一密闭的长园筒形容器中两端装有螺旋桨和导流筒，两个螺旋桨分别从两端输送流体沿导流筒向容器中心运动，并在中心处对撞，形成驻面；撞击后流体又经过导流筒外的环室分别流向容器两端，再次被螺旋桨输送经导流筒向容器中心运动。在驻面上，由于两股流体对撞，加上螺旋桨转动引起的旋流，导致流团间和液固相间剧烈的相对运动，使该区域中发生强烈的混合。仅从混合尤其是微观混合的观点来看，静态射流混合器明显地优于搅拌槽反应器。然而，由于该混合器仅仅是为混合而设计，没有安排气相空间，没有进、出料的考虑，也没有安排换热条件，不能适应反应及反应-沉淀和结晶等过程的要求，只能用于混合，且只能间歇操作。近年来，有人研究在撞击流反应器中制取超细粉体(Mahajan A J and Kirwan D J.AICHE J,42(7):1801-14,1996)。装置的基本结构是在一个反应容器中使两股不同物质的流体高速相向流动撞击。由于撞击流具有强化微观混合的特性，该反应器对于快速沉淀反应体系可以创造很高且均匀的过饱和度环境，从而产生粒径细小且较均匀的超细产品。然而，该反应器中物料停留时间很短，只有1s数量级，不能适应大多数反应体系的要求。

本实用新型的目的是克服上述装置的不足，提供一种能够创造良好的微观混合条件、使反应及反应-沉淀和结晶等过程有效地进行，保证物料有足够的停留时间、能适应各种反应体系要求，可以间歇、也可以连续操作，并能提供反应所需换热等条件的反应技术装备。

图1是本实用新型浸没循环撞击流反应器的正向剖视图；图2是其侧向剖视图。

下面结合附图，说明本实用新型的内容和实施方法。

本实用新型的基本部件包括容器1、分别对称地安装在容器1下部近两端处并浸没在介质中的两个导流筒(2)和分别同轴且对称地安装在两个导流筒中的两个螺旋桨3。容器1下部装工艺介质，是反应或其它加工过程的有效容积区；上部保持为气相空间，以适应大多数反应体系的要求。为提高流动效率，容器1底部可做成半圆筒形。两个螺旋桨3推动流体(工艺介质)，分别从两端经导流筒2高速流向容器1中心，并在中心处相向撞击，在撞击面周围形成撞击区IZ。该区中来自不同方向的流团间剧烈的相对运动使得流团间和液固相间有效地接触和混合，促进其中进行的化学反应或其它过程。撞击后，流体经过导流筒2与容器1内壁间的环室返回两端，然后又被螺旋桨3输送通过导流筒2流向容器1中心并再次撞击，如此反复循环。

本实用新型的反应器可以间歇操作，也可以连续操作。间歇操作时，适量反应物料一批加入容器1，经过一定时间完成反应后，物料通过底部放料管4卸出。连续操作时原料液体或悬浮体通过上部进料管5连续加入反应器，经过反应的物料通过侧壁出料管6连续连续放出；通过控制适当的进料流量，可以任意设置平均停留时间。还可以半间歇(半连续)操作，即一种或几种反应物先一次加入反应器，另一种或几种反应物则边反应边通过进料管5加入；待反应完成后全部物料通过底部出料管4卸出。反应过程中若有气体产生，可通过顶部排气管11排出。

本实用新型的反应器壁外设有换热夹套7，可以在反应期间加热或冷却工艺介质。冷却时通过下部接管8通入冷水或其它冷却介质，换热后经过上部接管9排出；需要加热时加热介质的进出管与冷却时相反。必要时，导流筒2外还可以安排蛇管换热(图中未绘出)。

本实用新型的反应器设有顶盖10。通过对容器1和顶盖10机械强度以及它们之间联接方式的适当设计，该反应器可适用于在加压或真空下操作。对于需要敞口进行的过程，顶盖10可以取消。

本实用新型浸没循环撞击流反应器除了具有搅拌槽反应器能够具备的上述功能，即可以任意设置平均停留时间、密闭、加压或真空、加热或冷却、连续或间歇操作等以外，还具有下列优于传统搅拌槽反应器的优点：(1)转动轴很短。每根轴伸入反应器的长度仅为同容积搅拌槽反应器轴的20-30％，从而提高了轴的刚性、减轻了扭矩和弯矩负荷。(2)变速比低，甚至无须变速。此性质与前一因素结合，大大减轻了整个转动机构的重量。(3)转动轴属于液相密封，比气相密封容易解决。这对于需要在加压或真空下进行或有有害气体排出的过程比较有利。(4)转动轴无气-液相界面腐蚀问题，防腐处理比较容易。(5)由于反应器横截面不是圆形而是长方形，可以安排较大换热面积。

Claims (3)

1．一种名为浸没循环撞击流反应器的化工反应技术装备，其特征在于它由一个下部装工艺介质、上部保持为气相空间的容器(1)，分别对称地安装在容器(1)下部近两端处并浸没在介质中的两个导流筒(2)和分别同轴切对称地安装在两个导流筒中、从两端推动流体经导流筒高速向容器中心流动的两个螺旋桨(3)三种五个基本部件组成。

2．按权利要求1所述的浸没循环撞击流反应器，其特征在于安排有伸入到导流筒进口处的进料管(5)、容器侧壁出料管(6)和底部放料管(4)。

3．按权利要求1所述的浸没循环撞击流反应器，其特征在于容器(1)装有可拆卸密封顶盖(10)；壁外设置换热夹套(7)。

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