本發(fā)明涉及化工反應器技術領域，具體涉及一種葉輪、多相流反應器及多相流連續(xù)反應系統(tǒng)。

背景技術：

在化工生產(chǎn)中，經(jīng)常會遇到氣、液、固三相都存在的情形。傳統(tǒng)的氣液固三相反應器有漿態(tài)攪拌釜式反應器、噴射循環(huán)反應器、漿態(tài)鼓泡床反應器、三相流化床反應器、填充式鼓泡床反應器和滴流床反應器。其中，漿態(tài)攪拌釜式反應器利用一個或多個旋轉攪拌槳實現(xiàn)氣液固相的有效接觸。通常它使用的催化劑粒度遠遠小于滴流床反應器。通過改變攪拌器類型和轉速，漿態(tài)攪拌釜式反應器的設計難度非常大，同時由于催化劑用量及攪拌機械、密封等難題，很大程度上限制了其應用。噴射循環(huán)反應器主要利用一個噴嘴和擴散器，實現(xiàn)氣液固三相接觸。此類反應器主要適用于快速反應、低催化劑用量的工況，這限制了其應用。漿態(tài)鼓泡床反應器和三相流化床反應器可用于處理催化劑用量較高的工況。但反應器內(nèi)返混現(xiàn)象十分嚴重，導致較低的轉化率和較高的副產(chǎn)物選擇性，漿態(tài)反應器的催化劑選擇性也存在一定局限。對于催化劑用量較高的慢速反應，必須選擇填充式鼓泡床反應器和滴流床反應器。與滴流床反應器相比，填充式鼓泡床反應器的床層壓降較高，返混現(xiàn)象更為嚴重。雖然相比其他幾種反應器，滴流床反應器的優(yōu)勢較多，但滴流床反應器內(nèi)的徑向溫度梯度較大，這是大規(guī)模反應器內(nèi)強放熱反應過程的最大挑戰(zhàn)。由此可見，現(xiàn)有的各種反應器適用范圍都有局限，根據(jù)不同的工況條件，企業(yè)需要選擇不同類型的反應器，這無疑會增加設備投入及生產(chǎn)線建設成本。

同時，化工生產(chǎn)中通常采用空壓機、壓力容器、釋放器、控制系統(tǒng)或離心泵進行介質(zhì)輸送。如離心泵，其典型應用是輸送液體，然而在實際應用場合下，這種僅輸送純液體的理想狀態(tài)并不常見，例如，由于吸入側的安裝問題而導致空氣吸入泵內(nèi)，在開式系統(tǒng)中液體的液位高度太低也會導致空氣吸入泵內(nèi)；另一方面，在流程工業(yè)中，工藝要求氣液處于臨界狀態(tài)，往往需要輸送含有未溶解的氣體或蒸汽的液體，因此在許多實際工程應用中，輸送多相共存介質(zhì)非常常見，如溶氣液體、液氣混合和噴氣液體都要能夠既穩(wěn)定而又可靠地輸送。

而與輸送液體相比，泵在輸送氣液多相流時性能下降，這主要是氣泡在葉輪內(nèi)滯留造成的，因為滯留氣泡減少了流道斷面面積，使液流的相對速度增加，從而增加了流動損失，導致泵的損壞或運行不穩(wěn)定，當含氣量增加時，葉輪中間的氣泡越來越多，最終阻礙液體的吸入并導致出口波動，因此通用的離心泵無法滿足在這類工況條件下的穩(wěn)定運行，其它形式的容器均存在此方面的問題。

在現(xiàn)有技術中，反應器與泵的功能各有不同，并且在不同的工況條件下，反應器與泵的適用范圍也受到影響，給生產(chǎn)帶來諸多難題?，F(xiàn)有技術中還沒有一種將反應器與泵的功能結合，適用于氣液固三相混合、反應及流體輸送，并且應用范圍較廣的化工生產(chǎn)設備。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的第一目的是為了克服現(xiàn)有技術存在的不足，提供一種適用于氣液固三相混合、反應及流體輸送的葉輪。

本發(fā)明的第一目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的：一種葉輪，包括圓形的底板、成型于底板中心的芯軸座、成型于芯軸座中部的軸孔及與底板連為一體的若干個葉片，葉片以芯軸座為中心呈漸開線狀均勻分布于所述底板的前端面上，所述底板于相鄰的兩個所述葉片之間設置有通孔。

所述底板于每兩個相鄰的所述葉片之間均設置有多個通孔，從所述芯軸座處到所述底板的外緣，每兩個相鄰葉片間的這些通孔的孔徑逐漸增大。

每個所述葉片均從所述芯軸座處彎曲延伸至所述底板的邊緣處。

每個所述葉片均從所述芯軸座處彎曲延伸至所述底板的邊緣外側。

本發(fā)明的第二目的是為了克服現(xiàn)有技術存在的不足，提供一種適用于氣液固三相混合、反應及流體輸送，工作穩(wěn)定，并且應用范圍較廣的多相流反應器。

本發(fā)明的第二目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的：一種多相流反應器，包括殼體、電機、貫穿于殼體內(nèi)的通過聯(lián)軸器與電機的動力輸出端連接的軸及位于殼體內(nèi)的并連接于軸上的葉輪，所述殼體的前端中部設置有介質(zhì)入口，所述殼體的后端側面設置有介質(zhì)出口，所述殼體內(nèi)設置有連通所述介質(zhì)入口與所述介質(zhì)出口的介質(zhì)流道。

所述殼體由從前到后依次設置的入口殼體、多個級間殼體、末級殼體及出口殼體通過螺栓連接構成，所述殼體的相鄰部件的外緣間通過密封圈密封，所述介質(zhì)入口設置于所述入口殼體的中部，所述級間殼體的中部、所述末級殼體的中部均設置有作為所述介質(zhì)流道的通孔，所述介質(zhì)出口設置于所述出口殼體的側面，所述入口殼體于所述介質(zhì)入口內(nèi)設置有軸承座，所述軸從后到前依次穿過所述出口殼體、所述末級殼體、所述級間殼體伸入到所述入口殼體內(nèi)與所述軸承座內(nèi)的軸承連接，所述軸與所述出口殼體之間設置有軸承，所述入口殼體與所述級間殼體之間、每相鄰的兩個所述級間殼體之間、所述級間殼體與所述末級殼體之間、所述末級殼體與所述出口殼體之間的腔體內(nèi)均設置有所述葉輪。

還包括交換熱媒介輸入管和交換熱媒介輸出管，所述級間殼體成型有環(huán)形的換熱腔，所述級間殼體的側面設置有與所述換熱腔連通的交換熱媒介入口和交換熱媒介出口，所述交換熱媒介輸入管路與所述交換熱媒介入口連通，所述交換熱媒介輸出管路與所述交換熱媒介出口連接。

還包括原料輸入管，所述級間殼體成型有環(huán)形的原料輸入腔，所述級間殼體的側面設置有與所述原料輸入腔連通的原料入口，所述級間殼體于相應的所述葉輪的前側設置有用于連通所述原料輸入腔與所述殼體內(nèi)腔的進料通孔。

本發(fā)明的第三目的是為了克服現(xiàn)有技術存在的不足，提供一種適用于氣液固三相混合及反應、生產(chǎn)效率高、工作穩(wěn)定、適用范圍廣的多相流連續(xù)反應系統(tǒng)。

本發(fā)明的第三目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的：一種多相流連續(xù)反應系統(tǒng)，包括反應釜及多相流反應器，所述反應釜的出口通過反應釜出口閥門、第一物料管與所述多相流反應器的介質(zhì)入口連接，所述多相流反應器的介質(zhì)出口通過第二物料管與所述反應釜的入口連接，所述第一物料管設置有物料入口，該物料入口處設置有閥門。

本發(fā)明的第四目的是為了克服現(xiàn)有技術存在的不足，提供一種適用于氣液固三相混合及反應、生產(chǎn)效率高、工作穩(wěn)定、適用范圍廣的多相流連續(xù)反應系統(tǒng)。

本發(fā)明的第四目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的：一種多相流連續(xù)反應系統(tǒng)，包括第一原料入料管道、第二原料入料管道及兩個多相流反應器，所述第一原料入料管道及所述第二原料入料管道與一個所述多相流反應器的介質(zhì)入口連通，該多相流反應器的介質(zhì)出口連接有中間物料輸送管道，所述第一原料入料管道及所述中間物料輸送管道與另一個所述多相流反應器的介質(zhì)入口連通，該多相流反應器的介質(zhì)出口連接有成品輸送管道。

本發(fā)明的有益效果是：

1、本發(fā)明采用水力學部件設計，當液液原料、氣液原料或固液原料從反應器的介質(zhì)入口吸入后，在反應器內(nèi)被葉片快速充分粉碎、混合，并達到彌散效果，可靠性高，同時節(jié)能效果顯著，耐用性能優(yōu)越，裝置處理效果好，運行費用低；

2、通過調(diào)整運行工況點和氣、液的混合比例，可以獲得高度粉碎分散的微氣泡或滿足最大夾氣量的要求，可以穩(wěn)定的輸送含氣量達三成的液體；

3、液體溶氣時可達到完全飽和狀態(tài)；

4、氣體在液體中以彌散狀態(tài)存在，氣泡的平均直徑介于25±5微米；

5、氣體、液體及固體從反應器的介質(zhì)入口直接吸入，與傳統(tǒng)方式相比，系統(tǒng)大大簡化；

6、由于部件采用耐腐蝕、防磨損的合金材料或非金屬材料（如特種陶瓷、塑料等）制成，其耐腐蝕性較好，即使液體中含有一定量的固體顆粒雜質(zhì)，反應器的磨損也較小，更耐用，使用壽命長；

7、在化工生產(chǎn)中通過加快化工傳質(zhì)過程，大大提高了化工生產(chǎn)效率，縮短了生產(chǎn)時間，是化工過程強化領域又一里程碑。

本發(fā)明的適用范圍較廣，其用途為：1、應用于化工生產(chǎn)氯化、硝化、磺化、聚合、氟化、加氫工藝中；2、化工多相連續(xù)反應的核心裝備；3、污水處理中溶氣氣浮的核心裝備；4、石油工業(yè)中油水分離；5、多相流反應器作為一種動態(tài)混合器，取代普通液體泵和靜態(tài)混合器；6、利用空氣在水中溶解來擠兌氨的溶解度，以降低氨在水中的含量，進行氨氮吹脫；7、通過氣、水混合并加入添加劑進行氣浮選礦。

附圖說明

圖1是實施例1葉輪的正面結構示意圖；

圖2是實施例1葉輪的側面結構示意圖；

圖3是實施例2葉輪的正面結構示意圖；

圖4是實施例2葉輪的側面結構示意圖；

圖5是實施例3的多相流反應器的剖面結構示意圖；

圖6是實施例3的級間殼體的剖面結構示意圖；

圖7是實施例4的多相流反應器的剖面結構示意圖；

圖8是實施例4的級間殼體的剖面結構示意圖；

圖9是實施例4的級間殼體的正面結構示意圖；

圖10是實施例5的多相流連續(xù)反應系統(tǒng)的結構示意圖；

圖11是實施例6的多相流連續(xù)反應系統(tǒng)的結構示意圖。

在圖中：1-葉輪；2-底板；3-芯軸座；4-軸孔；5-葉片；6-通孔；7-入口殼體；8-級間殼體；9-出口殼體；10-螺栓；11-電機；12-聯(lián)軸器；13-軸；14-介質(zhì)入口；15-介質(zhì)出口；16-軸承座；17-軸承；18-交換熱媒介輸入管；19-交換熱媒介輸出管；20-換熱腔；21-交換熱媒介入口；22-交換熱媒介出口；23-原料輸入管；24-原料輸入腔；25-原料入口；26-進料通孔；27-反應釜；28-多相流反應器；29-第一物料管；30-第二物料管；31-物料入口；32-閥門；33-第一原料入料管道；34-第二原料入料管道；35-中間物料輸送管道；36-末級殼體；37-反應釜出口閥門；38-第一閥門；39-第二閥門；40-第三閥門；41-第四閥門。

具體實施方式

以下結合附圖對本發(fā)明作詳細描述。

實施例1

如圖1、圖2所示，一種葉輪，包括圓形的底板2、成型于底板2中心的芯軸座3、成型于芯軸座3中部的軸孔4及與底板2連為一體的若干個葉片5，葉片5以芯軸座3為中心呈漸開線狀均勻分布于底板2的前端面上，底板2于相鄰的兩個葉片5之間設置有通孔6。

參見圖1，底板2于每兩個相鄰的葉片5之間均設置有多個通孔6，從芯軸座3處到底板2的外緣，每兩個相鄰葉片5間的這些通孔6的孔徑逐漸增大。每個葉片5均從芯軸座3處彎曲延伸至底板2的邊緣處。

工作時，葉輪1可將氣、液、固三相快速充分粉碎、混合，并達到彌散效果。

實施例2

實施例2與實施例的大部分結構相同，區(qū)別僅在于：如圖3、圖4所示，通過減小底板2的外徑尺寸，同時減少通孔6的數(shù)量，使得每個葉片5均從芯軸座3處彎曲延伸至底板2的邊緣外側，帶來流體機械水利性能的改變，以達到調(diào)整粉碎、混合與彌散效果的目的。

實施例3

如圖5、圖6所示，一種多相流反應器，包括殼體、電機11、貫穿于殼體內(nèi)的通過聯(lián)軸器12與電機11的動力輸出端連接的軸13及位于殼體內(nèi)的并連接于軸13上的葉輪1，殼體的前端中部設置有介質(zhì)入口14，殼體的后端側面設置有介質(zhì)出口15，殼體內(nèi)設置有連通介質(zhì)入口14與介質(zhì)出口15的介質(zhì)流道。

參見圖5，殼體由從前到后依次設置的入口殼體7、多個級間殼體8、末級殼體36及出口殼體9通過螺栓10連接構成，殼體的相鄰部件的外緣間通過密封圈密封，介質(zhì)入口14設置于入口殼體7的中部，級間殼體8的中部、末級殼體36的中部均設置有作為介質(zhì)流道的通孔6，介質(zhì)出口15設置于出口殼體9的側面，入口殼體7于介質(zhì)入口14內(nèi)設置有軸承座16，軸13從后到前依次穿過出口殼體9、末級殼體36、級間殼體8伸入到入口殼體7內(nèi)與軸承座16內(nèi)的軸承17連接，軸13與出口殼體9之間設置有軸承17，入口殼體7與級間殼體8之間、每相鄰的兩個級間殼體8之間、級間殼體8與末級殼體36之間、末級殼體36與出口殼體9之間的腔體內(nèi)均設置有葉輪1。

還包括交換熱媒介輸入管18和交換熱媒介輸出管19，參見圖6，級間殼體8成型有環(huán)形的換熱腔20，級間殼體8的側面設置有與換熱腔20連通的交換熱媒介入口21和交換熱媒介出口22，交換熱媒介輸入管18路與交換熱媒介入口21連通，交換熱媒介輸出管19路與交換熱媒介出口22連接。

工作時，當液液原料、氣液原料或固液原料從反應器的介質(zhì)入口14吸入后，在反應器內(nèi)被葉輪1快速充分粉碎、混合，并達到彌散效果，通過調(diào)整運行工況點和氣、液的混合比例，可以獲得高度粉碎分散的微氣泡或滿足最大夾氣量的要求，可以穩(wěn)定的輸送含氣量達三成的液體，液體溶氣時可達到完全飽和狀態(tài)，氣體在液體中以彌散狀態(tài)存在，氣泡的平均直徑介于25±5微米。該設備可靠性高，運行費用穩(wěn)定，并在化工生產(chǎn)中通過加快化工傳質(zhì)過程，大大提高了化工生產(chǎn)效率。通過交換熱媒介輸入管18輸入熱交換介質(zhì)，熱交換介質(zhì)進入級間殼體8的換熱腔20內(nèi)與殼體內(nèi)的物料換熱后，由交換熱媒介輸出管19輸出，以滿足化工生產(chǎn)對于溫度條件的要求。

實施例4

本實施例與實施例3的大部分結構相同，區(qū)別僅在于：本實施例沒有設置交換熱媒介輸入管和交換熱媒介輸出管，如圖7、圖8、圖9所示，本實施例設置有原料輸入管23，級間殼體8成型有環(huán)形的原料輸入腔24，級間殼體8的側面設置有與原料輸入腔24連通的原料入口25，級間殼體8于相應的葉輪1的前側設置有用于連通原料輸入腔24與殼體內(nèi)腔的進料通孔26。

工作時，由介質(zhì)入口14輸入原料a，由原料輸入管23輸入原料b，原料b經(jīng)原料入口25、原料輸入腔24及進料通孔26進入到葉輪1處，在葉輪1的旋轉、攪拌作用下，原料a與原料b混合。

實施例5

如圖10所示，一種多相流連續(xù)反應系統(tǒng)，包括反應釜27及多相流反應器28，反應釜27的出口通過反應釜出口閥門37、第一物料管29與多相流反應器28的介質(zhì)入口連接，多相流反應器28的介質(zhì)出口通過第二物料管30與反應釜27的入口連接，第一物料管29設置有物料入口31，該物料入口31處設置有閥門32。

工作時，反應釜27內(nèi)具有液相物料，關小反應釜出口閥門37，使它與多相流反應器28的介質(zhì)入口之間產(chǎn)生負壓，之后打開閥門32，通過物料入口31輸入液體、氣體或固體顆粒，使液相物料與加入的液體、氣體或固體顆粒物料在多相流反應器28內(nèi)混合、反應，再輸入反應釜27內(nèi)，之后由反應釜27進入多相流反應器28內(nèi)并再次與新加入的液體、氣體或固體顆粒物料混合、反應，這樣周而復始循環(huán)工作，達到連續(xù)高效反應效果。

實施例6

如圖11所示，一種多相流連續(xù)反應系統(tǒng)，包括第一原料入料管道33、第二原料入料管道34及兩個多相流反應器28，第一原料入料管道33及第二原料入料管道34與一個多相流反應器28的介質(zhì)入口14連通，該多相流反應器28的介質(zhì)出口15連接有中間物料輸送管道35，第一原料入料管道33及中間物料輸送管道35與另一個多相流反應器28的介質(zhì)入口14連通，該多相流反應器28的介質(zhì)出口15連接有成品輸送管道。

工作時，通過調(diào)節(jié)第一閥門38、第二閥門39的開度，原料a與原料b按一定比例吸入第一個多相流反應器28內(nèi)并混合、分散、反應，生成中間物，通過調(diào)節(jié)第三閥門40、第四閥門41的開度，使中間物進入第二個多相流反應器28內(nèi)，再次與原料a混合、分散、反應，得到成品。第一閥門38；第二閥門39；第三閥門40；第四閥門41。

最后應當說明的是，以上內(nèi)容僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對本發(fā)明保護范圍的限制，本領域的普通技術人員對本發(fā)明的技術方案進行的簡單修改或者等同替換，均不脫離本發(fā)明技術方案的實質(zhì)和范圍。