一種連續(xù)流旋轉(zhuǎn)軸反應(yīng)器及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種連續(xù)流旋轉(zhuǎn)軸反應(yīng)器及其應(yīng)用，尤其是涉及一種能夠精確控溫和充分混合及攪拌的旋轉(zhuǎn)軸反應(yīng)器及其在多相流反應(yīng)(氣液、液液、氣液固)體系中的應(yīng)用。特別適合于比重大、粘度大、易沉淀、需要較長停留時(shí)間的多相流反應(yīng)，屬于超重力技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]超重力技術(shù)是在比地球重力加速度(9.8m/s2)大得多的環(huán)境下產(chǎn)生的一種高新科技技術(shù)。旋轉(zhuǎn)填充床(即超重力機(jī)，RPB)是實(shí)現(xiàn)超重力技術(shù)的核心設(shè)備，也是新型的強(qiáng)化相間傳質(zhì)和多相混合的設(shè)備。早在1983年，英國帝國化工工業(yè)公司將旋轉(zhuǎn)填充床成功的應(yīng)用在精餾操作上。經(jīng)過了 30年的發(fā)展，超重力技術(shù)已經(jīng)擴(kuò)展到諸多領(lǐng)域，并且其在國內(nèi)外的研究進(jìn)展迅速，已成功應(yīng)用到油田注水脫氧、鍋爐水脫氧、納米粉體制備、煙氣脫硫、生物氧化反應(yīng)和除塵等過程。
[0003]超重力設(shè)備中物料的氣液、液液或氣固傳質(zhì)是在幾十倍于重力的超重力場中進(jìn)行的，其物料微元在超重力場下，被撕裂成微米或納米級，大大強(qiáng)化傳質(zhì)和混合過程，使其傳質(zhì)能力至少為釜式反應(yīng)器的三倍，混合能力至少為釜式反應(yīng)器的七倍。
[0004]在現(xiàn)代化工生產(chǎn)中，混合在化工產(chǎn)品的加工過程中有重要作用，混合設(shè)備也是層出不窮，但是通?？梢詺w為兩大類:1、由運(yùn)動(dòng)的機(jī)械部件完成混合，比如機(jī)械攪拌釜、轉(zhuǎn)子攪拌；2、由固定機(jī)械部件完成的混合，比如靜態(tài)混合器、噴射、鼓泡床、塔盤。其中攪拌釜式反應(yīng)器仍然是化工廠應(yīng)用最普遍和方便的混合設(shè)備，攪拌釜式反應(yīng)器適用于各種物性(如粘度、密度)和各種操作條件(如溫度、壓力)的反應(yīng)過程。工業(yè)上應(yīng)用的攪拌釜式反應(yīng)器有成百上千種。攪拌器型號和尺寸、轉(zhuǎn)速和操作方法的選擇依賴于每種操作將產(chǎn)生的結(jié)果。t匕如某些操作最好選用大直徑、低速的攪拌器；而另一個(gè)操作卻要運(yùn)行小直徑、快槳才行，這樣造成生產(chǎn)不同產(chǎn)品時(shí)需要更換不同型號的攪拌器，導(dǎo)致操作繁瑣，通用性差。在某些食品或醫(yī)藥的加工過程中，常常需要在母液中加入一些添加物料，然后進(jìn)行攪拌加熱，在整個(gè)工藝過程中，加料、攪拌和溫度都有嚴(yán)格的控制參數(shù)，現(xiàn)有設(shè)備存在造價(jià)高，控制復(fù)雜等問題，不適合小型加工企業(yè)使用，特別是操作場所受限的企業(yè)使用。此外，在產(chǎn)物降溫過程中組成也會發(fā)生變化，這樣可能會對產(chǎn)品的純度、顆粒大小和分布等造成影響。多數(shù)攪拌釜不能將比重大、粘度大、易沉淀的物料攪拌均勻，不能使物料充分混合反應(yīng)，從而達(dá)不到生產(chǎn)要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的第一個(gè)技術(shù)問題是提供一種連續(xù)流旋轉(zhuǎn)軸反應(yīng)器。該反應(yīng)器能將比重大、粘度大、易沉淀的物料攪拌均勻，能使物料充分混合反應(yīng)，從而達(dá)到生產(chǎn)要求。
[0006]本發(fā)明要解決的第二個(gè)技術(shù)問題是提供一種上述連續(xù)流旋轉(zhuǎn)軸反應(yīng)器在多相流反應(yīng)過程中的應(yīng)用。
[0007]為解決上述第一個(gè)技術(shù)問題，本發(fā)明一種連續(xù)流旋轉(zhuǎn)軸反應(yīng)器，包括動(dòng)力裝置和反應(yīng)器體；
[0008]所述反應(yīng)器體包括殼體、夾套和旋轉(zhuǎn)軸,所述殼體內(nèi)設(shè)夾套,該夾套包圍旋轉(zhuǎn)軸，該旋轉(zhuǎn)軸和夾套之間的空腔為反應(yīng)空間；
[0009]所述殼體上設(shè)有通向反應(yīng)空間的至少兩個(gè)物料進(jìn)口和至少一個(gè)產(chǎn)物出口 ；所述殼體上還設(shè)有通向夾套的至少一個(gè)熱介質(zhì)進(jìn)口和至少一個(gè)熱介質(zhì)出口 ；
[0010]所述旋轉(zhuǎn)軸與動(dòng)力裝置的輸出軸連接。
[0011]優(yōu)選地，所述旋轉(zhuǎn)軸為臥式安裝。
[0012]優(yōu)選地，所述旋轉(zhuǎn)軸軸表面光滑。
[0013]優(yōu)選地，所述旋轉(zhuǎn)軸軸表面設(shè)有導(dǎo)流螺紋，所述夾套內(nèi)側(cè)壁上設(shè)有靜止導(dǎo)流螺紋；有助于物料之間的反應(yīng)混合均勻，也方便控制物料在反應(yīng)空間內(nèi)的時(shí)間等。
[0014]優(yōu)選地，所述旋轉(zhuǎn)軸的長度與橫截面半徑比L:D范圍為5:1?40:1，優(yōu)選范圍為5:1 ?20:1。
[0015]優(yōu)選地，所述旋轉(zhuǎn)軸和殼體之間設(shè)有密封，防止物料的泄露。
[0016]優(yōu)選地，所述螺紋的橫截面傾斜角范圍為1-30° ;更優(yōu)選地，所述螺紋的橫截面傾斜角范圍為1-15°，有助于物料之間的反應(yīng)混合均勻。
[0017]優(yōu)選地，所述殼體上靠近動(dòng)力裝置的一端上下對稱分別設(shè)有一個(gè)物料進(jìn)口，遠(yuǎn)離動(dòng)力裝置的一端上部設(shè)有一個(gè)產(chǎn)物出口。
[0018]優(yōu)選地，所述產(chǎn)物出口連接分離提純設(shè)備；所述分離提純設(shè)備是離心機(jī)或干燥器。
[0019]為解決上述第二個(gè)技術(shù)問題，本發(fā)明一種連續(xù)流旋轉(zhuǎn)軸反應(yīng)器在多相流反應(yīng)過程中的應(yīng)用，包括如下步驟:
[0020]I)將第一液體原料輸送到連續(xù)流旋轉(zhuǎn)軸反應(yīng)器，自殼體上部的第一物料進(jìn)口進(jìn)入，輸送到反應(yīng)空間內(nèi)；
[0021]2)往夾套內(nèi)輸送熱介質(zhì)對連續(xù)流旋轉(zhuǎn)軸反應(yīng)器進(jìn)行加溫；
[0022]3)將第二原料輸送到連續(xù)流旋轉(zhuǎn)軸反應(yīng)器，自殼體下部的第二物料進(jìn)口進(jìn)入，輸送到反應(yīng)空間內(nèi)；
[0023]4)開動(dòng)連續(xù)流旋轉(zhuǎn)軸反應(yīng)器，第一液體原料和第二原料在反應(yīng)器內(nèi)充分反應(yīng)混合均勻；最終物料自產(chǎn)物出口排出。
[0024]優(yōu)選地，第二原料包括氣體、液體或固體中一種或兩種。
[0025]優(yōu)選地，所述旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速為10?2000rpm，熱介質(zhì)溫度為_50?500°C;更優(yōu)選地，所述旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速20?1200rpm，熱介質(zhì)溫度優(yōu)選_40?350°C。
[0026]本發(fā)明具有如下有益效果:
[0027]本發(fā)明提供了一種旋轉(zhuǎn)軸反應(yīng)器裝置，通過設(shè)置夾套，并在軸強(qiáng)大離心力的作用下，能夠?qū)崿F(xiàn)溫度控制精確、物料充分混合和攪拌，有著混合均勻、產(chǎn)品純度高產(chǎn)量大、通用性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)和操作簡單等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于比重大、粘度大、易沉淀、停留時(shí)間長的物料的多相流(氣液、液液、氣液固)反應(yīng)體系。
【附圖說明】
[0028]圖1是本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)軸反應(yīng)器裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖2是本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)軸反應(yīng)器用于多相流反應(yīng)流程示意圖；
[0030]其中:[0031 ]1-殼體，2-動(dòng)力裝置，3-第一物料進(jìn)口，4-熱介質(zhì)出口，5-旋轉(zhuǎn)軸，
[0032]51-導(dǎo)流螺紋，6-夾套，61-靜止導(dǎo)流螺紋，7_產(chǎn)物出口，8_熱介質(zhì)進(jìn)口，
[0033]9-第二物料進(jìn)口，10-密封，11-泵，12-原料罐，13-氣液分離器，
[0034]14-儲罐，15-支座。
【具體實(shí)施方式】
[0035]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明的實(shí)施方案做進(jìn)一步說明。但本發(fā)明不限于所列出的實(shí)施例。
[0036]實(shí)施例1
[0037]一種連續(xù)流旋轉(zhuǎn)軸反應(yīng)器，包括動(dòng)力裝置2和反應(yīng)器體；
[0038]動(dòng)力裝置2為電機(jī)；
[0039]所述反應(yīng)器體包括殼體1、夾套6和旋轉(zhuǎn)軸5，所述殼體I內(nèi)設(shè)夾套6，該夾套6包圍旋轉(zhuǎn)軸5，該旋轉(zhuǎn)軸5和夾套6之間的空腔為反應(yīng)空間50 ；
[0040]所述殼體I上靠近動(dòng)力裝置2的一端上部設(shè)有第一物料進(jìn)口 3，對稱的下部設(shè)有第二物料進(jìn)口 9，殼體I遠(yuǎn)離動(dòng)力裝置2的一端上部設(shè)有一個(gè)產(chǎn)物出口 7 ；
[0041]所述旋轉(zhuǎn)軸5與動(dòng)力裝置2的輸出軸連接；所述旋轉(zhuǎn)軸5為臥式安裝；且所述反應(yīng)器和動(dòng)力裝置均設(shè)置在支座15上；
[0042]所述旋轉(zhuǎn)軸5軸表面光滑；
[0043]所述旋轉(zhuǎn)軸5和殼體I之間設(shè)有密封10，防止物料的泄露；
[0044]所述旋轉(zhuǎn)軸的長度與橫截面半徑比L:D范圍為5:1?40:1，優(yōu)選