專利名稱：立式循環(huán)撞擊流反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型名為“立式循環(huán)撞擊流反應(yīng)器”，屬于化工反應(yīng)技術(shù)裝備。
對(duì)于在液相和液固相體系中進(jìn)行的反應(yīng)以及反應(yīng)-沉淀和結(jié)晶等過(guò)程，反應(yīng)器中的混合狀況，尤其是分子尺度上的混合即微觀混合有重要影響。工業(yè)上廣泛用于這類過(guò)程的傳統(tǒng)裝置是攪拌槽反應(yīng)器(簡(jiǎn)記為STR)。這種反應(yīng)器通常是在一個(gè)高度與直徑大致相等的容器中，依靠轉(zhuǎn)動(dòng)的單層或多層攪拌槳帶動(dòng)流體旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，使流團(tuán)之間和液固相之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而發(fā)生混合。由于這種方式產(chǎn)生的流團(tuán)間和液-固相間相對(duì)運(yùn)動(dòng)不夠劇烈，混合、尤其是微觀混合狀況不理想，因而液相和液固相中進(jìn)行的上述過(guò)程效率不夠高；同時(shí)，旋轉(zhuǎn)引起的離心力使得攪拌槳輸入的機(jī)械能大部分消耗在流體與器壁碰撞上，能量利用率也不高。伍沅研發(fā)了一種“浸沒(méi)循環(huán)撞擊流反應(yīng)器”，已獲得專利(ZL00230326.4)。該反應(yīng)器具有下列重要特性和優(yōu)點(diǎn)(1)全混流-無(wú)混合流串聯(lián)循環(huán)的特殊流動(dòng)結(jié)構(gòu)；(2)撞擊流微觀混合強(qiáng)烈；(3)通過(guò)循環(huán)的安排，可以根據(jù)需要任意設(shè)置反應(yīng)時(shí)間，適應(yīng)大多數(shù)反應(yīng)體系的要求；(4)可以間歇、也可以連續(xù)操作；(5)可以提供換熱條件。它在制取超細(xì)粉體等應(yīng)用中已顯示出優(yōu)越的性能；還具有動(dòng)力消耗低的優(yōu)點(diǎn)。然而，該反應(yīng)器在工業(yè)應(yīng)用方面也存在一定的局限性。主要問(wèn)題是反應(yīng)器側(cè)壁形狀有相當(dāng)大的一部分平面，受力情況比較苛刻。當(dāng)用于在加壓或真空下進(jìn)行的過(guò)程時(shí)，器壁勢(shì)必做得很厚，大大增加設(shè)備重量、材料消耗和投資。
本實(shí)用新型的目的是克服上述不足，通過(guò)改變結(jié)構(gòu)、提供一種既能保持浸沒(méi)循環(huán)撞擊流反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)和性能，又便于設(shè)計(jì)和制造成能在受壓條件下工作的反應(yīng)技術(shù)裝備。


圖1是本實(shí)用新型立式循環(huán)撞擊流反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
以下結(jié)合附圖，說(shuō)明本實(shí)用新型的內(nèi)容和實(shí)施方法。
本實(shí)用新型的基本部件包括圓筒型容器1、垂直同軸安裝在容器1中的上、下兩個(gè)導(dǎo)流筒2和同軸地分別安裝在兩個(gè)導(dǎo)流筒中的上螺旋槳3和下螺旋槳4，它們螺旋方向相反，即一個(gè)左旋，另一個(gè)右旋。容器1中裝工藝介質(zhì)，液位沒(méi)過(guò)上導(dǎo)流筒，構(gòu)成反應(yīng)或其它加工過(guò)程的有效容積區(qū)；其上部保持為氣相空間，以適應(yīng)大多數(shù)反應(yīng)體系的要求。為提高流動(dòng)效率、防止出現(xiàn)死角，容器1底部可做成半球形。兩個(gè)螺旋槳3和4推動(dòng)流體(工藝介質(zhì))，分別從上部和下部經(jīng)導(dǎo)流筒2流向容器1中部，并在該處相向撞擊，在撞擊面周圍形成撞擊區(qū)IZ。該區(qū)中來(lái)自不同方向的流團(tuán)間劇烈的相對(duì)運(yùn)動(dòng)使得流團(tuán)間和液固相間有效地混合和接觸，促進(jìn)其中進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)或其它過(guò)程。撞擊后，流體經(jīng)過(guò)上下導(dǎo)流筒2與容器1內(nèi)壁間的環(huán)室分別返回容器1的上下兩端，然后又分別被螺旋槳3和4輸送通過(guò)上下導(dǎo)流筒2流向容器1中部并再次撞擊，如此反復(fù)循環(huán)。
本實(shí)用新型的反應(yīng)器可以間歇操作，也可以連續(xù)操作。間歇操作時(shí)，適量反應(yīng)物料一批加入容器1；經(jīng)過(guò)一定時(shí)間完成反應(yīng)后，物料通過(guò)底部放料管5卸出。連續(xù)操作時(shí)原料液體或懸浮體通過(guò)頂部進(jìn)料管6連續(xù)加入反應(yīng)器，經(jīng)過(guò)反應(yīng)的物料通過(guò)側(cè)壁出料管7連續(xù)流出；通過(guò)控制適當(dāng)?shù)倪M(jìn)料流量，可以任意設(shè)置平均停留時(shí)間。還可以半間歇(半連續(xù))操作，即一種或幾種反應(yīng)物先一次加入反應(yīng)器，另一種或幾種反應(yīng)物則邊反應(yīng)邊通過(guò)進(jìn)料管6加入；待反應(yīng)完成后全部物料通過(guò)底部出料管5卸出。反應(yīng)過(guò)程中若有氣體產(chǎn)生，可通過(guò)頂部排氣管11排出。
本實(shí)用新型的反應(yīng)器壁外設(shè)有換熱夾套10，可以在反應(yīng)期間加熱或冷卻工藝介質(zhì)。冷卻時(shí)通過(guò)下部接管8通入冷水或其它冷卻介質(zhì)，換熱后經(jīng)過(guò)上部接管9排出；需要加熱時(shí)加熱介質(zhì)的進(jìn)出管與冷卻時(shí)相反。必要時(shí)，導(dǎo)流筒2外還可以安排蛇管換熱(圖中未繪出)。
本實(shí)用新型的反應(yīng)器設(shè)有頂蓋12。通過(guò)對(duì)容器1和頂蓋12機(jī)械強(qiáng)度以及它們之間聯(lián)接方式的適當(dāng)設(shè)計(jì)，該反應(yīng)器可適用于在加壓或真空下操作。對(duì)于需要敞口進(jìn)行的過(guò)程，頂蓋12可以取消。
本實(shí)用新型立式循環(huán)撞擊流反應(yīng)器具有傳統(tǒng)攪拌槽反應(yīng)器可以任意設(shè)置平均停留時(shí)間、密閉、加壓或真空、加熱或冷卻、連續(xù)或間歇操作等所有功能；也保持了浸沒(méi)循環(huán)撞擊流反應(yīng)器的微觀混合強(qiáng)烈和特殊流動(dòng)結(jié)構(gòu)等特性。此外，由于反應(yīng)容器本體改為圓筒型，受力狀況溫厚，容易設(shè)計(jì)和制造成在受壓條件下工作的設(shè)備，克服了浸沒(méi)循環(huán)撞擊流反應(yīng)器在這方面的局限性。與浸沒(méi)循環(huán)撞擊流反應(yīng)器相比，本實(shí)用新型還具有兩個(gè)螺旋槳同軸、共用一臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，一定程度地使裝置的操作更為方便。
權(quán)利要求1.一種立式循環(huán)撞擊流反應(yīng)器，其特征在于它由一個(gè)下部裝工藝介質(zhì)、上部保持為氣相空間的圓筒型容器(1)，垂直同軸地安裝在容器(1)中的上、下兩個(gè)導(dǎo)流筒(2)和同軸分別安裝在上、下兩個(gè)導(dǎo)流筒中、螺旋方向相反、分別從上部和下部推動(dòng)流體經(jīng)導(dǎo)流筒向容器部流動(dòng)的上、下兩個(gè)螺旋槳(3)和(4)，三種五個(gè)基本部件組成。
2.按權(quán)利要求1所述的立式循環(huán)撞擊流反應(yīng)器，其特征在于安排有伸入到上導(dǎo)流筒進(jìn)口處的進(jìn)料管(6)、容器側(cè)壁出料管(7)和底部放料管(5)。
3.按權(quán)利要求1所述的立式循環(huán)撞擊流反應(yīng)器，其特征在于容器(1)裝有可拆卸密封頂蓋(12)；壁外設(shè)置換熱夾套(10)。
專利摘要立式循環(huán)撞擊流反應(yīng)器，屬化工反應(yīng)技術(shù)裝備。能創(chuàng)造良好微觀混合、又適應(yīng)大多數(shù)反應(yīng)體系要求。基本部件包括上部保持氣相空間的圓筒型容器1、同軸安裝在容器1中并浸沒(méi)在工藝介質(zhì)下的上下兩個(gè)導(dǎo)流筒2和同軸安裝在上下兩個(gè)導(dǎo)流筒內(nèi)、螺旋方向相反的兩個(gè)螺旋槳3和4。螺旋槳3和4推動(dòng)流體分別從上下經(jīng)導(dǎo)流筒2循環(huán)流動(dòng)并在容器1中部相向撞擊，有效地促進(jìn)混合和相間接觸?？砷g歇、半連續(xù)或連續(xù)，加壓或負(fù)壓操作；可任意設(shè)置停留時(shí)間，可換熱。適用于液相或以液相為連續(xù)相的多相反應(yīng)過(guò)程。圓筒形設(shè)計(jì)使容器受力條件溫厚，容易設(shè)計(jì)和制造成可在受壓條件下工作的設(shè)備。
文檔編號(hào)B01J19/18GK2659539SQ03235518
公開(kāi)日2004年12月1日 申請(qǐng)日期2003年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月20日
發(fā)明者伍沅, 徐建民, 周玉新 申請(qǐng)人:武漢化工學(xué)院