專(zhuān)利名稱(chēng)：一種微接觸混合器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于化學(xué)化工的反應(yīng)與分離裝置，特別涉及用于化工過(guò)程流體間快速 混合、傳質(zhì)與反應(yīng)的高性能、雙連續(xù)多薄層的一種微接觸混合器。
技術(shù)背景在化學(xué)、化工、石化、醫(yī)藥和食品等眾多領(lǐng)域，特別是化學(xué)化工的反應(yīng)與分 離過(guò)程，都需要進(jìn)行兩股或多股物料間的混合與反應(yīng)，混合性能對(duì)反應(yīng)過(guò)程有著 非常重要的影響。常用的混合設(shè)備有混合釜和靜態(tài)混合器等，前者的設(shè)備體積大、 停留時(shí)間較長(zhǎng)，后者的混合不充分，兩者都不能有效強(qiáng)化和控制微觀混合。近年 來(lái)，隨著微器件加工技術(shù)的不斷發(fā)展，研究者開(kāi)發(fā)了各種新型的微通道反應(yīng)器， 它們具有混合效果好、停留時(shí)間短、轉(zhuǎn)化率高、選擇性好、能耗低和安全性高的 優(yōu)點(diǎn)，受到了廣泛的關(guān)注。但是微通道反應(yīng)器由于尺寸的限制，只適用于清潔的 物料體系；它們的處理量小，而且加工難度大，設(shè)備成本高，難以滿(mǎn)足化工過(guò)程 的大規(guī)模生產(chǎn)。因此，開(kāi)發(fā)高性能混合器是化學(xué)化工的反應(yīng)與分離過(guò)程中具有重 要意義的一項(xiàng)工作。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提出一種微接觸混合器，該微接觸混合器為雙連續(xù)多薄層微 接觸混合器。它具有流體間混合效果好和處理量大的特點(diǎn)，具有設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 成本低、混合效果好、停留時(shí)間短、傳質(zhì)效率高、處理量大和能耗低的優(yōu)點(diǎn)。一種微接觸混合器，其特征在于，該微接觸混合器由上、下腔室嵌在一個(gè)整 體的殼體內(nèi)或彼此緊密連接的殼件組件搭接而成。所述下腔室的左邊連接物料A流體入口管1 ，并和物料A流體分配室2聯(lián)通， 物料A流體分配室2連接上下兩組物料A流體平行通道3;下腔室的右邊連接物 料B流體入口管4、并和物料B流體分配室5聯(lián)通，物料B流體分配室5連接上 下兩組物料B流體平行通道6;物料A流體平行通道3和物料B流體平行通道6 成指形對(duì)插，在腔室表面均勻交錯(cuò)分布。所述流體混合室7位于上腔室中央部位和混合相流體出口管8相通、混合相流體出口管8連接在上腔室上部，流體混合室7在物料A流體平行通道3和物料 B流體平行通道6成指形對(duì)插交錯(cuò)部位和它們相通。所述微接觸混合器的物料A和物料B流體平行通道均勻交錯(cuò)分布，它們的 寬度、高度和相鄰?fù)ǖ篱g距依據(jù)不同的反應(yīng)過(guò)程進(jìn)行調(diào)節(jié)，或根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程的處 理量要求改變平行通道的數(shù)量。所述物料A流體平行通道和物料B流體平行通道的每個(gè)通道容積、形狀相 同，或各自的每個(gè)通道容積、形狀相同；使保證物料A經(jīng)物料A流體分配室進(jìn) 入物料A流體平行通道中每一通道的流量基本相同；使保證物料B經(jīng)物料B流 體分配室進(jìn)入物料B流體平行通道中每一通道的流量基本相同。所述物料A流量和物料B流量的混合時(shí)流量比或體積比為1: 100 100: 1。本發(fā)明的有益效果是可應(yīng)用于化學(xué)、化工、石化、醫(yī)藥和食品等眾多領(lǐng)域， 特別是化學(xué)化工的反應(yīng)與分離過(guò)程，可實(shí)現(xiàn)兩股流體的多薄層均勻接觸與混合， 傳質(zhì)距離短，傳質(zhì)面積大，傳質(zhì)效率高，停留時(shí)間均勻可控；調(diào)節(jié)每個(gè)平行通道 的寬度和高度以及平行通道數(shù)量可適應(yīng)不同規(guī)模的生產(chǎn)過(guò)程，設(shè)備的操作彈性 大；設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)省制造原料和空間；是一種新型、高效的混合設(shè)備。


圖1為微接觸混合器下腔室結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為微接觸混合器上腔室結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1一物料A流體入口管，2—物料A流體分配室，3—物料A流體平行 通道，4一物料B流體入口管，5 —物料B流體分配室，6—物料B流體平行通道， 7 —流體混合室，8 —混合相流體出口管。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提出一種微接觸混合器，由圖l、圖2所示的混合器的上、下腔室嵌 在一個(gè)整體的殼體內(nèi)或彼此緊密連接的殼件組件搭接而成。該微接觸混合器為雙 連續(xù)多薄層微接觸混合器。操作時(shí)物料A和物料B流體分別在流體泵的輸送下從物料A流體入口管1和物料B流體入口管4進(jìn)入混合器，物料A流體經(jīng)過(guò)物料A流體分配室2均勻 地在物料A流體平行通道3中流動(dòng)，物料B流體經(jīng)過(guò)物料B流體分配室5均勻 地在物料B流體平行通道6中流動(dòng)，兩股流體在流體混合室7中接觸，實(shí)現(xiàn)兩相 的多薄層接觸與混合，并一起在流體混合室7中進(jìn)行混合、傳質(zhì)和反應(yīng)；之后通 過(guò)混合相流體出口管8流出混合器，實(shí)現(xiàn)兩股流體間的快速混合和反應(yīng)。下面列舉實(shí)施例對(duì)本發(fā)明予以進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例1采用正丁醇萃取丁二酸，對(duì)于含有10個(gè)平行通道的雙連續(xù)多薄層微接觸混 合器，在油相(物料A)體積流量水相(物料B)體積流量為1: 1時(shí)，當(dāng)停 留吋間為0.21s時(shí)，萃取效率為97.6%。 丁二酸溶液處理量可達(dá)60 L/h，每個(gè)通 道處理量為12L/h。實(shí)施例2采用正丁醇萃取磷酸，對(duì)于含有20個(gè)平行通道的雙連續(xù)多薄層微接觸混合 器，在油相(物料A)體積流量水相(物料B)體積流量為1: 1時(shí)，當(dāng)停留 時(shí)間為0.23s時(shí)，萃取效率為98.3%。磷酸溶液處理量可達(dá)100L/h，每個(gè)通道處 理量為10L/h。實(shí)施例3采用30。/。TBP-煤油萃取硝酸，對(duì)于含有16個(gè)平行通道的雙連續(xù)多薄層微接 觸混合器，在油相(物料A)體積流量水相(物料B)體積流量為1: 1時(shí)， 當(dāng)停留時(shí)間為0.25s時(shí)，萃取效率為99.1%。硝酸溶液處理量可達(dá)150L/h，每個(gè) 通道處理量為18L/h。實(shí)施例4采用4%的燒堿溶液處理石油酸含量2.061 mgKOH/g的正己烷，在含有10 個(gè)平行通道的雙連續(xù)多薄層微接觸混合器中反應(yīng)脫酸，在油相(物料A)體積流 量水相(物料B)體積流量為3: 2時(shí)，當(dāng)停留時(shí)間為0.25s時(shí)，脫酸率為98.5 %,堿洗后的酸值小于0.03 mgKOH/g，正己烷處理量可達(dá)80 L/h，每個(gè)通道處 理量為i6L/h。實(shí)施例5采用正己烷萃取環(huán)己烷羧酸(CCA)含量為30g/L的50%濃硫酸溶液(酸團(tuán) 溶液)，對(duì)于含有16個(gè)平行通道的雙連續(xù)多薄層微接觸混合器，在分散相(物料 A)流量連續(xù)相(物料B)流量為3: 2時(shí)，當(dāng)停留時(shí)間為1.4s時(shí)，萃取效率為 96.7%，酸團(tuán)溶液處理量可達(dá)80L/h，每個(gè)通道處理量為10 L/h。從上述實(shí)施例可以說(shuō)明本發(fā)明具有流體間混合效果好和處理量大的特點(diǎn)，設(shè) 備加工成本低，傳質(zhì)面積大，處理量大，操作簡(jiǎn)單，萃取效率和反應(yīng)轉(zhuǎn)化率高； 特別適合于化學(xué)化工混合反應(yīng)領(lǐng)域應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一種微接觸混合器，其特征在于，該微接觸混合器由上、下腔室嵌在一個(gè)整體的殼體內(nèi)或彼此緊密連接的殼件組件搭接而成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述微接觸混合器，其特征在于，所述下腔室的左邊連接 物料A流體入口管(1)，并和物料A流體分配室(2)聯(lián)通，物料A流體分配室(2)連接上下兩組物料A流體平行通道(3);下腔室的右邊連接物料B流體入 口管(4)、并和物料B流體分配室(5)聯(lián)通，物料B流體分配室(5)連接上 下兩組物料B流體平行通道(6);物料A流體平行通道(3)和物料B流體平行 通道(6)成指形對(duì)插，在腔室表面均勻交錯(cuò)分布。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述微接觸混合器，其特征在于，所述上腔室中央部位的 流體混合室(7)和混合相流體出口管(8)相通、混合相流體出口管(8)連接 在上腔室上部，流體混合室(7)在物料A流體平行通道(3)和物料B流體平 行通道(6)成指形對(duì)插交錯(cuò)部位和它們相通。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述微接觸混合器，其特征在于，所述微接觸混合器的物 料A和物料B流體平行通道均勻交錯(cuò)分布，它們的寬度、高度和相鄰?fù)ǖ篱g距 依據(jù)不同的反應(yīng)過(guò)程進(jìn)行調(diào)節(jié)，或根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程的處理量要求改變平行通道的數(shù)
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述微接觸混合器，其特征在于，所述物料A流體平行通 道和物料B流體平行通道的每個(gè)通道容積、形狀相同，或各自的每個(gè)通道容積、 形狀相同；使保證物料A經(jīng)物料A流體分配室進(jìn)入物料A流體平行通道中每一 通道的流量基本相同；使保證物料B經(jīng)物料B流體分配室進(jìn)入物料B流體平行 通道中每一通道的流量基本相同。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或5所述微接觸混合器，其特征在于，所述物料A流量和 物料B流量的混合時(shí)流量比或體積比為1: 100 100: 1。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了屬于化學(xué)化工的反應(yīng)與分離裝置領(lǐng)域的涉及用于化工過(guò)程流體間快速混合、傳質(zhì)與反應(yīng)的高性能、雙連續(xù)多薄層的一種微接觸混合器。該微接觸混合器由上、下腔室嵌在一個(gè)整體的殼體內(nèi)或彼此緊密連接的殼件組件搭接而成。由物料A流體入口管、分配室和物料A流體平行通道相通，物料B流體入口管、分配室和物料B流體平行通道相通，組成下腔室；流體混合室和混合流體出口管相通組成上腔室。兩股流體分別從入口管經(jīng)分配室進(jìn)入混合器，在流體混合室中進(jìn)行多薄層接觸，實(shí)現(xiàn)快速混合、傳質(zhì)和反應(yīng)。該微接觸混合器的傳質(zhì)效率高，操作彈性大，不易阻塞，便于加工制造，在化學(xué)、化工、石化、醫(yī)藥和食品等眾多混合反應(yīng)和分離領(lǐng)域有重要前景。
文檔編號(hào)B01J19/00GK101234324SQ20071017781
公開(kāi)日2008年8月6日 申請(qǐng)日期2007年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月21日
發(fā)明者呂陽(yáng)成, 徐建鴻, 李少偉, 邵華偉, 駱廣生 申請(qǐng)人:清華大學(xué)