專利名稱：新型釜式攪拌反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種氣液兩相或氣液固三相的釜式化學(xué)反應(yīng)器。
現(xiàn)行釜式攪拌反應(yīng)器在槳型及槳的安裝方式上有多種變化，分別有適合高粘度或低粘度體系的各種槳型及相應(yīng)的釜體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)?，F(xiàn)有釜式攪拌反應(yīng)器對氣液兩相或氣液固三相普遍存在接觸均勻程度和混合均勻程度不夠理想的問題，氣泡合并現(xiàn)象嚴(yán)重。體系粘度由低升高以后，反應(yīng)液在釜內(nèi)壁存在較厚的滯流層，幾乎不參與釜內(nèi)流體的混合與傳質(zhì)作用，傳熱效果也顯著惡化。
現(xiàn)行釜式攪拌反應(yīng)器的氣體分布通常采用環(huán)管分布器，需要配合高剪切力的槳型(如平直渦輪)，將環(huán)管冒出的氣泡剪碎，在低粘度操作時(shí)，氣液接觸效果比較好，反應(yīng)體系的粘度增高后，氣泡在反應(yīng)釜內(nèi)分散特性差，在攪拌槳下部容易形成氣體堆積。高粘度流體的動(dòng)量傳遞特性不好，釜內(nèi)各點(diǎn)的湍流強(qiáng)度或流速相差幾倍至幾十倍，甚至更大。
導(dǎo)流筒在反應(yīng)器中，一般都是固定安裝在反應(yīng)器中心，能促進(jìn)流體有序的軸向流動(dòng)，但是，在高粘度時(shí)，導(dǎo)流筒的存在，增加了反應(yīng)釜的內(nèi)部界面，使反應(yīng)釜內(nèi)出現(xiàn)更多的滯流層，不利于獲得均一質(zhì)量的反應(yīng)產(chǎn)物。
本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在之不足，提供一種良好的氣液兩相或氣液固三相接觸的釜式攪拌反應(yīng)器。它是采用同心傳動(dòng)的雙軸攪拌系統(tǒng)，內(nèi)外軸旋轉(zhuǎn)，速度和方向可以獨(dú)立調(diào)節(jié)。一般內(nèi)軸槳葉采用高速旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)流筒和外槳葉固定在外套軸上作低速旋轉(zhuǎn)，當(dāng)兩者旋轉(zhuǎn)方向相反時(shí)，可以顯著促進(jìn)物系的軸向環(huán)流運(yùn)動(dòng)，或根據(jù)需要采用相同方向，無論是宏觀混合還是微觀混合均有顯著改善。旋轉(zhuǎn)導(dǎo)流筒可消除筒壁面上的滯流層，在外槳葉為刮壁式結(jié)構(gòu)時(shí)，可消除反應(yīng)釜內(nèi)壁的滯流層，底部設(shè)置的微孔板作為氣體分布器產(chǎn)生的微細(xì)均勻氣泡，可很大程度地提高氣液兩相或氣液固三相的接觸效率，從而有效地控制化學(xué)反應(yīng)過程。
本實(shí)用新型通過如下方法和結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。
釜式攪拌反應(yīng)器的方法和結(jié)構(gòu)是
同心傳動(dòng)的雙軸攪拌系統(tǒng)，電機(jī)A轉(zhuǎn)動(dòng)內(nèi)軸1(


圖1)，電機(jī)B經(jīng)齒輪箱轉(zhuǎn)動(dòng)外軸2，內(nèi)外軸通過軸套3可相互滑動(dòng)，在軸承底部設(shè)有軸承座4，軸承座支承在氣體分布器10的中心，內(nèi)軸轉(zhuǎn)速高，外軸轉(zhuǎn)速低。內(nèi)軸裝有推進(jìn)式螺旋槳5，其上下位置可通過墊片6的增減作一定程度的調(diào)節(jié)(圖3)，主要產(chǎn)生軸向流動(dòng)。
外套軸裝有導(dǎo)流筒7與刮壁槳葉9的組合式攪拌器，外軸2通過圓鋼8連接導(dǎo)流筒7，導(dǎo)流筒外壁連接刮板槳葉9，并傳遞動(dòng)力，刮板槳葉上端略低于液面，下端略高于分布器10上表面，用于消除在高粘度時(shí)反應(yīng)器內(nèi)壁的滯流層，提高傳熱效率。外套軸相對于內(nèi)軸呈反向運(yùn)動(dòng)，內(nèi)外軸轉(zhuǎn)速要求匹配。旋轉(zhuǎn)導(dǎo)流筒界面的切向運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)流體，抑制由于內(nèi)推進(jìn)式螺旋槳引起的切向運(yùn)動(dòng)，使釜內(nèi)流體流動(dòng)規(guī)范化，形成全釜流體軸向大循環(huán)，在環(huán)形區(qū)內(nèi)流體呈上升運(yùn)動(dòng)，內(nèi)外軸轉(zhuǎn)速可調(diào)，通常內(nèi)外軸具有一定的轉(zhuǎn)速比，具體操作轉(zhuǎn)速要根據(jù)反應(yīng)器規(guī)模和反應(yīng)工藝要求確定。
氣體分布器10(圖2)，上層為微孔板，下層為多孔板，微孔板的孔徑為1—20μm，開孔率為0.5—5.0％，多孔板的開孔率為20—50％，多孔板有支承和限制微孔板開孔率的作用，鉆孔板的鉆孔區(qū)域?yàn)榄h(huán)形面積，其內(nèi)徑等于導(dǎo)流筒直徑，外徑等于反應(yīng)器內(nèi)徑，多孔板與微孔板緊密接觸，可以焊接或用螺栓緊固，分布器的總開孔率為0.1—5.0％。微孔板有較高的壓差阻力，孔徑微小，分布致密均勻，所產(chǎn)生的氣泡直徑小且均勻，氣液傳質(zhì)效率高，底部氣室無壓力時(shí)，長時(shí)間放置，反應(yīng)液的滲漏甚微。通過改變鉆孔板的鉆孔區(qū)域，氣體分布器的布?xì)鈪^(qū)可以位于外部環(huán)形區(qū)，也可以位于中央導(dǎo)流筒的覆蓋區(qū)，也可以全截面均勻布?xì)狻７磻?yīng)器內(nèi)流體的循環(huán)為導(dǎo)流筒內(nèi)流體向下運(yùn)動(dòng)，外環(huán)區(qū)流體向上運(yùn)動(dòng)，配合環(huán)形面積的氣體分布器，使得微細(xì)氣泡的運(yùn)動(dòng)方向和流體的流動(dòng)方向相同，氣液接觸時(shí)間比較均勻，氣體停留時(shí)間和停留時(shí)間分布，通過改變轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)可控。
反應(yīng)器的主要設(shè)計(jì)參數(shù)為(參見附圖4)h1＝(0.1－1.0)T1h2＝(0.3－1.5)T1h3＝0.3d1－0.8Hd1＝(0.8－0.98)T1T1＝(0.2－0.8)T2W1～W2＝(0.005－0.1)T2
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)1、本實(shí)用新型釜式攪拌反應(yīng)器，采用同心傳動(dòng)的雙軸攪拌系統(tǒng)，內(nèi)外軸旋轉(zhuǎn)、速度和方向可以獨(dú)立調(diào)節(jié)，兩者可以相同或不同。在內(nèi)槳葉與外槳葉(包括導(dǎo)流筒)旋轉(zhuǎn)方向相反時(shí)，可以顯著促進(jìn)物系的軸向環(huán)流運(yùn)動(dòng)，抑制物系的切向運(yùn)動(dòng)，并產(chǎn)生流體的全釜大循環(huán)，混合時(shí)間短，同時(shí)消除了釜內(nèi)的死區(qū)和超強(qiáng)剪切湍流區(qū)，使反應(yīng)釜大型化時(shí)，亦可保證全釜的均勻湍流強(qiáng)度。
2、本實(shí)用新型釜式攪拌反應(yīng)器，采用的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)流筒可以消除筒壁面上的滯流層，消除了死區(qū)，在導(dǎo)流筒的外側(cè)裝有刮壁式槳葉，可消除在高粘度時(shí)反應(yīng)釜內(nèi)壁的滯流層，提高傳熱效率。
3、本實(shí)用新型采用微孔板作為氣體分布器，產(chǎn)生的微細(xì)均勻氣泡可很大程度地提高氣液兩相或氣液固三相的接觸效率，既使在高粘度的體系中，氣液或氣液固三相的傳質(zhì)效率也很高，從而有效地控制化學(xué)反應(yīng)的過程。該反應(yīng)器放大效應(yīng)小，尤其適合于反應(yīng)過程中的物系粘度變化范圍很寬的反應(yīng)體系。
說明書附圖
圖1釜式攪拌反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖圖2氣體分布器結(jié)構(gòu)示意圖圖3螺旋槳裝配示意圖圖4反應(yīng)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)示意圖圖示A、B電動(dòng)機(jī)，1、內(nèi)軸，2、外軸，3、軸套，4、軸承座，5、螺旋槳，6、墊片，7、導(dǎo)流筒，8、圓鋼，9、刮壁式槳葉，10、氣體分布器，11、進(jìn)氣口，12、出料口。
權(quán)利要求1.一種新型釜式攪拌反應(yīng)器，系由同心雙軸攪拌系統(tǒng)、組合攪拌器、導(dǎo)流筒、氣體分布器、筒體組成，其特征在于同心傳動(dòng)的雙軸攪拌系統(tǒng)，電機(jī)A轉(zhuǎn)動(dòng)內(nèi)軸1，電機(jī)B經(jīng)齒輪箱轉(zhuǎn)動(dòng)外軸2，內(nèi)外通過軸套3可相互滑動(dòng)，在軸承底部設(shè)有軸承座4，軸承座支承在氣體分布器10的中心，內(nèi)軸轉(zhuǎn)速高，外軸轉(zhuǎn)速低，內(nèi)軸裝有推進(jìn)式螺旋槳5，其上、下位置可通過墊片6的增減作一定程度的調(diào)節(jié)，外套軸裝有導(dǎo)流筒7與刮壁槳葉9的組合式攪拌器，外軸2通過圓鋼8連接導(dǎo)流筒7，導(dǎo)流筒外壁連接刮板槳葉9，并傳遞動(dòng)力，刮板槳葉上端略低于液面，下端略高于分布器10上表面，導(dǎo)流筒與刮板槳葉隨著外套軸的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，氣體分布器10，上層為微孔板，下層為多孔板，微孔板的孔徑為1—20μm，開孔率為0.5—5.0％，多孔板的開孔率為20—50％，多孔板有支承和限制微孔板開孔率的作用，多孔板與微孔板緊密接觸，可以焊接或用螺栓緊固，分布器的總開孔率為0.1—5.0％。
2.如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于所述內(nèi)軸和外軸的旋轉(zhuǎn)方向可以相同，也可以相反。
3.如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于反應(yīng)器的主要設(shè)計(jì)參數(shù)為h1＝(0.1－1.0)T1h2＝(0.3－1.5)T1h3＝0.3d1－0.8Hd1＝(0.8－0.98)T1T1＝(0.2－0.8)T2W1～W2＝(0.005－0.1)T專利摘要本實(shí)用新型涉及一種新型釜式攪拌反應(yīng)器，系同心傳動(dòng)的雙軸攪拌系統(tǒng)，電機(jī)A轉(zhuǎn)動(dòng)內(nèi)軸1，電機(jī)B經(jīng)齒輪箱轉(zhuǎn)動(dòng)外軸2，內(nèi)外軸通過軸承可相互滑動(dòng)，在軸承底部設(shè)有軸套3和軸承座4。內(nèi)軸攪拌為螺旋槳5，外軸攪拌器為導(dǎo)流筒7和刮壁式槳葉9的組合，氣體分布器10，上層為微孔板，下層為多孔板，上下緊密接觸。本實(shí)用新型可以產(chǎn)生良好的氣液兩相或氣液固三相接觸狀態(tài)，可有效地控制反應(yīng)全過程的傳熱、傳質(zhì)，特別適合于對工藝條件苛刻的反應(yīng)過程的要求。
文檔編號(hào)B01F7/16GK2236355SQ95217888
公開日1996年10月2日 申請日期1995年8月9日 優(yōu)先權(quán)日1995年8月9日
發(fā)明者王亭杰, 汪展文, 金涌, 俞芷青, 姚文虎 申請人:清華大學(xué)