專利名稱：一種連續(xù)操作的平推流式高效攪拌裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化工設(shè)備領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種連續(xù)操作的平推流式高效攪拌裝置。
背景技術(shù)：
化工過程廣泛采用攪拌促進(jìn)流體混合、傳熱、傳質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)。攪拌分連續(xù)和分批間歇兩種操作方式，連續(xù)操作時(shí)流體呈全混流動(dòng)，分批間歇操作時(shí)流體呈平推流動(dòng)。很多場(chǎng)合，人們希望采用連續(xù)攪拌，但要求流體平推流動(dòng)，現(xiàn)有攪拌技術(shù)無法同時(shí)滿足這兩項(xiàng)條件。對(duì)非均相物系如乳化、懸浮等，目前尚缺乏能連續(xù)操作的高效攪拌裝置。
中國專利ZL00109872.1、ZL03156621.9分別提供了結(jié)構(gòu)稍有差異的立交盤技術(shù)，立交盤是一種管(筒、塔)內(nèi)構(gòu)件，它將管(筒、塔)截面分為中央?yún)^(qū)和周邊區(qū)，盤上設(shè)有若干相間的中央?yún)^(qū)至周邊區(qū)和周邊區(qū)至中央?yún)^(qū)的通道，引導(dǎo)中央?yún)^(qū)流體流向周邊區(qū)，周邊區(qū)流體流向中央?yún)^(qū)，使中央?yún)^(qū)和周邊區(qū)流體交叉換位。多塊立交盤串聯(lián)，流體在中央?yún)^(qū)和周邊區(qū)間反復(fù)穿梭，任意質(zhì)點(diǎn)流經(jīng)管(筒、塔)時(shí)徑向座標(biāo)歷程相似，消除因徑向座標(biāo)不同產(chǎn)生的流體狀況差異，達(dá)到平推流效果。
本發(fā)明攪拌裝置關(guān)鍵構(gòu)件之一環(huán)形立交盤和ZL00109872.1或ZL03156621.9相關(guān)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種連續(xù)操作的平推流式高效攪拌裝置(以下簡稱本發(fā)明攪拌裝置)，填補(bǔ)世界攪拌技術(shù)空缺。本發(fā)明攪拌裝置不僅適用均相物系，尤其適用非均相物系，如乳化、懸浮。
本發(fā)明提供的一種連續(xù)操作的平推流式高效攪拌裝置，包括外筒體、攪拌機(jī)構(gòu)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于所述外筒體包括兩端封頭(1、6)及多節(jié)中間筒體(2)，彼此用法蘭連接，一端封頭設(shè)一個(gè)或數(shù)個(gè)流體入口A，另一端封頭設(shè)流體出口B，每節(jié)中間筒體筒壁焊有一環(huán)形立交盤(3)；所述環(huán)形立交盤將中間筒體和該盤插入內(nèi)管間的環(huán)形柱體空間分為內(nèi)環(huán)區(qū)域和外環(huán)區(qū)域，內(nèi)環(huán)區(qū)域和外環(huán)區(qū)域的面積之比為0.2-2，優(yōu)選為0.4-1，盤上設(shè)有若干相間的內(nèi)環(huán)區(qū)域至外環(huán)區(qū)域和外環(huán)區(qū)域至內(nèi)環(huán)區(qū)域的通道，引導(dǎo)內(nèi)環(huán)區(qū)域和外環(huán)區(qū)域流體交叉換位；環(huán)形立交盤的通道數(shù)為≥4的偶數(shù)，根據(jù)筒體直徑大小及工藝需要具體確定，筒體直徑越大通道數(shù)越多。所述攪拌機(jī)構(gòu)包括攪拌軸(4)和網(wǎng)架盤(5)，所述網(wǎng)架盤由網(wǎng)絡(luò)骨架(5-1)、定距軸套(5-2)及加固或支撐網(wǎng)絡(luò)骨架的附件(5-3)構(gòu)成；定距軸套與單節(jié)中間筒體等高，與附件焊成一體并通過鍵或螺釘將網(wǎng)架盤固定在攪拌軸上；環(huán)形立交盤與網(wǎng)架盤相間排列。
在本發(fā)明提供的連續(xù)操作的平推流式高效攪拌裝置中，所述環(huán)形立交盤有A、B兩種結(jié)構(gòu)，A結(jié)構(gòu)為中國專利ZL00109872.1說明書中指出的“另一種實(shí)施方案”所述的“立交環(huán)”即為本發(fā)明中的環(huán)形立交盤之一。B結(jié)構(gòu)是將中國專利ZL03156621.9和PCT/CN2004/001002公開的“立交盤”中央開孔設(shè)一外徑等于該孔徑的內(nèi)管焊接組成(詳見上述專利說明書)。
所述網(wǎng)絡(luò)骨架的外廓為環(huán)形柱體，其功能是使流體均勻混合或使分散相成為微細(xì)液滴，其結(jié)構(gòu)有兩種形式A、用金屬絲編織網(wǎng)或焊接網(wǎng)或金屬薄板切縫拉網(wǎng)折成波紋片，諸波紋片交叉疊合碰焊固定；B、用金屬細(xì)棒或細(xì)條焊接構(gòu)成。諸層網(wǎng)絡(luò)骨架的疏密可相同亦可不同，根據(jù)工藝特點(diǎn)，從入口端到出口端各層網(wǎng)絡(luò)骨架可逐漸變疏或增密。
所述(網(wǎng)架盤)附件的功能是加固或支撐網(wǎng)絡(luò)骨架，其結(jié)構(gòu)形式有多種，優(yōu)選以下兩種形式1.籠框結(jié)構(gòu)。籠框(5-3-1)由金屬條桿焊接組成，外廓為環(huán)形柱體，內(nèi)環(huán)為中央定距軸套(5-2)的對(duì)應(yīng)段，網(wǎng)絡(luò)骨架納入籠框中固定，大型籠框中可加分區(qū)隔柵(5-3-2)，網(wǎng)絡(luò)骨架分成若干小塊固定在籠框中。
2.加固結(jié)構(gòu)。加固結(jié)構(gòu)含上下壓環(huán)(5-4-1)及(5-4-2)、加固桿(5-4-3)、和桿間連接件(5-4-4)。上、下壓環(huán)分別和定距軸套連接將整體網(wǎng)絡(luò)骨架夾緊，加固桿穿過上、下壓環(huán)和網(wǎng)絡(luò)骨架將它們連成一體。壓環(huán)以外區(qū)域亦可用加固桿固定，金屬細(xì)棒或條制成的桿間連接件(5-4-4)將諸桿連成一體。金屬細(xì)棒或條直接焊成的網(wǎng)絡(luò)骨架可直接和上下壓環(huán)焊接，省去加固桿。
所述定距軸套與單節(jié)中間筒體等高，其功能是準(zhǔn)確限定環(huán)形立交盤和網(wǎng)架盤間軸向的相對(duì)位置，定距軸套和籠框(籠框結(jié)構(gòu))或上、下壓環(huán)(加固結(jié)構(gòu))焊成一體并通過鍵或螺釘將網(wǎng)架盤固定在攪拌軸上。
本發(fā)明裝置安裝時(shí)中間筒體和網(wǎng)架盤交替裝入，形成環(huán)形立交盤和網(wǎng)架盤相間排列。相鄰網(wǎng)架盤定距軸套頭尾相貼。
環(huán)形立交盤和網(wǎng)絡(luò)骨架環(huán)形柱體高度之和小于每節(jié)筒體高，環(huán)形立交盤和網(wǎng)架盤環(huán)形柱體間留有軸向間隔，攪拌軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)網(wǎng)架盤和環(huán)形立交盤上下端面不接觸碰撞；環(huán)形立交盤插入內(nèi)管的內(nèi)徑略大于網(wǎng)架盤定距軸套外徑，網(wǎng)絡(luò)骨架環(huán)形柱體或籠框外徑略小于中間筒體內(nèi)徑，其間隙盡量小，但必須保證攪拌軸旋轉(zhuǎn)時(shí)網(wǎng)絡(luò)骨架或籠框不碰筒體內(nèi)壁，網(wǎng)架盤定距軸套外壁不碰環(huán)形立交盤插入內(nèi)管內(nèi)壁。
環(huán)形立交盤通道內(nèi)可填充網(wǎng)架規(guī)整填料或散堆填料。如工藝要求加熱或冷卻流體，可將中間筒體加高，環(huán)形立交盤上方或下方或上下方增設(shè)換熱盤管。
攪拌軸和端封頭間設(shè)填料密封或機(jī)械密封，亦可僅將攪拌軸主動(dòng)端伸出封頭與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相連，從動(dòng)端支撐機(jī)構(gòu)設(shè)在攪拌筒內(nèi)。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為傳統(tǒng)方式。
本發(fā)明攪拌裝置可垂直或水平安裝，但如用于液液萃取則必須垂直安裝。
本發(fā)明攪拌裝置用于液液萃取時(shí)，上下分別設(shè)輕液和重液澄清段。
以下結(jié)合本發(fā)明攪拌裝置工作過程說明本發(fā)明攪拌裝置的優(yōu)勢(shì)。
待混合液體分別或預(yù)先并合后進(jìn)入口端，在第一節(jié)中間筒體內(nèi)被第一層網(wǎng)架盤攪拌混合。與傳統(tǒng)的槳葉攪拌不同，網(wǎng)架盤擁有許許多多細(xì)絲(條)段，旋轉(zhuǎn)時(shí)能使很小間隔處的流體產(chǎn)生很大的速度差，從而獲得很高的速度梯度，形成強(qiáng)烈的宏觀及微觀漩渦，實(shí)現(xiàn)高效混合。對(duì)乳化操作，分散相液滴被密布的細(xì)絲(條)段碰撞切割，強(qiáng)烈的宏觀或微觀漩渦亦可克服液滴表面張力使其分散。小液滴不斷碰撞并合，又不斷切割細(xì)分，液滴表面快速更新。流體獲首層網(wǎng)架盤高效攪拌后進(jìn)入首層環(huán)形立交盤，順環(huán)形立交盤相間的內(nèi)環(huán)區(qū)域至外環(huán)區(qū)域和外環(huán)區(qū)域至內(nèi)環(huán)區(qū)域的諸通道流動(dòng)，內(nèi)外環(huán)區(qū)域流體互換位置后流向第二節(jié)中間筒體，被第二層網(wǎng)架盤高效混合后流入第二層環(huán)形立交盤，內(nèi)外環(huán)區(qū)域流體交叉換位后流向第三節(jié)中間筒體，獲第三層網(wǎng)架盤高效攪拌后進(jìn)入第三層環(huán)形立交盤。......流體順序流過多節(jié)中間筒體，諸網(wǎng)架盤提供高效攪拌，諸環(huán)形立交盤使內(nèi)外環(huán)區(qū)域流體不斷交叉換位，實(shí)現(xiàn)平推流動(dòng)。這樣，本發(fā)明攪拌裝置既大幅提高了攪拌效率，又克服了傳統(tǒng)攪拌中攪拌槳葉外端和攪拌筒或?qū)Я魍矁?nèi)壁間隙處流體短路的弊端，同時(shí)也解決了傳統(tǒng)攪拌中不同半徑座標(biāo)處槳葉線速度差異導(dǎo)致攪拌效果不均的難題，成為一種連續(xù)操作的平推流式新型高效攪拌裝置。
本發(fā)明攪拌裝置用于液液萃取時(shí)，可大幅強(qiáng)化分散小液滴分割-合并-循環(huán)效率，消除趨壁現(xiàn)像，減少軸向返混，獲得很高的萃取效率。


圖1是本發(fā)明攪拌裝置結(jié)構(gòu)示意總圖，圖2-4是本發(fā)明攪拌裝置中環(huán)形立交盤正視圖、俯視圖、剖視圖，圖示說明，3-1盤底圓臺(tái)面，3-2異型短管，3-3管間通道頂蓋，3-4環(huán)形立交盤內(nèi)管。
圖5是雙向二十四通道環(huán)形立交盤的透視圖，圖示說明，3-2異型錐腔，3-4環(huán)形立交盤內(nèi)管。
圖6是中間筒體透視圖，圖示說明，2帶法蘭的中間筒體，3雙向二十四通道環(huán)形立交盤。
圖7是金屬薄板切縫拉網(wǎng)制成的網(wǎng)絡(luò)骨架示意圖。
圖8是籠框結(jié)構(gòu)的附件結(jié)構(gòu)圖，圖示說明，5-2中央定距管，5-3-1為籠框，5-3-2為分隔柵片。
圖9是網(wǎng)架盤結(jié)構(gòu)示意圖，圖示說明，5-1網(wǎng)絡(luò)骨架，5-2為中央定距管，5-3-1為籠框。
圖10、11是采用加固結(jié)構(gòu)的網(wǎng)架盤剖視圖和俯視圖，圖示說明，5-4-1上壓板、5-4-2下壓板、5-4-3加固桿、5-4-4加固桿連接件。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1.圖1所示用作乳化反應(yīng)器的本發(fā)明攪拌裝置，A進(jìn)料管，B出料管，含8節(jié)中間筒體2，中間筒體內(nèi)徑800mm，單節(jié)筒體高400mm，環(huán)形立交盤3為雙向18通道，內(nèi)環(huán)區(qū)域和外環(huán)區(qū)域面積比為0.6，環(huán)形立交盤環(huán)高160mm。網(wǎng)絡(luò)盤為網(wǎng)絡(luò)骨架5-1由1mm鋼板切縫拉網(wǎng)折成波紋型后交叉疊合碰焊組成，網(wǎng)孔為長軸12mm，短軸6mm的菱形，波紋頂角60°；波峰和波谷間垂直距離10mm。網(wǎng)絡(luò)骨架高160mm，網(wǎng)架盤附件為籠框結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種連續(xù)操作的平推流式高效攪拌裝置，包括外筒體、攪拌機(jī)構(gòu)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；其特征在于所述外筒體包括兩端封頭(1、6)及多節(jié)中間筒體(2)，彼此用法蘭連接；每節(jié)中間筒體筒壁焊有一環(huán)形立交盤(3)，環(huán)形立交盤將中間筒體的環(huán)形柱體空間分為內(nèi)環(huán)區(qū)域和外環(huán)區(qū)域，盤上設(shè)有若干相間的內(nèi)環(huán)區(qū)域至外環(huán)區(qū)域和外環(huán)區(qū)域至內(nèi)環(huán)區(qū)域的通道，引導(dǎo)內(nèi)環(huán)區(qū)域和外環(huán)區(qū)域流體交叉換位；所述攪拌機(jī)構(gòu)包括攪拌軸(4)和網(wǎng)架盤(5)，所述網(wǎng)架盤由網(wǎng)絡(luò)骨架(5-1)、定距軸套(5-2)及加固或支撐網(wǎng)絡(luò)骨架的附件(5-3)構(gòu)成；定距軸套與單節(jié)中間筒體等高，與附件焊成一體并通過鍵或螺釘將網(wǎng)架盤固定在攪拌軸上；環(huán)形立交盤與網(wǎng)架盤相間排列。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效攪拌裝置，其特征在于所述環(huán)形立交盤的通道數(shù)為≥4的偶數(shù)，內(nèi)環(huán)區(qū)域和外環(huán)區(qū)域的面積之比為0.2-2。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高效攪拌裝置，其特征在于環(huán)形立交盤的內(nèi)環(huán)區(qū)域和外環(huán)區(qū)域面積之比為0.4-1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效攪拌裝置，其特征在于所述網(wǎng)絡(luò)骨架(5-1)由金屬絲編織網(wǎng)或焊接網(wǎng)或金屬薄板切縫拉網(wǎng)折成波紋片，諸波紋片交叉疊合碰焊固定或由金屬細(xì)棒或細(xì)條焊接構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效攪拌裝置，其特征在于所述諸層網(wǎng)絡(luò)骨架的疏密可相同或不同。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效攪拌裝置，其特征在于所述附件(5-3)有籠框結(jié)構(gòu)和加固結(jié)構(gòu)，所述籠框結(jié)構(gòu)由金屬條桿焊接組成，外廓為環(huán)形柱體，該柱體內(nèi)環(huán)為定距軸套的對(duì)應(yīng)段，網(wǎng)絡(luò)骨架納入籠框中固定；所述加固結(jié)構(gòu)包括上下壓環(huán)(5-4-1)及(5-4-2)、加固桿(5-4-3)、和桿間連接件(5-4-4)，上、下壓環(huán)分別和定距軸套連接將整體網(wǎng)絡(luò)骨架夾緊，加固桿穿過上、下壓環(huán)和網(wǎng)絡(luò)骨架連成一體；壓環(huán)以外區(qū)域用加固桿固定，諸桿間用桿間連接件(5-4-4)固定；或金屬細(xì)棒或條直接焊成的網(wǎng)絡(luò)骨架直接和上下壓環(huán)焊接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高效攪拌裝置，其特征在于籠框結(jié)構(gòu)內(nèi)部可設(shè)分區(qū)隔柵(5-3-2)，網(wǎng)絡(luò)骨架分成相應(yīng)的若干小塊固定在籠框中。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效攪拌裝置，其特征在于環(huán)形立交盤通道內(nèi)可填充網(wǎng)架規(guī)整填料或散堆填料。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效攪拌裝置，其特征在于在環(huán)形立交盤上方或下方或上下方增設(shè)換熱盤管。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效攪拌裝置，其特征在于攪拌裝置的上部和下部分別設(shè)輕液和重液澄清段。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種連續(xù)操作的平推流式高效攪拌裝置，包括設(shè)在攪拌軸上的網(wǎng)架盤和多節(jié)中間筒體上的環(huán)形立交盤，環(huán)形立交盤與網(wǎng)架盤相間排列。網(wǎng)架盤擁有許許多多細(xì)絲(條)段，旋轉(zhuǎn)時(shí)能使很小間隔處的流體產(chǎn)生很大的速度差，從而獲得很高的速度梯度，形成強(qiáng)烈的宏觀及微觀漩渦，實(shí)現(xiàn)高效混合；環(huán)形立交盤將中間筒體和該盤插入內(nèi)管間的環(huán)形柱體空間分為內(nèi)環(huán)區(qū)域和外環(huán)區(qū)域，設(shè)有若干相間的內(nèi)環(huán)區(qū)域至外環(huán)區(qū)域和外環(huán)區(qū)域至內(nèi)環(huán)區(qū)域的通道，引導(dǎo)內(nèi)環(huán)區(qū)域和外環(huán)區(qū)域流體交叉換位，消除流體徑向流動(dòng)狀況差異，實(shí)現(xiàn)平推流動(dòng)。本發(fā)明不僅可用于均相物系，尤其適合非均相物系，如乳化、懸浮。
文檔編號(hào)B01F9/00GK1817429SQ200510097410
公開日2006年8月16日 申請(qǐng)日期2005年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月28日
發(fā)明者劉兆彥, 施景云 申請(qǐng)人:北京英諾威遜聚合技術(shù)有限公司, 劉兆彥