專利名稱：組合式表面曝氣攪拌槳的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一類需要表面曝氣的機械攪拌裝置，特別涉及一種組合式表面曝氣攪拌槳，廣泛適用于石油化工、環(huán)境工程、生物以及制藥等行業(yè)。
通常使用的表面曝氣攪拌槳，常采用Rushton槳作表面曝氣槳葉。在表面曝氣過程中，反應器內器壁和攪拌槽擋板附近的液面升高，攪拌槳四周的液面降低，Rushton槳葉容易暴露于氣相中，槳葉的分散與循環(huán)效率明顯降低；且槳葉在自由表面附近旋轉，槳葉上方壓力基本均勻，對氣相無明顯的吸入作用；吸入氣體隨槳葉運動，缺少使氣體破碎為氣泡的剪切力，氣體僅在葉片邊緣被湍流和剪切力破碎，這些缺陷會導致此類型攪拌裝置的表面曝氣槳吸入氣量小，氣相分散差，氣泡大，氣液傳質系數小，排液量小，曝氣效率低。
本發(fā)明的目的在于克服上述表面曝氣槳的缺陷，提供一種能使攪拌吸入氣體的臨界轉速降低，液面波動小，氣相分散均勻，氣液傳質效果好，攪拌效率高的組合式表面曝氣攪拌槳。
本發(fā)明的實施方案如下本發(fā)明提供的組合式表面曝氣攪拌槳，包括攪拌軸及表面曝氣攪拌槳，其特征在于在表面曝氣槳上方的攪拌軸上安裝一沿攪拌軸上下浮動的自旋自浮圓形擋板，自旋自浮圓形擋板的直徑小于攪拌槽內徑，大于表面曝氣槳外徑；所述自旋自浮圓形擋板上設有透氣孔，在透氣孔位于表面曝氣槳旋轉方向上游方的一側向下安裝圓形或方形舌片，舌片向表面曝氣槳旋轉方向的下游方傾斜，與水平面呈30°-60°傾角，舌片面積為透氣孔面積的0.8-2倍，自旋自浮圓形擋板上所設透氣孔的總透氣面積為自旋自浮擋板面積的15-80％；所述自旋自浮圓形擋板上可設有徑向透氣槽，在透氣槽位于表面曝氣槳旋轉方向上游方的一側向下安裝傾斜的方形槽片，槽片向表面曝氣槳旋轉方向的下游方傾斜，與水平面呈30°-60°傾角，槽片長度與透氣槽長度相同，高度為槽片寬度的0.5-1.5倍，自旋自浮擋板上所設透氣槽的總透氣面積為自旋自浮擋板面積的15-80％；所述自旋自浮圓形擋板還可由與水平面成10°-60°度傾角的扇形片組成；上述自旋自浮圓形擋板的中央向上凸起呈倒圓錐杯形，或向下凹進呈圓錐杯形，其錐角為150°-210°；自旋自浮圓形擋板下方的攪拌軸上固定安裝限位環(huán)、限位塊或限位銷釘。
本發(fā)明提供的組合式表面曝氣攪拌槳，其工作原理是自旋自浮圓形擋板將Rushton槳與氣相相對屏蔽，能沿徑向形成壓差，使得Rushton槳的曝氣能力增強；在槳葉產生的液流作用下，自旋自浮圓形擋板開始沿攪拌軸旋轉并逐漸上浮至一定高度，使自旋自浮圓形擋板與Rushton槳間有適當的間距，并產生適度的剪切力，使得氣泡得到有效破碎；自旋自浮圓形擋板的直徑比Rushton槳大，上浮至一定高度后距液面較近，阻止液面較大幅度的升降，防止Rushton槳暴露于氣相中；Rushton槳上開一定數量的透氣孔，或自旋自浮圓形擋板上的透氣孔(也可為徑向透氣槽或由與水平面成10°-60°傾角的扇形片組成)，可增強氣液混合和液相通過能力，提高了槳葉的攪拌效率。
總之，本發(fā)明提供的組合式表面曝氣攪拌槳，能使攪拌吸入氣體的臨界轉速降低，液面波動小，氣相分散均勻，氣液傳質效果好，攪拌效率高。
下面結合附圖及實施例進一步描述本發(fā)明附

圖1為通常使用的Rushton槳表面曝氣式反應器結構示意圖。
附圖2為本發(fā)明一實施例結構示意圖。
附圖3為本發(fā)明另一實施例結構示意圖。
附圖4為本發(fā)明又一實施例結構示意圖。
其中表面曝氣槳1 自旋自浮擋板2攪拌軸3攪拌槽擋板4 液面5限位環(huán)6限位塊61 限位銷釘62 透氣孔71透氣槽72 扇形片21舌片8槽片81由圖知，本發(fā)明提供的組合式表面曝氣攪拌槳，包括攪拌軸3及表面曝氣攪拌槳1，其特征在于在表面曝氣槳1上方的攪拌軸3上安裝一沿攪拌軸3上下浮動的自旋自浮圓形擋板2；自旋自浮圓形擋板2的直徑小于攪拌槽內徑，大于表面曝氣槳1外徑；所述自旋自浮圓形擋板2上設有透氣孔71，在透氣孔71位于表面曝氣槳1旋轉方向上游方的一側向下安裝圓形或方形舌片8，舌片8向表面曝氣槳1旋轉方向的下游方傾斜，與水平面呈30°-60°傾角，舌片面積為透氣孔面積的0.8-2倍，自旋自浮圓形擋板2上所設透氣孔71的總透氣面積為自旋自浮擋板2面積的15-80％；所述自旋自浮圓形擋板2上還可設有徑向透氣槽72，在透氣槽72位于表面曝氣槳1旋轉方向上游方的一側向下安裝傾斜的方形槽片81，槽片81向表面曝氣槳1旋轉方向的下游方傾斜，與水平面呈30°-60°傾角，槽片81長度與透氣槽72長度相同，高度為透氣槽72寬度的0.5-1.5倍，自旋自浮擋板2上所設透氣槽72的總透氣面積為自旋自浮擋板2面積的15-80％；所述自旋自浮圓形擋板2還可由與水平面成10°-60°度傾角的扇形片21組成；上述自旋自浮圓形擋板2的中央向上凸起呈倒圓錐杯形，或向下凹進呈圓錐杯形，其錐角為150°-210°；自旋自浮圓形擋板2與表面曝氣槳1之間的攪拌軸3上固定安裝限位環(huán)6、限位塊61或限位銷釘62。
實施例1針對氣液相體系，在內徑φ154mm，高300mm，在有4個攪拌槽擋板4的圓柱形攪拌槽中，介質為水，槽內液位高154mm，表面曝氣槳1采用盤面開孔的Rushton槳，槳葉直徑均為58mm，浸沒深度40mm，用轉速控制儀測定吸入氣體的臨界轉速。圖1中的反應器臨界轉速為342r/min，采用本發(fā)明的組合式表面曝氣攪拌槳(如圖2)，本實施例的自旋自浮圓形擋板2上有透氣孔71，在透氣孔71位于表面曝氣槳1旋轉方向上游方的一側向下安裝圓形舌片8(舌片8也可為方形)，舌片8向表面曝氣槳1旋轉方向的下游方傾斜，與水平面呈30°傾角，舌片8的面積為透氣孔面積的0.8倍，當自旋自浮圓形擋板2上所設透氣孔71的總透氣面積為自旋自浮圓形擋板2的15％、50％、70％或80％時，臨界轉速分別為260r/min、256r/min、248/min和240r/min，其臨界轉速降低了24.0％-29.8％；當舌片8與水平面呈40°傾角，舌片8的面積為透氣孔面積的1.0倍，自旋自浮圓形擋板2上所設透氣孔71的總透氣面積為自旋自浮圓形擋板2的15％、50％、70％或80％時，臨界轉速分別為254r/min、248r/min、244/min和238r/min，其臨界轉速降低了25.7％-30.4％；當舌片8與水平面呈50°傾角，舌片8的面積為透氣孔面積的1.6倍，自旋自浮圓形擋板2上所設透氣孔71的總透氣面積為自旋自浮圓形擋板2的15％、50％、70％或80％時，臨界轉速分別為246r/min、242r/min、239/min和234r/min，其臨界轉速降低了28.1％-31.6％；當舌片8與水平面呈60°傾角，舌片8的面積為透氣孔面積的2倍，自旋自浮圓形擋板2上所設透氣孔71的總透氣面積為自旋自浮圓形擋板2的15％、50％、70％或80％時，臨界轉速分別為240r/min、234r/min、231/min和228r/min，其臨界轉速降低了29.8％-33.3％。本實施例中，自旋自浮圓形擋板2與表面曝氣槳1之間的攪拌軸3上固定安裝限位環(huán)6。
實施例2針對氣液相體系，在結構和尺寸同實施例1的圓柱形攪拌槽中，介質為水，槽內液位高154mm，表面曝氣槳1采用盤面開孔的Rushton槳，槳葉直徑為58mm，浸沒深度40mm，以濃度為15％的氯化鉀溶液作示蹤劑，采用電導法測定混合時間。在攪拌轉速為386r/min時，圖1中的反應器混合時間為1.73s，采用本發(fā)明的組合式表面曝氣攪拌槳(如圖3)，本實施例的自旋自浮圓形擋板2上有徑向透氣槽72，在透氣槽72位于表面曝氣槳1旋轉方向上游方的一側向下安裝傾斜的方形槽片81，槽片向表面曝氣槳旋轉方向的下游方傾斜，與水平面呈30°傾角，槽片長度與透氣槽72長度相同，高度為透氣槽72寬度的0.5(也可為1.5、1或1.2)倍，當自旋自浮圓形擋板2上所設透氣槽72的總透氣面積為自旋自浮圓形擋板2面積的15％、50％、70％或80％時，混合時間分別為1.50s、1.49s、1.48s和1.44s，其混合時間縮短了13.3％-16.8％；當槽片與水平面呈40°傾角，自旋自浮圓形擋板2上所設透氣槽72的總透氣面積為自旋自浮圓形擋板2面積的15％、50％、70％或80％時，混合時間分別為1.48s、1.46s、1.44s和1.42s，其混合時間縮短了14.4％-17.9％；當槽片與水平面呈50°傾角，自旋自浮圓形擋板2上所設透氣槽72的總透氣面積為自旋自浮圓形擋板2面積的15％、50％、70％或80％時，混合時間分別為1.56s、1.52s、1.50s和1.48s，其混合時間縮短了9.8％-14.4％；當槽片與水平面呈60°傾角，自旋自浮圓形擋板2上所設透氣槽72的總透氣面積為自旋自浮圓形擋板2面積的15％、50％、70％或80％時，混合時間分別為1.50s、1.46s、1.48s和1.44s，其混合時間縮短了13.3％-16.8％。自旋自浮圓形擋板2與表面曝氣槳1之間的攪拌軸3上固定安裝限位塊61。
實施例3針對氣液液三相體系，在結構和尺寸同實施例1的圓柱形攪拌槽中，介質為水和煤油，槽內液位高154mm，煤油體積百分比20％，表面曝氣槳1采用盤面開孔的Rushton槳，槳葉直徑均為58mm，浸沒深度40mm，以濃度為15％的氯化鉀溶液作示蹤劑，采用電導法測定水相的混合時間。在攪拌轉速為458r/min時，圖1中的反應器混合時間為1.57s，采用本發(fā)明組合式表面曝氣攪拌槳(如圖4)，本實施例的自旋自浮圓形擋板2由與水平面成10°、20°、35°和60°傾角的扇形片21組成；混合時間分別為1.44s、1.40s、1.38s和1.44s，混合時間縮短了8.3％-12.1％，自旋自浮圓形擋板2與表面曝氣槳1之間的攪拌軸3上固定安裝限位銷釘63。
實施例4在結構和尺寸同實施例1的圓柱形攪拌槽中，介質為水，槽內液位高154mm，表面曝氣槳1采用盤面開孔的Rushton槳，槳葉直徑均為58mm，浸沒深度40mm，用亞硫酸鈉氧化法測定反應器的氣液傳質系數，用測定攪拌軸扭矩大小得到攪拌功率。在攪拌轉速為386r/min時，圖1中的反應器氣液傳質系數為0.0018s-1，采用本發(fā)明組合式表面曝氣攪拌槳，本實施例的自旋自浮圓形擋板2由與水平面成40°傾角的扇形片21組成，自旋自浮圓形擋板的中央向上凸起呈倒圓錐杯形(當然也可向下凹進呈圓錐杯形)，其錐角為150°、170°、190°或210°；測得氣液傳質系數為0.0030s-1、0.0038s-1、0.0036s-1和0.0032s-1，增大了66％-111％，自旋自浮圓形擋板2與表面曝氣槳1之間的攪拌軸3上固定安裝限位環(huán)6。
權利要求
1．一種組合式表面曝氣攪拌槳，包括攪拌軸及表面曝氣攪拌槳，其特征在于在表面曝氣槳上方的攪拌軸上安裝一沿攪拌軸上下浮動的自旋自浮圓形擋板，自旋自浮圓形擋板的直徑小于攪拌槽內徑，大于表面曝氣攪拌槳外徑。
2．按權利要求1所述的組合式表面曝氣攪拌槳，其特征在于所述自旋自浮圓形擋板上設有透氣孔，在透氣孔位于表面曝氣槳旋轉方向上游方的一側向下安裝圓形或方形舌片，舌片向表面曝氣槳旋轉方向的下游方傾斜，與水平面呈30°-60°傾角，舌片的面積為透氣孔面積的0.8-2倍。
3．按權利要求1所述的組合式表面曝氣攪拌槳，其特征在于所述自旋自浮圓形擋板上設有徑向透氣槽，在透氣槽位于表面曝氣槳旋轉方向上游方的一側向下安裝方形槽片，槽片向表面曝氣槳旋轉方向的下游方傾斜，與水平面呈30°-60°傾角，槽片長度與透氣槽長度相同，高度為槽片寬度的0.5-1.5倍。
4．按權利要求1所述的組合式表面曝氣攪拌槳，其特征在于所述自旋自浮圓形擋板由與水平面成10°-60°傾角的扇形片組成。
5．按權利要求2所述的組合式表面曝氣攪拌槳，其特征在于自旋自浮圓形擋板上所設透氣孔的總透氣面積為自旋自浮圓形擋板面積的15-80％。
6．按權利要求3所述的組合式表面曝氣攪拌槳，其特征在于自旋自浮圓形擋板上所設透氣槽的總透氣面積為自旋自浮圓形擋板面積的15-80％。
7．按權利要求1、2、3、4、5或6所述的組合式表面曝氣攪拌槳，其特征在于所述自旋自浮圓形擋板的中央向上凸起呈倒圓錐杯形或向下凹下呈圓錐杯形，其錐角為150°-210°。
8．按權利要求1、2、3、4、5、6或7所述的組合式表面曝氣攪拌槳，其特征在于自旋自浮圓形擋板與表面曝氣攪拌槳之間的攪拌軸上固定安裝限位套或限位塊或限位銷釘。
9．按權利要求8所述的組合式表面曝氣攪拌槳，其特征在于自旋自浮圓形擋板與表面曝氣攪拌槳之間的攪拌軸上設有限位套或限位塊或限位銷釘。
全文摘要
本發(fā)明的組合式表面曝氣攪拌槳,特征是:表面曝氣槳上方的攪拌軸上安裝自旋自浮圓形擋板,其直徑小于攪拌槽內徑,大于表面曝氣槳外徑,自旋自浮圓形擋板上設有透氣孔、徑向透氣槽或由與水平面呈傾角的扇形片組成,其中央向上凸起呈倒圓錐杯形或向下凹下呈圓錐杯形,表面曝氣槳上方攪拌軸上固定安裝有限位環(huán)、限位塊或限位銷釘,本發(fā)明可使攪拌吸入氣體的臨界轉速降低,液面波動小,氣相分散均勻,氣液傳質效果好,攪拌效率高。
文檔編號B01F7/18GK1310040SQ0010274
公開日2001年8月29日 申請日期2000年2月22日 優(yōu)先權日2000年2月22日
發(fā)明者毛在砂, 禹耕之, 王蓉 申請人:中國石油化工集團公司, 中國科學院化工冶金研究所