一種分流匯流型混合器及混合方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種分流匯流型混合器，混合器池體主要由三通接頭、混合室和出口轉(zhuǎn)接頭組成，所述的三通接頭包括2個(gè)可與不銹鋼管通過螺絲和不銹鋼刃環(huán)形成密封連接的進(jìn)料通道；三通接頭的另一端口與混合室相連，所述混合室包括入口、混合室體、螺紋和出口孔；混合室一端的入口為三通接頭的出口，另一端的螺紋與出口轉(zhuǎn)接頭的螺紋相匹配；隔板、分流板、隔板、匯流板、隔板交替安置在混合室中。本發(fā)明通過采用分流匯流流道設(shè)計(jì)，能形成許多湍流區(qū)域和多次混合，加強(qiáng)了混合效果，具有混合效率高的優(yōu)點(diǎn)，可方便地與各種設(shè)備配合使用，具有使用方便，應(yīng)用廣泛的特點(diǎn)。
【專利說明】一種分流匯流型混合器及混合方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種流體靜態(tài)混合器，更具體地說，涉及一種通過分流、匯流將液體混合在一起的混合器，并將其用于不同流體間的混合或反應(yīng)，屬于儀器、設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]在眾多【技術(shù)領(lǐng)域】，很多情況下會(huì)涉及到兩種或多種液體的混合過程。例如在液相色譜梯度分析過程中，通過使不同溶劑在混合器內(nèi)進(jìn)行混合，使流動(dòng)相的組成按程序梯度變化，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜體系的分離分析。常用的混合器主要有靜態(tài)混合器和動(dòng)態(tài)混合器兩種類型。其中:所述動(dòng)態(tài)混合器是指在殼體或者管道內(nèi)設(shè)置有高速旋轉(zhuǎn)的部件，不同流體在高速旋轉(zhuǎn)部件的作用下實(shí)現(xiàn)混合。所述靜態(tài)混合器其內(nèi)部構(gòu)件沒有運(yùn)動(dòng)，而是依靠流體本身的動(dòng)力，流經(jīng)混合器內(nèi)的各混合元件以達(dá)到混合的目的。現(xiàn)有的靜態(tài)混合器主要為饒管型混合器、填充型混合器和內(nèi)部刻蝕混合器。饒管型混合器是一種饒成圓環(huán)狀的不銹鋼管，由于其為圓環(huán)形狀，死體積較大。填充型混合器是將不銹鋼球放入內(nèi)徑約為3_而長(zhǎng)度約為50_的管中，通過球的轉(zhuǎn)動(dòng)來攪動(dòng)流體以實(shí)現(xiàn)混合，這種裝置難以完成高效的混合，而且體積較大，造成較大的滯后體積。內(nèi)部刻蝕混合器難以形成足夠多的湍流區(qū)，另外，加工制作復(fù)雜，價(jià)格昂貴。
[0003]在化學(xué)反應(yīng)中也經(jīng)常用到混合器，傳統(tǒng)的混合器主要采用攪拌的方式混合，這種混合方式雖然原理簡(jiǎn)單，但存在混合效率低下，混合過程能耗大的問題。塔式、管式等反應(yīng)器或混合器，也同樣存在混合效率低下的問題。
[0004]因此，迫切需要一種混合效率高，使用方便，應(yīng)用廣泛的混合器裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有多次分流、匯流流道的混合器及其方法，從而進(jìn)一步提高混合效率，強(qiáng)化傳質(zhì)性能。
[0006]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:
一種分流匯流型混合器，混合器池體主要由三通接頭、混合室和出口轉(zhuǎn)接頭組成，所述的三通接頭包括2個(gè)可與不銹鋼管通過螺絲和不銹鋼刃環(huán)形成密封連接的進(jìn)料通道；三通接頭的另一端口與混合室相連，所述混合室包括入口、混合室體、螺紋和出口孔；混合室一端的入口為三通接頭的出口，另一端的螺紋與出口轉(zhuǎn)接頭的螺紋相匹配；隔板4、分流板、隔板6、匯流板、隔板8交替安置在混合室中。
[0007]前面所述的分流匯流型混合器，優(yōu)選的方案是，隔板4、分流板、隔板6、匯流板和隔板8為多組串聯(lián)。
[0008]前面所述的分流匯流型混合器，優(yōu)選的方案是，混合室形狀為圓柱形、方形或者楔形。
[0009]所述的分流板、隔板、匯流板包括在一塊板的兩面加工相應(yīng)的溝槽，兩面溝槽的末端以通孔連接，三板合一，實(shí)現(xiàn)分流板、隔板、匯流板的作用。[0010]前面所述的分流匯流型混合器，優(yōu)選的方案是，所述隔板4、分流板、隔板6、匯流板、隔板8為不銹鋼板或PEEK板，形狀與混合室形狀相匹配。
[0011]前面所述的分流匯流型混合器，優(yōu)選的方案是，所述隔板中心有一圓孔，與混合室入口相通；
前面所述的分流匯流型混合器，優(yōu)選的方案是，所述分流板刻有自中心向外的長(zhǎng)度相同的通道，道數(shù)目和通道形狀根據(jù)實(shí)際需要確定，所述隔板鉆有與分流板通道末端對(duì)應(yīng)的圓孑L。
[0012]前面所述的分流匯流型混合器，優(yōu)選的方案是，所述匯流板刻有自外向中心的長(zhǎng)度相同的通道，通道數(shù)目和通道形狀根據(jù)實(shí)際需要確定，通道外端與隔板的圓孔對(duì)應(yīng)。
[0013]前面所述的分流匯流型混合器，優(yōu)選的方案是，所述隔板和隔板結(jié)構(gòu)相同，與出口轉(zhuǎn)接頭相通。
[0014]前面所述的分流匯流型混合器，優(yōu)選的方案是，所述出口轉(zhuǎn)接頭外邊螺紋與混合室端口螺紋相匹配，中間有一帶螺紋孔，可與帶螺絲和不銹鋼刃環(huán)的不銹鋼管連接，形成混合流體出口。
[0015]本發(fā)明還提供了利用所述分流匯流型混合器的的混合方法，待混合流體由恒流泵系統(tǒng)流出后，通過混合器池體的三通接頭進(jìn)入混合室隔板中心孔，經(jīng)分流板分流成多液路至分流板通道末端，再經(jīng)隔板的圓孔進(jìn)入?yún)R流板，沿匯流板通道匯流至中心，從而實(shí)現(xiàn)混合、分流、匯流、混合的過程。
[0016]本發(fā)明提供的一種分流匯流型混合器，混合器池體含有三通接頭、混合室、出口轉(zhuǎn)接頭組成。所述的三通接頭包括2個(gè)可與不銹鋼管通過螺絲和不銹鋼刃環(huán)形成密封連接的進(jìn)料通道；三通接頭的另一端口與混合室相連。所述的混合室包括入口、混合室體、螺紋、出口孔；混合室一端的入口為三通的出口，另一端的螺紋與出口轉(zhuǎn)接頭的螺紋相匹配；隔板
4、分流板、隔板6、匯流板、隔板8交替安置在混合室中；為強(qiáng)化混合效果，也可多組串聯(lián)；混合室形狀選自圓柱形、方形、或者楔形中的一種；所述的隔板、分流板、隔板、匯流板、隔板為不銹鋼板，或PEEK板，其形狀與混合室形狀相匹配；所述的隔板中心有一圓孔，與混合室包括入口相通；
所述的分流板刻有自中心向外的長(zhǎng)度相同的通道，通道數(shù)目和通道形狀可根據(jù)實(shí)際需要確定；所述的隔板鉆有與分流板通道末端對(duì)應(yīng)的圓孔；所述的匯流板刻有自外向中心的長(zhǎng)度相同的通道，通道數(shù)目和通道形狀可根據(jù)實(shí)際需要確定，通道外端與隔板的圓孔對(duì)應(yīng)，匯流板與分流板可以相同，也可以不同。為方便表示，本發(fā)明圖示匯流板與分流板結(jié)構(gòu)相同，但不僅限于相同，也包括相同理念下得到的其他結(jié)構(gòu)；所述的隔板中心有一圓孔，與出口轉(zhuǎn)接頭相通，隔板和隔板結(jié)構(gòu)相同。所述的出口轉(zhuǎn)接頭外邊螺紋與混合室端口螺紋相匹配，中間有一帶螺紋孔，可與帶螺絲和不銹鋼刃環(huán)的不銹鋼管連接，形成混合流體出口。所述的分流板、隔板匯流板也可以在一塊板上實(shí)現(xiàn)，在一塊板的兩面加工相應(yīng)的溝槽，兩面溝槽的末端以通孔連接，實(shí)現(xiàn)分流板、隔板匯流板的作用。
[0017]本發(fā)明提供的一種分流匯流型靜態(tài)混合器的混合方法為，包含步驟為，待混合流體由恒流泵系統(tǒng)流出后，通過混合器池體的三通接頭進(jìn)入混合室隔板中心孔，經(jīng)分流板分流成多液路至分流板通道末端，再經(jīng)隔板的圓孔進(jìn)入?yún)R流板，沿匯流板通道匯流至中心，從而實(shí)現(xiàn)混合、分流、匯流、混合的過程。為強(qiáng)化混合效果，也可在混合室內(nèi)安置串聯(lián)多組分流匯流板，實(shí)現(xiàn)多次分流匯流混合。
[0018]本發(fā)明一種分流匯流型靜態(tài)混合器及其方法的突出效果是:
(1)本發(fā)明通過采用分流匯流流道設(shè)計(jì)，能形成許多湍流區(qū)域和多次混合，加強(qiáng)了混合效果，具有混合效率高的優(yōu)點(diǎn)；
(2)混合器體積可根據(jù)實(shí)際需要混合液體流量方便設(shè)計(jì)，當(dāng)混合流體流量小時(shí)，可采用微尺寸分流匯流通道，混合器體積較小，混合效率高，特別適用于微流量流體混合，克服了常規(guī)混合器延遲大的弱點(diǎn)；當(dāng)混合流體流量較大時(shí)，可采用適當(dāng)增大的分流匯流通道。通過控制分流匯流通道的尺寸，方便地滿足不同流量的混合需要。
[0019](3)混合器設(shè)計(jì)有三通接頭和出口接頭，可方便地與各種設(shè)備配合使用，具有使用方便，應(yīng)用廣泛的特點(diǎn)；
(4)采用分流匯流流道設(shè)計(jì)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于生產(chǎn)加工的特點(diǎn)，生產(chǎn)加工成本低。
[0020](5)本發(fā)明可應(yīng)用于化學(xué)、化工、石化、醫(yī)藥和食品等眾多領(lǐng)域，特別是液相色譜梯度混合器、化學(xué)化工的反應(yīng)混合器。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為混合器池體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為隔板4和隔板8結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為分流板5和匯流板7結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為隔板6結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5為單組64通道分流匯流混合器組裝示意圖；
圖6為雙組24通道串聯(lián)分流匯流混合器組裝示意圖；
圖7本發(fā)明試驗(yàn)例2臺(tái)階梯度色譜圖；
圖8本發(fā)明試驗(yàn)例2線性梯度色譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]以下提供本發(fā)明一種分流匯流型靜態(tài)混合器及其方法的【具體實(shí)施方式】。
[0023]實(shí)施例1參見附圖1，一種分流匯流型靜態(tài)混合器及其混合方法，混合器池體含有三通接頭1、混合室2、出口轉(zhuǎn)接頭3組成。混合室3中交替安置有隔板4、64通道分流板
5、64通道隔板6、64通道匯流板7、隔板8，具體裝配方式請(qǐng)參見附圖5所示。所述的三通接頭I包括2個(gè)可與不銹鋼管通過螺絲和不銹鋼刃環(huán)形成密封連接的進(jìn)料通道；三通接頭I的另一端口與混合室2相連，所述混合室2包括入口、混合室體、螺紋和出口孔；混合室一端的入口為三通接頭I的出口，另一端的螺紋與出口轉(zhuǎn)接頭的螺紋相匹配；隔板4、6、8、分流板5、匯流板7交替安置在混合室2中。所述隔板4、6、8、分流板5、匯流板7為不銹鋼板，形狀與混合室形狀相匹配。所述隔板4中心有一圓孔，與混合室2入口相通；混合室2形狀為圓柱形、方形或者楔形。所述分流板5刻有自中心向外的長(zhǎng)度相同的通道，道數(shù)目和通道形狀根據(jù)實(shí)際需要確定，所述隔板6鉆有與分流板5通道末端對(duì)應(yīng)的圓孔。所述匯流板7刻有自外向中心的長(zhǎng)度相同的通道，通道數(shù)目和通道形狀根據(jù)實(shí)際需要確定，通道外端與隔板6的圓孔對(duì)應(yīng)。所述隔板8和隔板4結(jié)構(gòu)相同，與出口轉(zhuǎn)接頭3相通。所述出口轉(zhuǎn)接頭3外邊螺紋與混合室端口螺紋相匹配，中間有一帶螺紋孔，可與帶螺絲和不銹鋼刃環(huán)的不銹鋼管連接，形成混合流體出口。
[0024]各部分功能為:三通接頭I將兩路不同的液體連接到混合室2中進(jìn)行混合，起到使高壓恒流泵系統(tǒng)與混合室匹配的作用，同時(shí)也起到使兩路液體形成預(yù)混合作用；混合室內(nèi)的分流板5使液體分成多路在多個(gè)孔道中流動(dòng)，隔板6提供分流板5和匯流板7的連接通道，匯流板7提供向中心匯流通道，各孔道中的流體在湍流作用下得到混合，匯流到一起又強(qiáng)化了混合，得到混合均勻的流體。
[0025]流體的流路方向?yàn)?待混合的兩路液體經(jīng)三通接頭形成對(duì)流，進(jìn)行了預(yù)混合，然后進(jìn)入混合室中，沿分流板通道分成多流道，至分流板5通道末端時(shí)通過隔板6的孔道進(jìn)入?yún)R流板7的通道流動(dòng)并逐步匯合混合，在流動(dòng)過程中形成了許多湍流區(qū)域，兩液體之間充分接觸混合，在流出混合室后，液體具有均一的性質(zhì)。
[0026]實(shí)施例2 參見附圖1，一種分流匯流型靜態(tài)混合器及其方法，混合器池體含有三通接頭1、混合室2、出口轉(zhuǎn)接頭3組成?；旌鲜?中交替安置有隔板4、24通道分流板5、24通道隔板6、24通道匯流板7、隔板8、隔板4、24通道分流板5、24通道隔板6、24通道匯流板
7、隔板8，具體裝配方式請(qǐng)參見附圖6所示。分流板5、隔板6、匯流板7包括在一塊板的兩面加工相應(yīng)的溝槽，兩面溝槽的末端以通孔連接，三板合一，實(shí)現(xiàn)分流板5、隔板6、匯流板7的作用。所述隔板4、6、8、分流板5、匯流板7為PEEK板，形狀與混合室形狀相匹配。其他安排同實(shí)施例1。
[0027]各部分功能為:三通接頭I將兩路不同的液體連接到混合室2中進(jìn)行混合，起到使高壓恒流泵系統(tǒng)與混合室匹配的作用，同時(shí)也起到使兩路液體形成預(yù)混合作用；混合室內(nèi)的分流板5使液體分成多路在多個(gè)孔道中流動(dòng)，隔板6提供分流板5和匯流板7的連接通道，匯流板7提供向中心匯流通道，各孔道中的流體在湍流作用下得到混合，匯流到一起又強(qiáng)化了混合，得到混合均勻的流體。
[0028]流體的流路方向?yàn)?待混合的兩路液體經(jīng)三通接頭形成對(duì)流，進(jìn)行了預(yù)混合，然后進(jìn)入混合室中，沿分流板通道分成多流道，至分流板5通道末端時(shí)通過隔板6的孔道進(jìn)入?yún)R流板7的通道流動(dòng)并逐步匯合混合，匯流混合的流體通過隔板(8)再進(jìn)入下一組進(jìn)行分流匯流混合，在流動(dòng)過程中形成了許多湍流區(qū)域，兩液體之間充分接觸混合，在流出混合室后，液體具有均一的性質(zhì)。
[0029]試驗(yàn)例I將實(shí)施例1的混合器用于高效液相色譜梯度混合器進(jìn)行混合實(shí)驗(yàn)，混合器的兩進(jìn)液品接高壓泵，混合器的出液口接色譜柱，流傳動(dòng)相A為純水，B為1%甲酸，流速為1.0 ml/min，連續(xù)檢測(cè)從色譜柱流出液體甲酸的含量。梯度程序?yàn)榕_(tái)階梯度程序；(B%):Omin，0% ;2min，25% ;4min，50% ;6min，75% ；8min,100% ； lOmin，75% ; 12min，50% ; 14min，25% ；16min，0%。圖7為臺(tái)階梯度色譜圖。由此可知:臺(tái)階變化陡峭，臺(tái)階平臺(tái)平直，說明混合器響應(yīng)，混合效率高，混合液體穩(wěn)定。
[0030]試驗(yàn)例2 將實(shí)施例1的混合器用于高效液相色譜梯度混合器進(jìn)行混合實(shí)驗(yàn)，混合器的兩進(jìn)液口接高壓泵，混合器的出液口接色譜柱，流傳動(dòng)相A為純水，B為1%甲酸，流速為1.0 ml/min，連續(xù)檢測(cè)從色譜柱流出液體甲酸的含量。梯度程序?yàn)榫€性梯度程序；(B%):0min，0% ；lmin,0% ；4min, 100% ；7min,0% ;10min，0%。圖 8 為線性梯度色譜圖。由此可知:線性輸出色譜圖梯度線平滑，混合效率高，濃度梯度準(zhǔn)確。
[0031]試驗(yàn)例3將實(shí)施例2的混合器用于甲苯硝化反應(yīng)混合器，混合器出口接一 5m不銹鋼細(xì)管作為反應(yīng)區(qū)，含有62.6%的酸和16.4%硝酸的混酸為一種流體，甲苯為另一流體，兩種流體通過計(jì)量泵計(jì)量從混合器三通接頭的兩進(jìn)液口進(jìn)入混合器，經(jīng)混合器混合后從出口進(jìn)入不銹鋼細(xì)管作繼續(xù)反應(yīng)。從不銹鋼細(xì)管流出的液體經(jīng)分離后得到一硝基甲苯，經(jīng)檢測(cè)產(chǎn)品中無二硝基甲苯。由此可知:本發(fā)明所提供的混合器混合速度快，混合效率高，適用于作為化工微反應(yīng)器的高效混合器。
[0032]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種分流匯流型混合器，其特征是，混合器池體主要由三通接頭(I)、混合室(2)和出口轉(zhuǎn)接頭(3)組成，所述的三通接頭(I)包括2個(gè)可與不銹鋼管通過螺絲和不銹鋼刃環(huán)形成密封連接的進(jìn)料通道；三通接頭(I)的另一端口與混合室(2)相連，所述混合室(2)包括入口、混合室體、螺紋和出口孔；混合室一端的入口為三通接頭(I)的出口，另一端的螺紋與出口轉(zhuǎn)接頭的螺紋相匹配；隔板(4、6、8)、分流板(5)、匯流板(7)交替安置在混合室(2)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分流匯流型混合器，其特征是，所述隔板(4、6、8)、分流板(5)和匯流板(7)為多組串聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分流匯流型混合器，其特征是，所述的分流板(5)、隔板(6)、匯流板(7)包括在一塊板的兩面加工相應(yīng)的溝槽，兩面溝槽的末端以通孔連接，三板合一，實(shí)現(xiàn)分流板(5 )、隔板(6 )、匯流板(7 )的作用。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分流匯流型混合器，其特征是，所述隔板(4、6、8)、分流板(5)、匯流板(7)為不銹鋼板或PEEK板，形狀與混合室形狀相匹配。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的分流匯流型混合器，其特征是，所述隔板(4)中心有一圓孔，與混合室(2)入口相通；混合室(2)形狀為圓柱形、方形或者楔形。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的分流匯流型混合器，其特征是，所述分流板(5)刻有自中心向外的長(zhǎng)度相同的通道，道數(shù)目和通道形狀根據(jù)實(shí)際需要確定，所述隔板(6)鉆有與分流板(5)通道末端對(duì)應(yīng)的圓孔。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的分流匯流型混合器，其特征是，所述匯流板(7)刻有自外向中心的長(zhǎng)度相同的通道，通道數(shù)目和通道形狀根據(jù)實(shí)際需要確定，通道外端與隔板(6)的圓孔對(duì)應(yīng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的分流匯流型混合器，其特征是，所述隔板(8)和隔板(4)結(jié)構(gòu)相同，與出口轉(zhuǎn)接頭(3)相通。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的分流匯流型混合器，其特征是，所述出口轉(zhuǎn)接頭(3)外邊螺紋與混合室端口螺紋相匹配，中間有一帶螺紋孔，可與帶螺絲和不銹鋼刃環(huán)的不銹鋼管連接，形成混合流體出口。
10.利用權(quán)利要求1-9任一所述分流匯流型混合器的的混合方法，其特征是，待混合流體由恒流泵系統(tǒng)流出后，通過混合器池體的三通接頭(I)進(jìn)入混合室隔板(4)中心孔，經(jīng)分流板(5 )分流成多液路至分流板(5 )通道末端，再經(jīng)隔板(6 )的圓孔進(jìn)入?yún)R流板(7 )，沿匯流板(7)通道匯流至中心，從而實(shí)現(xiàn)混合、分流、匯流、混合的過程。
【文檔編號(hào)】B01F5/06GK103949170SQ201410183827
【公開日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年5月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月4日
【發(fā)明者】柳仁民, 孫愛玲 申請(qǐng)人:聊城大學(xué)