專利名稱：定－轉(zhuǎn)子反應(yīng)器及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器，以及定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器在氣-液、氣-液-固、氣-液-液、液-液等體系的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
用于物料混合、勻化、細(xì)化、乳化的機(jī)械，例如“旋轉(zhuǎn)沖擊式細(xì)、勻、乳裝置”(公開號(hào)CN 1386570.A)，該裝置的動(dòng)力軸裝有正轉(zhuǎn)葉輪和反轉(zhuǎn)葉輪，進(jìn)料口內(nèi)有進(jìn)料葉輪，能有效地提高被處理物的沖擊速度，從而提高細(xì)、勻、乳性能。例如“旋沖式超細(xì)勻化乳化裝置”(CN 2385792Y)，該裝置有按同心環(huán)均布的齒及豁口的定齒盤和旋轉(zhuǎn)齒盤，由于它們的結(jié)構(gòu)的局限，限定了它們只能用于物理處理過(guò)程。
現(xiàn)有的超重力反應(yīng)器(也稱旋轉(zhuǎn)床)可以應(yīng)用于氣-液、氣-液-固、氣-液-液、液-液等體系的吸收、解吸、萃取、混合、多相反應(yīng)等工藝過(guò)程，例如“一種納米氫氧化鎂阻燃材料制備新工藝”(ZL 01141787.0)，“油田注水脫氧的方法”(ZL 92102061)，“超細(xì)碳酸鈣的制備方法”(ZL95105343.4)等。超重力反應(yīng)器可以強(qiáng)化相間的傳遞及反應(yīng)過(guò)程，是一種較好的過(guò)程強(qiáng)化設(shè)備。超重力反應(yīng)器在靠近轉(zhuǎn)子內(nèi)表面的填料內(nèi)(即端效應(yīng)區(qū)內(nèi))，液體物料受到高剪切作用被撕裂成很薄的液膜、很細(xì)的絲或分散于填料間隙的很小的液滴。而在外層填料中，液體基本上是沿徑向流動(dòng)，受到的剪切作用變?nèi)酰瑢?duì)相間的混合與傳遞過(guò)程的強(qiáng)化程度不如端效應(yīng)區(qū)。另外，由于超重力反應(yīng)器轉(zhuǎn)子多采用有填料層的形式，對(duì)于高粘度物料及結(jié)晶沉淀體系，運(yùn)行過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)堵塞狀況，需要經(jīng)常清洗。而且用于氣-液反應(yīng)的超重力反應(yīng)器，為了防止氣體短路，需要設(shè)置內(nèi)密封，使結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種可以應(yīng)用于氣-液、氣-液-固、氣-液-液、液-液等體系的定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器，該反應(yīng)器可以應(yīng)用于吸收、解吸、萃取、混合、多相反應(yīng)等工藝過(guò)程。該反應(yīng)器對(duì)于高粘度物料或結(jié)晶沉淀體系不易出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，一臺(tái)反應(yīng)器可以適應(yīng)多種使用要求。
一般帶旋轉(zhuǎn)的裝置由端蓋、殼體、定子、轉(zhuǎn)子、電機(jī)、機(jī)械密封構(gòu)成，殼體的一端與端蓋相連，出料口在殼體上，轉(zhuǎn)子通過(guò)轉(zhuǎn)軸與電機(jī)連接。本發(fā)明定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器的技術(shù)方案如下1、在定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器的端蓋上設(shè)有噴嘴，殼體的另一端與電機(jī)相連，定子由端蓋與多層同心環(huán)或多層同心圓均布的柱銷構(gòu)成，轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子座與多層同心環(huán)或多層同心圓均布的柱銷構(gòu)成，轉(zhuǎn)子座與電機(jī)轉(zhuǎn)軸相連，同心環(huán)或柱銷用螺紋連接固定在端蓋或轉(zhuǎn)子座上，同心環(huán)在圓周上有通道，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速在100～3000r/min范圍。
2、定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器的噴嘴由進(jìn)液管、噴嘴座、噴嘴流體通道、噴嘴芯構(gòu)成，噴嘴芯與噴嘴座螺紋連接。
3、定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器的噴嘴為雙流體并流、雙流體逆流噴嘴、三流體并流或三流體逆流噴嘴。
4、定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器的同心環(huán)在圓周上的通道為槽時(shí)，沿徑向是直槽、前彎槽、后彎槽、漸開線槽或放射線槽。
5、定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器的同心環(huán)在圓周上的通道為孔時(shí)，孔為圓孔或長(zhǎng)圓孔。
6、定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器的柱銷截面為圓形、橢圓形、正方形、長(zhǎng)方形、三角形或菱形。
本發(fā)明的定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器可應(yīng)用于氣-液、氣-液-固、氣-液-液或液-液體系的吸收、解吸、萃取、混合或多相反應(yīng)工藝過(guò)程。
本發(fā)明定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器的應(yīng)用，例如采用液-液沉淀法，用NaOH溶液與MgCl2溶液制備粉體氫氧化鎂，經(jīng)過(guò)反應(yīng)器，反應(yīng)物再經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥得到粉體氫氧化鎂產(chǎn)品，定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器用雙流體并流噴嘴，NaOH溶液與MgCl2溶液分別經(jīng)進(jìn)液管和噴嘴流體通道加入到定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器。
本發(fā)明定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器的應(yīng)用，例如用于水脫氧體系，脫出水中的氧氣，定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器用雙流體逆流噴嘴，含氧水經(jīng)進(jìn)液管噴入定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器，無(wú)氧氣體由殼體氣體通道進(jìn)入定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器，混合氣體由氣體進(jìn)口/出口管排出。
本發(fā)明定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器的應(yīng)用，例如采用氣-液-固沉淀法制備粉體碳酸鈣，用Ca(OH)2懸浮液和CO2氣體經(jīng)過(guò)反應(yīng)器，反應(yīng)物經(jīng)過(guò)濾、干燥得到碳酸鈣產(chǎn)品，定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器用雙流體逆流噴嘴，Ca(OH)2懸浮液由雙流體并流噴嘴入定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器，CO2氣體由殼體氣體通道進(jìn)入定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器，未完全反應(yīng)的CO2和惰性氣體由噴嘴流體通道排出。


圖1為定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)圖。
圖2為雙流體并流噴嘴的結(jié)構(gòu)圖。
圖3為雙流體逆流噴嘴的結(jié)構(gòu)圖。
圖4為三流體并流噴嘴的結(jié)構(gòu)圖。
圖5為三流體逆流噴嘴的結(jié)構(gòu)圖。
圖6為直槽的定子結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7為后彎槽的定子結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8為前彎槽的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖。
圖9為圓孔同心環(huán)的圓周展開圖。
圖10為長(zhǎng)圓孔同心環(huán)的圓周展開圖。
圖11為帶柱銷的定子結(jié)構(gòu)示意圖。
圖12為定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器用于液-液、氣-液或氣-液-固體系的裝置示意圖。
圖13為定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器用于氣-液-液體系的裝置示意圖。
圖14為本發(fā)明制備的氫氧化鎂產(chǎn)品的透射電鏡照片。
圖15為本發(fā)明制備的碳酸鈣產(chǎn)品的透射電鏡照片。
在以上圖中零部件名稱如下定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器1，端蓋1-1，噴嘴1-2，進(jìn)液管1-2-1，噴嘴座1-2-2，噴嘴流體通道1-2-3，噴嘴芯1-2-4，螺栓孔1-2-5，垂直孔1-2-6，通孔1-2-7，流體進(jìn)口1-2-8，殼體1-3，氣體通道1-4，電機(jī)1-5，電機(jī)轉(zhuǎn)軸1-5-1，電機(jī)座1-5-2，同心環(huán)1-6，柱銷1-7，轉(zhuǎn)子座1-8，螺釘1-9，機(jī)械密封1-10，物料出口1-11，支座2，貯槽3A，貯槽3B，泵4A，泵4B，流量調(diào)節(jié)閥5A，流量調(diào)節(jié)閥5B，流量計(jì)6A，流量計(jì)6B，液體切換閥7，氣體切換閥8，氣體進(jìn)口/出口管9，排料切換閥10，物料切換閥11，產(chǎn)品出口12。
本發(fā)明的定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器如圖1所示，包括端蓋1-1、噴嘴1-2、殼體1-3、定子、轉(zhuǎn)子、電機(jī)1-5、機(jī)械密封1-10，物料出口1-11設(shè)在殼體1-3上，噴嘴1-2接在端蓋1-1上，在殼體1-3上設(shè)有氣體通道1-4，殼體1-3的一端與端蓋1-1相連，殼體1-3的另一端與電機(jī)座1-5-2相連，定子由端蓋1-1與多層同心環(huán)1-6或多層同心圓均布的柱銷1-7(如圖11所示)構(gòu)成，轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子座1-8與多層同心環(huán)1-6或多層同心圓均布的柱銷1-7(如圖11所示)構(gòu)成，轉(zhuǎn)子通過(guò)轉(zhuǎn)子座1-8與電機(jī)轉(zhuǎn)軸1-5-1相連，同心環(huán)1-6通過(guò)螺釘1-9固定在端蓋1-1或轉(zhuǎn)子座1-8上，同心環(huán)1-6在圓周上有流體通道。柱銷1-7與端蓋1-1或轉(zhuǎn)子座1-8之間用螺紋連接，柱銷間的間隙構(gòu)成流體通道。
本發(fā)明定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器所用的噴嘴如圖2、圖3、圖4和圖5所示，噴嘴由進(jìn)液管1-2-1、噴嘴座1-2-2、噴嘴流體通道1-2-3、噴嘴芯1-2-4構(gòu)成，噴嘴芯1-2-4上開有垂直孔1-2-6或通孔1-2-7，噴嘴芯1-2-4的一端通過(guò)螺紋與噴嘴座1-2-2相連，噴嘴芯1-2-4的另一端與噴嘴座1-2-2之間的環(huán)隙構(gòu)成流體進(jìn)口1-2-8。螺栓孔1-2-5用螺釘與端蓋1-1固定(如圖1所示)。
本發(fā)明采用的雙流體并流噴嘴如圖2所示，氣體或液體從噴嘴流體通道1-2-3進(jìn)入，由噴嘴芯1-2-4上的垂直孔1-2-6噴出，與來(lái)自進(jìn)液管1-2-1的另一種液體在流體進(jìn)口1-2-8處相遇。由此實(shí)現(xiàn)雙流體并流，同時(shí)實(shí)現(xiàn)兩種流體的一次混合。
本發(fā)明采用的雙流體逆流噴嘴如圖3所示，液體由進(jìn)液管1-2-1進(jìn)入經(jīng)流體進(jìn)口1-2-8噴出，氣體由噴嘴芯1-2-4上的通孔1-2-7經(jīng)噴嘴流體通道1-2-3排出。
本發(fā)明采用的三流體并流噴嘴如圖4所示，有兩個(gè)進(jìn)液管1-2-1，分別進(jìn)入不同的液體，兩種液體在噴嘴芯1-2-4與噴嘴座1-2-2之間的通道中混合后由流體進(jìn)口1-2-8噴出，另一種氣體或液體從噴嘴流體通道1-2-3進(jìn)入，由噴嘴芯1-2-4上的垂直孔1-2-6噴出，在流體進(jìn)口1-2-8處與前兩種流體相遇。由此實(shí)現(xiàn)三流體并流，同時(shí)實(shí)現(xiàn)流體之間的一次混合。
本發(fā)明采用的三流體逆流噴嘴如圖5所示，兩種液體分別由進(jìn)液管1-2-1進(jìn)入，兩種液體在噴嘴芯1-2-4與噴嘴座1-2-2之間的通道中混合后經(jīng)流體進(jìn)口1-2-8噴出，反應(yīng)器中的惰性氣體或未完全反應(yīng)的氣體由噴嘴芯1-2-4上的通孔1-2-7經(jīng)噴嘴流體通道1-2-3排出。由此實(shí)現(xiàn)三流體逆流，同時(shí)實(shí)現(xiàn)流體之間的一次混合。
本發(fā)明反應(yīng)器的定子或轉(zhuǎn)子上的同心環(huán)1-6在圓周上的通道為槽時(shí)，可以是如圖6所示的直槽1-6A；也可以是如圖7所示的后彎槽1-6B；也可以是如圖8所示的前彎槽1-6C；槽也可以是漸開線槽或放射線槽。同心環(huán)1-6在圓周上的通道為孔時(shí)，孔可以是如圖9所示的圓孔1-6D或如圖10所示的長(zhǎng)圓孔1-6E。用螺釘1-9將同心環(huán)1-6固定在端蓋1-1上構(gòu)成定子；用螺釘1-9將同心環(huán)1-6固定在轉(zhuǎn)子座1-8上構(gòu)成轉(zhuǎn)子。如圖1所示，定子上的多層同心環(huán)1-6與轉(zhuǎn)子上的多層同心環(huán)1-6，各層的直徑不等，反應(yīng)器組裝后定子上的多層同心環(huán)1-6的凸起部位與轉(zhuǎn)子上的多層同心環(huán)1-6的凹起部位交叉在一起；反之，定子上的多層同心環(huán)1-6的凹起部位與轉(zhuǎn)子上的多層同心環(huán)1-6的凸起部位交叉在一起。定子通過(guò)端蓋1-1固定在殼體1-3上，轉(zhuǎn)子通過(guò)轉(zhuǎn)子座1-8與電機(jī)轉(zhuǎn)軸1-5-1連接，電機(jī)轉(zhuǎn)軸1-5-1與殼體1-3之間有機(jī)械密封1-10，電機(jī)1-5通過(guò)電機(jī)座1-5-2與殼體1-3固定連接。電機(jī)1-5的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。反應(yīng)物在通過(guò)定子和轉(zhuǎn)子的同心環(huán)的槽或孔的通道的流動(dòng)過(guò)程中受到高剪切、高度湍流。
本發(fā)明反應(yīng)器的定子或轉(zhuǎn)子上的柱銷的截面為圓形、橢圓形、正方形、長(zhǎng)方形、三角形或菱形。例如圖11所示的定子上柱銷1-7的截面為圓形，呈多層同心圓分布，柱銷1-7用螺紋固定在端蓋1-1上。同樣，轉(zhuǎn)子上柱銷也是用螺紋固定在轉(zhuǎn)子座上上。定子上的柱銷與轉(zhuǎn)子上的柱銷的呈交叉狀態(tài)分布在不同直徑的同心圓上，反應(yīng)物在定子和轉(zhuǎn)子的柱銷間的間隙中受到高剪切、高度湍流。
本發(fā)明定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，可以由調(diào)頻儀控制電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器用于液-液、氣-液或氣-液-固體系的裝置如圖12所示，它包括定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器1、支座2、貯槽3A、貯槽3B、泵4A、泵4B、流量調(diào)節(jié)閥5A、流量調(diào)節(jié)閥5B、流量計(jì)6A、流量計(jì)6B、液體切換閥7、氣體切換閥8、氣體進(jìn)口/出口管9、排料切換閥10、物料切換閥11、產(chǎn)品出口12。
本發(fā)明用于氣-液-液體系的定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器如圖13所示，它包括定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器1、支座2、貯槽3A、貯槽3B、泵4A、泵4B、流量調(diào)節(jié)閥5A、流量調(diào)節(jié)閥5B、流量計(jì)6A、流量計(jì)6B、氣體進(jìn)口/出口管9、排料切換閥10、物料切換閥11及產(chǎn)品出口12。
本發(fā)明的定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器，采用噴嘴進(jìn)料，有利于多種流體的一次混合，而且流體在定子和轉(zhuǎn)子之間流動(dòng)過(guò)程中，流體每經(jīng)過(guò)一層同心環(huán)的通道(槽或孔)或一層同心圓均布柱銷的間隙就要重新分布一次，相當(dāng)于超重力反應(yīng)器內(nèi)多個(gè)端效應(yīng)區(qū)的串聯(lián)。本發(fā)明的定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器由于沒(méi)有超重力反應(yīng)器那樣的填料層。同時(shí)在定-轉(zhuǎn)子之間的流體受到高剪切，處于高度湍流狀態(tài)，而且具有很好的自清潔作用，對(duì)于高粘度物料或結(jié)晶沉淀體系不易出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。同心環(huán)與轉(zhuǎn)子座以及同心環(huán)與端蓋間采用螺釘可拆連接方式，柱銷與轉(zhuǎn)子座以及柱銷與端蓋間采用螺紋可拆連接方式，組裝及拆卸方便。同一臺(tái)設(shè)備可以根據(jù)于不同的使用要求，采用不同的噴嘴結(jié)構(gòu)、不同的同心環(huán)結(jié)構(gòu)或不同的柱銷結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的這些部件都是可以組合、更換，一臺(tái)反應(yīng)器可以適應(yīng)多種使用要求。本發(fā)明的定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器用于氣-液反應(yīng)時(shí)，不存在氣體的短路的問(wèn)題，所以不需要設(shè)置內(nèi)密封，因此結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單。
本發(fā)明的定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器用于液-液體系制備粉體氫氧化鎂，可以采用與發(fā)明專利“一種納米阻燃材料制備新工藝”(ZL 01141787.0)相同的工藝，用NaOH溶液代替氨水，用本發(fā)明的定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器替代超重力反應(yīng)器。采用傳統(tǒng)的化學(xué)沉淀法，用NaOH溶液與MgCl2溶液制備粉體氫氧化鎂，定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器的噴嘴采用雙流體并流噴嘴。
本發(fā)明的定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器用于水脫氧體系，可以采用與發(fā)明專利“油田注水脫氧的方法”(ZL 92102061)相同的工藝，用本發(fā)明的定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器替代超重力反應(yīng)器，定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器的噴嘴采用雙流體逆流噴嘴。
本發(fā)明的定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器用于氣-液-固體系制備納米碳酸鈣，可以采用與發(fā)明專利“超細(xì)碳酸鈣的制備方法”(ZL 95105343.4)相同的工藝，用本發(fā)明的定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器替代超重力反應(yīng)器。采用傳統(tǒng)的化學(xué)沉淀法，用Ca(OH)2懸浮液和CO2氣體制備納米碳酸鈣。定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器用雙流體逆流噴嘴。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1對(duì)于液-液體系，采用如圖12所示的裝置，如圖1所示的定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器1固定在支架2上，由液體切換閥7連接反應(yīng)流體系統(tǒng)，由氣體切換閥8連接氣體進(jìn)口/出口管9，定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器1用如圖2所示的雙流體并流噴嘴。液體切換閥7是打開狀態(tài)，氣體切換閥8是關(guān)閉狀態(tài)，來(lái)自貯槽3A和貯槽3B的液體分別經(jīng)泵4A和泵4B輸送，通過(guò)流量調(diào)節(jié)閥5A和流量調(diào)節(jié)閥5B控制流量，由轉(zhuǎn)子流量計(jì)6A和轉(zhuǎn)子流量計(jì)6B計(jì)量后分別進(jìn)入噴嘴的進(jìn)液管1-2-1和噴嘴的流體通道1-2-3，再經(jīng)流體進(jìn)口1-2-8混合后噴到定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器1的轉(zhuǎn)子的內(nèi)圈上，由于轉(zhuǎn)子高速轉(zhuǎn)動(dòng)，流體受到高強(qiáng)度的離心力及剪切力，以高度湍流狀態(tài)通過(guò)轉(zhuǎn)子與定子之間的間隙或轉(zhuǎn)子與定子上的槽或孔飛到殼體中，再經(jīng)物料出口1-11流出，可以通過(guò)排料切換閥10和物料切換閥11控制物料進(jìn)入貯槽3A進(jìn)行循環(huán)或作為產(chǎn)品由產(chǎn)品出口12流出。
實(shí)施例2對(duì)于氣-液或氣-液-固體系，采用如圖12所示的裝置，氣-液并流方式采用雙流體并流噴嘴(如圖2所示的)。液體切換閥7是關(guān)閉狀態(tài)，氣體切換閥8是打開狀態(tài)。來(lái)自貯槽3A的液體經(jīng)泵4A輸送，通過(guò)流量調(diào)節(jié)閥5A控制流量，由轉(zhuǎn)子流量計(jì)6A計(jì)量后經(jīng)進(jìn)液管1-2-1噴入定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器1的轉(zhuǎn)子的內(nèi)圈上。氣體由氣體進(jìn)口/出口管9經(jīng)過(guò)噴嘴的流體通道1-2-3進(jìn)入定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器1。液體受到高強(qiáng)度的離心力及剪切力，以高度湍流狀態(tài)通過(guò)轉(zhuǎn)子與定子之間的間隙及轉(zhuǎn)子與定子上的槽或孔，與氣體進(jìn)行充分的接觸或反應(yīng)后經(jīng)物料出口1-11流出，未完全反應(yīng)或惰性氣體由殼體氣體通道1-4排出。通過(guò)排料切換閥10和物料切換閥11決定物料進(jìn)入貯槽3A進(jìn)行循環(huán)還是作為產(chǎn)品由產(chǎn)品出口12流出。
實(shí)施例3對(duì)于氣-液或氣-液-固體系，采用如圖12所示的裝置，氣-液逆流方式采用雙流體逆流噴嘴(如圖3所示的)。氣體由殼體氣體通道1-4進(jìn)入定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器1，未完全反應(yīng)的氣體或惰性氣體由氣體進(jìn)口/出口管9排出。
實(shí)施例4對(duì)于氣-液-液體系，采用如圖13所示的裝置，氣-液并流方式采用三流體并流噴嘴(如圖4所示的)。來(lái)自貯槽3A和貯槽3B的液體分別經(jīng)泵4A和泵4B輸送，通過(guò)流量調(diào)節(jié)閥5A和流量調(diào)節(jié)閥5B控制流量，由轉(zhuǎn)子流量計(jì)6A和轉(zhuǎn)子流量計(jì)6B計(jì)量后分別經(jīng)相應(yīng)的進(jìn)液管1-2-1噴到定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器的轉(zhuǎn)子的內(nèi)圈上。氣體由噴嘴流體通道1-2-3進(jìn)入定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器1。液體受到高強(qiáng)度的離心力及剪切力，以高度湍流狀態(tài)通過(guò)轉(zhuǎn)子與定子之間的間隙及轉(zhuǎn)子與定子上的槽或孔，與氣體進(jìn)行充分的接觸或反應(yīng)后經(jīng)物料出口1-11流出，未完全反應(yīng)或惰性氣體由殼體氣體通道1-4排出。通過(guò)排料切換閥10和物料切換閥11決定物料進(jìn)入貯槽3A進(jìn)行循環(huán)還是作為產(chǎn)品由產(chǎn)品出口12流出。
實(shí)施例5對(duì)于氣-液-液體系，采用如圖13所示的裝置，氣-液逆流方式采用三流體逆流噴嘴(如圖5所示的)。氣體由殼體氣體通道1-4進(jìn)入定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器1。未完全反應(yīng)或惰性氣體由噴嘴流體通道1-2-3排出。
實(shí)施例6采用實(shí)施例1的裝置，采用如圖2所示的雙流體并流噴嘴，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速900r/min。液體切換閥7是打開狀態(tài)，氣體切換閥8是關(guān)閉狀態(tài)，來(lái)自貯槽3A的3L濃度為4mol/L的NaOH溶液和來(lái)自貯槽3B的3L濃度為2mol/L的MgCl2溶液分別經(jīng)泵4A和泵4B輸送，通過(guò)流量調(diào)節(jié)閥5A和流量調(diào)節(jié)閥5B控制流量，由轉(zhuǎn)子流量計(jì)6A和轉(zhuǎn)子流量計(jì)6B計(jì)量，控制NaOH與MgCl2溶液的流量分別為400L/hr和50L/hr經(jīng)進(jìn)液管1-2-1和噴嘴流體通道1-2-3噴到定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器1的轉(zhuǎn)子的內(nèi)圈上，由于轉(zhuǎn)子高速轉(zhuǎn)動(dòng)，流體受到高強(qiáng)度的離心力及剪切力，以高度湍流狀態(tài)通過(guò)轉(zhuǎn)子-定子之間的間隙及轉(zhuǎn)子-定子上的槽或孔同時(shí)發(fā)生劇烈反應(yīng)生成白色沉淀，經(jīng)物料出口1-11流出，調(diào)節(jié)排料切換閥10和物料切換閥11控制物料進(jìn)入貯槽3A進(jìn)行循環(huán)，當(dāng)MgCl2溶液全部加入完再繼續(xù)循環(huán)一段時(shí)間后，經(jīng)產(chǎn)品出口12流出。經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥得到氫氧化鎂產(chǎn)品。采用本發(fā)明制備的氫氧化鎂產(chǎn)品的透射電鏡(TEM)照片如圖14所示，粒度分析表明，平均粒徑為70～90nm。
實(shí)施例7對(duì)于水脫氧體系，用圖12的裝置，采用氣-液逆流方式，所用噴嘴如圖3所示的雙流體逆流噴嘴，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為1450r/min。液體切換閥7是關(guān)閉狀態(tài)，氣體切換閥8是打開狀態(tài)。來(lái)自貯槽3A含氧量約為10ppm的水經(jīng)泵4A輸送，通過(guò)流量調(diào)節(jié)閥5A控制流量，由轉(zhuǎn)子流量計(jì)6A計(jì)量后以流量為1m3/hr經(jīng)進(jìn)液管1-2-1噴入定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器的轉(zhuǎn)子的內(nèi)圈上。所用的無(wú)氧氣體為氮?dú)?，氮?dú)庖粤髁繛?m3/hr由殼體氣體通道1-4進(jìn)入定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器1。脫出的氧氣與氮?dú)獾幕旌蠚怏w由氣體進(jìn)口/出口管9排出。脫出氧氣后的水中氧含量為0.03ppm，由物料出口12排出。
實(shí)施例8采用Ca(OH)2-H2O-CO2氣-液-固反應(yīng)體系制備納米碳酸鈣。用圖12的裝置，采用氣-液逆流方式，所用噴嘴如圖3所示的雙流體逆流噴嘴，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為1200r/min。液體切換閥7是關(guān)閉狀態(tài)，氣體切換閥8是打開狀態(tài)。來(lái)自貯槽3A的Ca(OH)2懸浮液經(jīng)泵4A輸送，通過(guò)流量調(diào)節(jié)閥5A控制流量，由轉(zhuǎn)子流量計(jì)6A計(jì)量后經(jīng)進(jìn)液管1-2-1噴入定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器的轉(zhuǎn)子的內(nèi)圈上。CO2氣體由殼體氣體通道1-4進(jìn)入定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器1。未完全反應(yīng)的CO2和惰性氣體由氣體進(jìn)口/出口管9排出。反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)過(guò)濾、干燥得到碳酸鈣產(chǎn)品。采用本發(fā)明制備的納米碳酸鈣產(chǎn)品的透射電鏡(TEM)照片如圖15所示，粒度分析表明，平均粒徑為15～40nm。
權(quán)利要求
1.一種定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器，主要由端蓋、殼體、定子、轉(zhuǎn)子、電機(jī)、機(jī)械密封構(gòu)成，殼體的一端與端蓋相連，在殼體上設(shè)有氣體通道，出料口在殼體上，轉(zhuǎn)子通過(guò)轉(zhuǎn)軸與電機(jī)連接，其特征在于端蓋上設(shè)有噴嘴，殼體的另一端與電機(jī)相連，定子由端蓋與多層同心環(huán)或多層同心圓均布的柱銷構(gòu)成，轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子座與多層同心環(huán)或多層同心圓均布的柱銷構(gòu)成，轉(zhuǎn)子座與電機(jī)轉(zhuǎn)軸相連，同心環(huán)或柱銷用螺紋連接固定在端蓋或轉(zhuǎn)子座上，同心環(huán)在圓周上有通道，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速在100～3000r/min范圍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器，其特征在于噴嘴由進(jìn)液管、噴嘴座、噴嘴流體通道、噴嘴芯構(gòu)成，噴嘴芯與噴嘴座螺紋連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器，其特征在于噴嘴為雙流體并流、雙流體逆流噴嘴、三流體并流或三流體逆流噴嘴。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器，其特征在于同心環(huán)在圓周上的通道為槽，沿徑向是直槽、前彎槽、后彎槽、漸開線槽或放射線槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器，其特征在于同心環(huán)在圓周上的通道為孔，孔為圓孔或長(zhǎng)圓孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器，其特征在于柱銷的截面為圓形、橢圓形、正方形、長(zhǎng)方形、三角形或菱形。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器，其特征在于應(yīng)用于氣-液、氣-液-固、氣-液-液或液-液體系的吸收、解吸、萃取、混合或多相反應(yīng)工藝過(guò)程。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器的應(yīng)用，采用液-液沉淀法，用NaOH溶液與MgCl2溶液制備粉體氫氧化鎂，經(jīng)過(guò)反應(yīng)器，反應(yīng)物再經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥得到粉體氫氧化鎂產(chǎn)品，其特征在于定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器用雙流體并流噴嘴，NaOH溶液與MgCl2溶液分別經(jīng)進(jìn)液管和噴嘴流體通道加入到定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器的應(yīng)用，用于水脫氧體系，脫出水中的氧氣，其特征在于定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器用雙流體逆流噴嘴，含氧水經(jīng)進(jìn)液管噴入定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器，無(wú)氧氣體由殼體氣體通道進(jìn)入定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器，混合氣體由氣體進(jìn)口/出口管排出。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器的應(yīng)用，采用氣-液-固沉淀法制備粉體碳酸鈣，用Ca(OH)2懸浮液和CO2氣體經(jīng)過(guò)反應(yīng)器，反應(yīng)物經(jīng)過(guò)濾、干燥得到碳酸鈣產(chǎn)品，其特征在于定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器用雙流體逆流噴嘴，Ca(OH)2懸浮液由雙流體并流噴嘴入定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器，CO2氣體由殼體氣體通道進(jìn)入定-轉(zhuǎn)子反應(yīng)器，未完全反應(yīng)的CO2和惰性氣體由噴嘴流體通道排出。
全文摘要
本發(fā)明定－轉(zhuǎn)子反應(yīng)器及其應(yīng)用，定－轉(zhuǎn)子反應(yīng)器在端蓋上設(shè)有噴嘴，殼體的另一端與電機(jī)相連，定子由端蓋與多層同心環(huán)或多層同心圓均布的柱銷構(gòu)成，轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子座與多層同心環(huán)或多層同心圓均布的柱銷構(gòu)成，轉(zhuǎn)子座與電機(jī)轉(zhuǎn)軸相連，同心環(huán)或柱銷用螺紋連接固定在端蓋或轉(zhuǎn)子座上，同心環(huán)在圓周上有通道，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速在100～300r/min范圍。本發(fā)明定－轉(zhuǎn)子反應(yīng)器可以應(yīng)用于氣－液、氣－液－固、氣－液－液、液－液等體系的吸收、解吸、萃取、混合、多相反應(yīng)等工藝過(guò)程。
文檔編號(hào)B01J19/18GK1704155SQ20041004263
公開日2005年12月7日 申請(qǐng)日期2004年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月28日
發(fā)明者宋云華, 初廣文, 陳建銘, 陳建峰 申請(qǐng)人:北京化工大學(xué), 北京陽(yáng)光欣禾科技有限公司