專利名稱:連續(xù)均質(zhì)混合反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā) 明涉及一種混合反應(yīng)設(shè)備,尤其是一種能夠?qū)崿F(xiàn)物料先進(jìn)先出、混合均勻 的連續(xù)均質(zhì)混合反應(yīng)器。
背景技術(shù):
在化工過程或工程化學(xué)中,混合、反應(yīng)與攪拌是密不可分的。通常意義上的攪 拌包括容器內(nèi)的攪拌軸和驅(qū)動(dòng)攪拌軸用的減速傳動(dòng)裝置以及密封器件等。攪拌有多種形 式以適應(yīng)不同容器、不同物料的要求。對(duì)液體物料來說,多為錨式、槳式攪拌反應(yīng)器, 此外還有推流式、連續(xù)流式、任意流式攪拌反應(yīng)器。對(duì)于現(xiàn)有的固體混料機(jī)大多采用分 批分次式混料機(jī),操作較麻煩,運(yùn)行不夠可靠,生產(chǎn)效率較低,無法適應(yīng)連續(xù)生產(chǎn)的需 要。另外,針對(duì)兩相物料的混合,如固體和液體的混合,由于物料之間存在密度差 異,在混合時(shí)就不可避免出現(xiàn)沉降現(xiàn)象,這樣就會(huì)導(dǎo)致工業(yè)生產(chǎn)投料時(shí)濃度控制不準(zhǔn) 確,只能將濃度控制在某一個(gè)范圍內(nèi),在此范圍內(nèi)濃度會(huì)發(fā)生不停波動(dòng),這樣會(huì)直接影 響最終產(chǎn)品的質(zhì)量,同時(shí)也會(huì)使得生產(chǎn)控制處于動(dòng)態(tài)變動(dòng)中,對(duì)生產(chǎn)線的控制要求相應(yīng) 也會(huì)提高,導(dǎo)致其造價(jià)增加,最終使得產(chǎn)品成本提高。如果能夠保證投料時(shí)物料濃度波動(dòng)小甚至沒有波動(dòng),將會(huì)保證生產(chǎn)的穩(wěn)定性, 保證產(chǎn)品性能均一,而且生產(chǎn)穩(wěn)定更有利于優(yōu)化工藝,提高產(chǎn)品質(zhì)量,同時(shí)也降低對(duì)設(shè) 備的要求,使得成本下降,最終提升產(chǎn)品的競(jìng)爭力。因此,物料混合的均勻與否,對(duì)工 業(yè)生產(chǎn)影響重大。現(xiàn)今工業(yè),為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的連續(xù)性,其混合投料形式有如下幾種1、用兩釜交替混料,實(shí)現(xiàn)連續(xù)投料。這種方式是最早出現(xiàn)、也是現(xiàn)今處于被 淘汰的一種投料方式。即用一釜將物料混合均勻、達(dá)到要求后開始投料,這段時(shí)間內(nèi)用 另外一釜開始混合物料,當(dāng)?shù)谝桓锪贤斗磐戤厱r(shí),將閥門切換至第二釜,用第二釜投 料,而此時(shí)第一釜開始混和物料。如此循環(huán),保證能夠連續(xù)投料。但是此種連續(xù)投料形式并不是真正意義上的連續(xù)投料,即實(shí)現(xiàn)物料先進(jìn)先出、 后進(jìn)后出。因?yàn)橥读蠒r(shí),有的物料馬上就進(jìn)入到后續(xù)的生產(chǎn),而有一部分物料是存在于 混料釜中直到最后才進(jìn)入到后續(xù)的生產(chǎn),所以其不是真正的連續(xù)投料。另外,物料濃度波動(dòng)范圍大,并且會(huì)有濃度的突變。如果物料之間存在密度差 異,沉降就不可避免,將會(huì)導(dǎo)致混料釜底部比上部濃度偏高,即在生產(chǎn)過程中物料濃度 會(huì)慢慢降低。當(dāng)一釜料投放完畢切換至另一釜時(shí),物料濃度將會(huì)一下變高,即濃度發(fā)生 突變,這樣導(dǎo)致生產(chǎn)設(shè)備負(fù)荷也會(huì)突然增大,對(duì)設(shè)備損傷較大。同時(shí),由于生產(chǎn)工藝是 固定的,而物料濃度發(fā)生突變,必然會(huì)影響產(chǎn)品性能。所以,該形式的混合投料方法已 逐漸不為接受。2、利用螺桿擠出機(jī)連續(xù)混料,包括單螺桿和雙螺桿擠出機(jī)。螺桿擠出機(jī)從一端進(jìn)料,另一端出料,可以實(shí)現(xiàn)真正的連續(xù)投料。并且由于螺桿的強(qiáng)力剪切作用,能夠 很好的將物料混合均勻。不過螺桿擠出機(jī),從字面上我們就可以看出,其重點(diǎn)在于擠出上面,其適用范 圍為粘度較高的液相物料,對(duì)于粘度很低的液體,例如水,其推進(jìn)效果就不是很好,而 且很容易發(fā)生返混現(xiàn)象,導(dǎo)致物料濃度出現(xiàn)一定波動(dòng)。對(duì)于粘度很低的兩種液體的混 合,螺桿擠出機(jī)更是不適合。由于螺桿擠出機(jī)的混合效果與轉(zhuǎn)速有關(guān),轉(zhuǎn)速高,其混合效果好,但是轉(zhuǎn)速高 時(shí),物料在其中停留的時(shí)間就會(huì)很短。這樣,對(duì)于停留時(shí)間需要較長的物料,螺桿擠出 機(jī)就無法滿足要求了。另外,螺桿擠出機(jī)造價(jià)高,尤其是大型螺桿擠出機(jī),一臺(tái)造價(jià)甚至需要數(shù)百萬元。3、利用靜態(tài)混合器混合物料。靜態(tài)混合器相對(duì)于螺桿擠出機(jī),造價(jià)要低,能夠?qū)崿F(xiàn)物料的先進(jìn)先出,且是連 續(xù)投料。但是靜態(tài)混合器保證混合效果時(shí),要求物料流速不能過低,這樣,對(duì)于要求停 留時(shí)間較長的物料,靜態(tài)混合器的長度將會(huì)很長,長度將會(huì)達(dá)到幾十米甚至上百米。如 果還需要有加熱系統(tǒng),如此長的設(shè)備在設(shè)計(jì)、安裝時(shí)就需要慎重考慮其受熱膨脹所帶來 的影響了,并且,如此長的靜態(tài)混合器,其造價(jià)相對(duì)于螺桿擠出機(jī)也不一定能低多少。另外,靜態(tài)混合器對(duì)物料的適用范圍比較窄,可能會(huì)出現(xiàn)死角,混合效果相對(duì) 于螺桿擠出機(jī)要差一些。也有將螺桿擠出機(jī)與靜態(tài)混合器結(jié)合起來運(yùn)用的,相互取長補(bǔ)短。例如在申請(qǐng) 號(hào)為200410096076.5的中國專利中,為了實(shí)現(xiàn)超高分子量聚乙烯的連續(xù)溶脹,且保證濃 度均勻的往下級(jí)螺桿擠出機(jī)進(jìn)料,其選用了一臺(tái)螺桿擠出機(jī)和三套靜態(tài)混合器。但是, 這樣將會(huì)導(dǎo)致物料需要壓力增大,因此該專利還需配備3臺(tái)增壓泵。最終,這種方式雖 然達(dá)到目的,可是設(shè)備投資相應(yīng)要增大、同時(shí)廠房面積占地多、流程長、控制復(fù)雜、能 耗大?,F(xiàn)今工業(yè)上使用的還有其它很多種形式的連續(xù)混合投料設(shè)備,例如在申請(qǐng)?zhí)?為200710159163.4的中國專利中,公開了一種粉體物料混料機(jī),包括一個(gè)設(shè)有進(jìn)料口和 出料口的筒體,混料機(jī)構(gòu),驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu),電控裝置,混料機(jī)構(gòu)由與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)相連接的中心 軸,中心軸上的一組撥料機(jī)構(gòu),阻尼器所組成。撥料機(jī)構(gòu)由固定在中心軸上的一組撥料 機(jī)構(gòu)底座,撥料桿,撥料塊所組成,撥料機(jī)構(gòu)底座的分布方式為均勻交替分布在中心軸 上的兩個(gè)相互垂直的徑向表面,撥料桿與中心軸之間的夾角為45° -135°,撥料塊與中 心軸之間的徑向夾角為45° -135°,相鄰撥料塊的徑向指向相反,撥料桿上設(shè)有縱向加 強(qiáng)筋,反料塊。對(duì)于沒有特別要求的物料混合,該結(jié)構(gòu)就可以滿足。但是如果需要物料 混合均勻,要求投料過程中濃度波動(dòng)小、防止沉降要求高,要求停留時(shí)間較長而滿足反 應(yīng)所需條件,且能夠連續(xù)先進(jìn)先出投料的,大多數(shù)設(shè)備就很難同時(shí)滿足。有鑒于此特提出本發(fā)明。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種能夠滿足連續(xù)、均勻的混料、投料及物料反應(yīng)時(shí)間長的連續(xù)均質(zhì)混合反應(yīng)器,該混合反應(yīng)器一種動(dòng)態(tài)混 合反應(yīng)器,能夠?qū)崿F(xiàn)物料先進(jìn)先出的同時(shí),保證幾種物料之間能夠混合均勻,保證物料 濃度波動(dòng)小甚至幾乎無波動(dòng),還能控制物料在其內(nèi)部的停留時(shí)間,同時(shí)配合工藝要求為 物料實(shí)現(xiàn)加熱或者冷卻,混合物料同時(shí)完成一些要求的物理或者化學(xué)反應(yīng),如溶脹、溶 解、有機(jī)合成、粘度不高的聚合等。為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明采用技術(shù)方案的基本構(gòu)思是一種連續(xù)均質(zhì)混合 反應(yīng)器,包括一設(shè)有進(jìn)料口和出料口的筒體容器、設(shè)在該筒體容器內(nèi)的混料裝置、與混 料裝置驅(qū)動(dòng)連接的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、與此驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)相連接的電器控制系統(tǒng),其特征在于所述 的混料裝置由與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)相連接的中心旋轉(zhuǎn)軸、安裝在該中心旋轉(zhuǎn)軸上的多組E形槳葉 和組合板式槳葉及設(shè)置在筒體容器內(nèi)的多個(gè)擋板構(gòu)成,所述的多個(gè)擋板將筒體容器分割 為進(jìn)料口處的進(jìn)料區(qū)、出料口處的出料區(qū)及進(jìn)料區(qū)與出料區(qū)之間的多個(gè)混合反應(yīng)區(qū),由 進(jìn)料區(qū)至出料區(qū)設(shè)有一由擋板與擋板之間、擋板與筒體容器內(nèi)壁之間形成的彎曲連通各 區(qū)的出料通路。本發(fā)明的反應(yīng)器可為臥式或立式,物料由進(jìn)料口進(jìn)入容器,經(jīng)過有推進(jìn)功能的 組合板式槳葉,被推進(jìn)入筒體容器內(nèi)部。位于筒體容器圓心處的中心旋轉(zhuǎn)軸上,對(duì)應(yīng) 每一混合反應(yīng)區(qū),都安裝有一組起攪拌推進(jìn)作用的槳葉,每組槳葉由兩種形式的槳葉組 成。其中一種槳葉形狀為英文大寫字母“E”形狀相似,因此我們將其命名為E形槳 葉,E形槳葉包括四個(gè)部分,三個(gè)平行葉端部與中心旋轉(zhuǎn)軸焊接,其特點(diǎn)在于其槳葉面積 很小,尤其是邊緣平行于軸向的部分,并不需要很寬;另外,E形槳葉與筒體容器內(nèi)壁 以及兩側(cè)的擋板間隙均很小,范圍在0.5mm 5mm之間。在中心旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),其作 用在于使圓筒內(nèi)壁及擋板附近液體產(chǎn)生高速流動(dòng),避免物料發(fā)生沉降而聚集在上述區(qū)域 附近。E形槳葉包括四個(gè)部分,三個(gè)平行葉端部與中心旋轉(zhuǎn)軸焊接,另一外邊緣葉部分 在進(jìn)料區(qū)與軸向有5° 85°夾角,使其具有推進(jìn)物料作用,在其它區(qū)與軸向平行;此 種槳葉,一組有2 6葉,其連線經(jīng)過軸心,以軸心為中心對(duì)稱分布。 另外一種槳葉我們命名為組合板式槳葉,其是由兩塊較扁的矩形板或其它形狀 板交叉構(gòu)成,交叉角度β在0° 90°范圍內(nèi)可調(diào),可根據(jù)不同工藝需要確定該角度 β。這兩塊板中,與軸連接的一塊要寬一些,另一塊要相對(duì)窄一些。該槳葉由4 12葉 組成,具體數(shù)量與E形槳葉數(shù)量相匹配,若該連續(xù)均質(zhì)混合反應(yīng)器直徑較大,中心旋轉(zhuǎn) 軸上也可以安裝多余6葉以上的E形槳葉及12葉以上的組合板式槳葉。安裝時(shí),其中一 塊矩形板與軸平行,但與E形槳葉在軸向投影上保持一定夾角α,夾角α范圍在0° 90°之間,最好為10° 80°,其連線不經(jīng)過軸心,但仍以軸心為中心對(duì)稱分布。組合 板式槳葉相對(duì)E形槳葉要顯得“矮胖”,其作用一方面避免物料在軸心附近產(chǎn)生聚集, 另一作用利用其與軸向有夾角的矩形槳葉產(chǎn)生推進(jìn)力,推進(jìn)物料行進(jìn),因此,該組合板 式槳葉除了由兩塊較扁的矩形板組成外,還可以為較扁的橢圓形板組成,或者平行四邊 形,三角形,甚至其它多邊形均可以,優(yōu)選的為矩形板,組合板式槳葉也可以由不同形 狀的板構(gòu)成,如橢圓形板與矩形板、三角形板與矩形板,或者橢圓形板與三角形板。本發(fā)明最佳的為,所述的E形槳葉每組有4葉,所述的組合板式槳葉每組有8 葉,每兩葉組合板式槳葉對(duì)應(yīng)設(shè)于一E形槳葉三個(gè)平行葉之間的空位處,在軸向投影上,組合板式槳葉與E形槳葉之間有一個(gè)的30°的夾角。所述的筒體容器長度與半徑比不大于50,筒體容器內(nèi)壁依次交替排列多個(gè)檔 板,所述擋板為圓缺形,其方向與軸向垂直,擋板長度是圓筒直徑的0.5倍到0.95倍,進(jìn) 料區(qū)和出料區(qū)的檔板分別安裝 在進(jìn)料口和出料口一側(cè)的筒體容器內(nèi)壁上,由進(jìn)料區(qū)和混 合反應(yīng)區(qū)的檔板與筒體容器內(nèi)壁之間組成的出料通路為“S”形。綜合各種因素,筒體容器長度與半徑比最好在4 1到20 1之間,因?yàn)殚L徑 比過低,不利于其內(nèi)部擋板及混合單元的劃分,導(dǎo)致物料混合效果下降;長徑比過高, 增加設(shè)備加工難度,增加其造價(jià)。擋板作用為導(dǎo)流物料,讓物料按照設(shè)定“S”路線行 進(jìn),保證物料在容器內(nèi)既不會(huì)出現(xiàn)“短路”現(xiàn)象,又不會(huì)出現(xiàn)返混現(xiàn)象,實(shí)現(xiàn)物料的先 進(jìn)先出;同時(shí)還可以延長物料的行進(jìn)路線,增加其停留時(shí)間。擋板最佳長度為圓筒直徑 的0.65倍到0.85倍,因?yàn)殚L度偏短,導(dǎo)流效果將會(huì)下降;長度偏長,將會(huì)影響物料影響 流量下降。所述的混合反應(yīng)器還包括加熱或冷卻裝置,該加熱或冷卻裝置為一設(shè)于筒體容 器外部的夾套,夾套的底部和頂部分別設(shè)有通循環(huán)熱媒或冷媒以給物料加熱或冷卻的進(jìn) 口和出口,夾套的底部還設(shè)有排空口,或者加熱裝置為電加熱,冷卻裝置為干冰浴冷 卻。所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制中心旋轉(zhuǎn)軸在20轉(zhuǎn)/分鐘 500轉(zhuǎn)/分鐘之間的轉(zhuǎn)速變化以 控制物料在混合反應(yīng)器內(nèi)部的停留反應(yīng)時(shí)間,所述電器控制系統(tǒng)包括溫度及轉(zhuǎn)動(dòng)速度的 調(diào)節(jié)與控制。所用驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為電動(dòng)機(jī),包括但不限于變頻電機(jī)、同步電機(jī);交流電機(jī)、 直流電機(jī)等。中心旋轉(zhuǎn)軸與筒體容器兩端要求密封,密封形式可以為機(jī)械密封、填料密 封、磁力耦合密封以及未提到現(xiàn)實(shí)存在使用的其它密封形式。所述的混合反應(yīng)器為固相與液相之間或者液相與液相之間的混合反應(yīng)器,所述 的固相或者液相物料為各自一種物料,或兩種以上的物料相混合。所述的混合反應(yīng)器為物理或化學(xué)反應(yīng)器。采用上述技術(shù)方案后,本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果。由于本發(fā)明混料裝置中兩種槳葉的配合使用,既可以使物料能按照一定的速度 (一般速度較低)在軸向上向前推進(jìn),滿足了停留時(shí)間的要求;同時(shí)又能使得物料在徑向 方向作高速流動(dòng),保證物料混合均勻,避免了沉降或團(tuán)聚現(xiàn)象的出現(xiàn)。同時(shí),在配合擋 板的導(dǎo)流作用,可以保證物料按照預(yù)定的路線行進(jìn),實(shí)現(xiàn)物料的先進(jìn)先出,避免物料出 現(xiàn)返混。正是由于上述擋板及槳葉的科學(xué)設(shè)計(jì)及合理組合,該連續(xù)均質(zhì)混合反應(yīng)器能夠 實(shí)現(xiàn)工業(yè)上物料連續(xù)、均勻的混合、投料,同時(shí)能夠保證物料的停留時(shí)間使所需反應(yīng)完 全,在配合加熱或冷卻系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)特殊的生產(chǎn)工藝要求。同時(shí),由于本反應(yīng)器的連續(xù)化 特性,因此生產(chǎn)能力大,不僅能減少設(shè)備投資、節(jié)約生產(chǎn)廠房,還可以相應(yīng)得降低能源 消耗。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
圖1是本發(fā)明連續(xù)均質(zhì)混合反應(yīng)器實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖2是圖1中混合反應(yīng)器筒體容器的A-A剖面示意圖;圖3是本發(fā)明E形槳葉示意圖;圖4至圖7是本發(fā)明組合板式槳葉不同結(jié)構(gòu)的示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的實(shí)施例如圖1至圖4所示,該實(shí)施例中的混合反應(yīng)器為一臥式連續(xù)均質(zhì) 混合反應(yīng)器,立式結(jié)構(gòu)的連續(xù)均質(zhì)混合反應(yīng)器和本結(jié)構(gòu)相同。該連續(xù)均質(zhì)混合反應(yīng)器包 括筒體容器8、設(shè)在該筒體容器8內(nèi)的混料裝置、與混料裝置驅(qū)動(dòng)連接的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、與此 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)相連接的電器控制系統(tǒng),筒體容器8為圓筒形,其外有一夾套6,夾套6的底部 和頂部分別設(shè)有進(jìn)口 61和出口 62,夾套6的底部還設(shè)有排空口 63,可通循環(huán)熱媒或冷 媒,用于給物料加熱或冷卻。在筒體容器8靠近驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)一段上方,設(shè)有一進(jìn)料口 1,在 另外一端下方,設(shè)有一出料口 7。在筒體容器8內(nèi)表面,上下依次交替裝有一組擋板3,擋板高度是圓筒直徑的 0.75倍。擋板3將容器分為10個(gè)區(qū),包括1個(gè)進(jìn)料區(qū)B、1個(gè)出料區(qū)C和8個(gè)混合反應(yīng) 區(qū)D。其中,在進(jìn)料口 1的擋板3安裝在筒體容器8內(nèi)壁頂部,在出料口 7的擋板3安 裝在筒體容器8內(nèi)部底部,之間的擋板交替排列,這樣可保證物料延S路線單向行進(jìn),不 會(huì)出現(xiàn)“短路”現(xiàn)象。在筒體容器圓心處裝有一中心旋轉(zhuǎn)軸2,中心旋轉(zhuǎn)軸2 —端與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)連接,所 用驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為電機(jī)9,包括但不限于變頻電機(jī)、同步電機(jī);交流電機(jī)、直流電機(jī)等,在 電機(jī)驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)動(dòng)速度由調(diào)速器控制,可根據(jù)工藝需要設(shè)定合適的轉(zhuǎn)速。中心旋轉(zhuǎn) 軸2的另一端用軸承固定在支座上。中心旋轉(zhuǎn)軸2與筒體容器8兩端要求密封,密封形式 可以為機(jī)械密封、填料密封、磁力耦合密封以及未提到現(xiàn)實(shí)存在使用的其它密封形式。在中心旋轉(zhuǎn)軸2上,對(duì)應(yīng)于每個(gè)區(qū),裝有一組E形槳葉4和組合板式槳葉5。其 中E形槳葉每組有4葉,相互垂直,以軸心為中心對(duì)稱分布,其延長線交于旋轉(zhuǎn)軸心(參 閱圖2),E形槳葉4與筒體容器8內(nèi)壁和擋板的間距分別為2mm。E形槳葉4包括四個(gè) 部分(參閱圖3),三個(gè)平行葉端部41與中心旋轉(zhuǎn)軸2焊接,另一外邊緣葉部分42在進(jìn)料 區(qū)與軸向有5° 85°夾角,使其具有推進(jìn)物料作用,在其它區(qū)與軸向平行。組合板式槳葉5每組有8葉,每4葉為一小組,有2小組,也以軸心為中心對(duì)稱 分布,不過其延長線不經(jīng)過軸心,不相交于一點(diǎn),每兩葉組合板式槳葉5對(duì)應(yīng)設(shè)于一E形 槳葉4三個(gè)平行葉之間的空位處,在軸向投影上,組合板式槳葉與E形槳葉之間有一個(gè)的 的夾角α,本實(shí)施例中的α為30° (參閱圖2)。本實(shí)施例中,組合板式槳葉由兩塊矩形板51、52構(gòu)成(參閱圖4),兩塊板之 間夾角設(shè)計(jì)為活動(dòng)可調(diào)結(jié)構(gòu),可根據(jù)物料所需停留反應(yīng)時(shí)間的長短來調(diào)節(jié)該夾角β的大 小,夾角β的大小在每個(gè)區(qū)不一定均相同。一般來說,該夾角β越接近0°或90°, 槳葉所產(chǎn)生的推進(jìn)力越小,物料在反應(yīng)器中停留的時(shí)間相對(duì)越長。在本實(shí)施例中,該夾 角β優(yōu)選的調(diào)節(jié)為60°,為了表示明顯,將兩塊板不同夾角的組合板式槳葉5附在同一 圖中,參閱圖4,分別表示兩不同的夾角大小,其中圖中上部分的兩塊板之間夾角β為 18°,下部分的兩塊板之間夾角β為90°。 組合板式槳葉也除了由兩塊較扁的矩形板組成外,還可以為較扁的橢圓形板組成,或者平行四邊形,三角形,甚至其它多邊形或不規(guī)則形狀的板結(jié)構(gòu)均可以,優(yōu)選的 為矩形板,組合板式槳葉也可以由不同形狀的板構(gòu)成,如橢圓形板與矩形板、三角形板 與矩形板,或者橢圓形板與三角形板。如圖5所示,組合板式槳葉由一梯形板53和一三角形板54構(gòu)成,如圖6所示, 組合板式槳葉由兩塊橢圓形板55、56構(gòu)成,如圖7所示,組合板式槳葉由一多邊形板57 和一三角形板58構(gòu)成,組合板式槳葉的兩塊板結(jié)構(gòu)形狀及夾角不固定,一般根據(jù)物料所 需停留反應(yīng)時(shí)間的長短設(shè)計(jì)。當(dāng)物料由進(jìn)料口 1進(jìn)入筒體容器8后,在進(jìn)料區(qū)B,受到E形槳葉4和組合槳葉 5的劇烈攪拌,很快將被分散均勻,難以發(fā)生沉降或者團(tuán)聚;同時(shí),由于槳葉還有軸向 推進(jìn)力,物料將會(huì)從擋板3與筒體容器8內(nèi)壁之間的間隙向下一個(gè)混合反應(yīng)區(qū)流動(dòng)。在 每個(gè)混合反應(yīng)區(qū),物料將得到進(jìn)一步混合、反應(yīng),沿設(shè)計(jì)的S形路線單向流動(dòng),最終從 出料口 7流出。本實(shí)施例在電機(jī)9控制的中心旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速為lOOr/min時(shí),物料停留時(shí)間為2小 時(shí),不同時(shí)間從出料口 7取樣,檢測(cè)濃度,在投料濃度士0.5個(gè)百分點(diǎn)內(nèi)波動(dòng)。 由于本發(fā)明上述擋板及槳葉的科學(xué)設(shè)計(jì)及合理組合,連續(xù)均質(zhì)混合反應(yīng)器能夠 實(shí)現(xiàn)工業(yè)上物料連續(xù)、均勻的混合、投料,同時(shí)能夠保證物料的停留時(shí)間使所需反應(yīng)完 全,在配合加熱或冷卻系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)特殊的生產(chǎn)工藝要求。同時(shí),由于本反應(yīng)器的連續(xù)化 特性,因此生產(chǎn)能力大,不僅能減少設(shè)備投資、節(jié)約生產(chǎn)廠房,還可以相應(yīng)得降低能源 消耗。
權(quán)利要求
1.一種連續(xù)均質(zhì)混合反應(yīng)器,包括一設(shè)有進(jìn)料口和出料口的筒體容器、設(shè)在該筒體 容器內(nèi)的混料裝置、與混料裝置驅(qū)動(dòng)連接的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、與此驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)相連接的電器控制 系統(tǒng),其特征在于所述的混料裝置由與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)相連接的中心旋轉(zhuǎn)軸、安裝在該中心 旋轉(zhuǎn)軸上的多組E形槳葉和組合板式槳葉及設(shè)置在筒體容器內(nèi)的多個(gè)擋板構(gòu)成,所述的 多個(gè)擋板將筒體容器分割為進(jìn)料口處的進(jìn)料區(qū)、出料口處的出料區(qū)及進(jìn)料區(qū)與出料區(qū)之 間的多個(gè)混合反應(yīng)區(qū),由進(jìn)料區(qū)至出料區(qū)設(shè)有一由擋板與擋板之間、擋板與筒體容器內(nèi) 壁之間形成的彎曲連通各區(qū)的出料通路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)均質(zhì)混合反應(yīng)器,其特征在于所述的筒體容器長度 與半徑比不大于50,筒體容器內(nèi)壁依次交替排列多個(gè)檔板,所述擋板為圓缺形,其方向 與軸向垂直,擋板長度是圓筒直徑的0.5倍到0.95倍,進(jìn)料區(qū)和出料區(qū)的檔板分別安裝在 進(jìn)料口和出料口一側(cè)的筒體容器內(nèi)壁上,由進(jìn)料區(qū)和混合反應(yīng)區(qū)的檔板與筒體容器內(nèi)壁 之間組成的出料通路為“S”形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)均質(zhì)混合反應(yīng)器,其特征在于于所述的中心旋轉(zhuǎn) 軸上,對(duì)應(yīng)于、出料區(qū)和各混合反應(yīng)區(qū),分別于每一區(qū)裝有一組E形槳葉和組合板式槳 葉,每一葉E形槳葉對(duì)應(yīng)兩葉組合板式槳葉。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的連續(xù)均質(zhì)混合反應(yīng)器,其特征在于所述的E形槳葉每組 有2 6葉,以軸心為中心對(duì)稱分布,其延長線交于旋轉(zhuǎn)軸心,E形槳葉包括四個(gè)部分, 三個(gè)平行葉端部與中心旋轉(zhuǎn)軸焊接,另一外邊緣葉部分在進(jìn)料區(qū)與軸向有5° 85°夾 角,在其它區(qū)與軸向平行;所述的組合板式槳葉每組有4 12葉,由兩塊較扁的矩形板 或其它形狀板交叉構(gòu)成,交叉角度在0° 90°范圍內(nèi)可調(diào),在軸向投影上,組合板式 槳葉與E形槳葉之間有一個(gè)的0° 90°的夾角。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的連續(xù)均質(zhì)混合反應(yīng)器,其特征在于所述的E形槳葉與 筒體容器內(nèi)壁以及擋板間隙在0.5mm 5mm之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)均質(zhì)混合反應(yīng)器,其特征在于所述的混合反應(yīng)器還 包括加熱或冷卻裝置,該加熱或冷卻裝置為一設(shè)于筒體容器外部的夾套,夾套的底部和 頂部分別設(shè)有通循環(huán)熱媒或冷媒以給物料加熱或冷卻的進(jìn)口和出口,夾套的底部還設(shè)有 排空口,或者加熱裝置為電加熱,冷卻裝置為干冰浴冷卻。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)均質(zhì)混合反應(yīng)器,其特征在于所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制 中心旋轉(zhuǎn)軸在20轉(zhuǎn)/分鐘 500轉(zhuǎn)/分鐘之間的轉(zhuǎn)速變化以控制物料在混合反應(yīng)器內(nèi)部 的停留反應(yīng)時(shí)間,所述電器控制系統(tǒng)包括溫度及轉(zhuǎn)動(dòng)速度的調(diào)節(jié)與控制。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)均質(zhì)混合反應(yīng)器,其特征在于所述的混合反應(yīng)器為 固相與液相之間或者液相與液相之間的混合反應(yīng)器,所述的固相或者液相物料為各自一 種物料,或兩種以上的物料相混合。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的連續(xù)均質(zhì)混合反應(yīng)器,其特征在于所述的混合反應(yīng)器 為物理或化學(xué)反應(yīng)器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種連續(xù)均質(zhì)混合反應(yīng)器,包括一設(shè)有進(jìn)料口和出料口的筒體容器、設(shè)在該筒體容器內(nèi)的混料裝置、與混料裝置驅(qū)動(dòng)連接的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、與此驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)相連接的電器控制系統(tǒng),所述的混料裝置由與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)相連接的中心旋轉(zhuǎn)軸、安裝在該中心旋轉(zhuǎn)軸上的多組E形槳葉和組合板式槳葉及設(shè)置在筒體容器內(nèi)的多個(gè)擋板構(gòu)成,所述的多個(gè)擋板將筒體容器分割為進(jìn)料口處的進(jìn)料區(qū)、出料口處的出料區(qū)及進(jìn)料區(qū)與出料區(qū)之間的多個(gè)混合反應(yīng)區(qū),由進(jìn)料區(qū)至出料區(qū)設(shè)有一由擋板與擋板之間、擋板與筒體容器內(nèi)壁之間形成的彎曲連通各區(qū)的出料通路。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)物料先進(jìn)先出的同時(shí),保證幾種物料之間混合均勻,物料濃度波動(dòng)小甚至幾乎無波動(dòng)。
文檔編號(hào)B01J19/18GK102019163SQ20091030720
公開日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2009年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月17日
發(fā)明者孔令熙, 孫玉山, 張琦, 李曉俊, 陳功林 申請(qǐng)人:中國紡織科學(xué)研究院