專利名稱：一種氣舉反循環(huán)攪拌裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化學(xué)反應(yīng)的攪拌裝置，且特別涉及一種氣舉反循環(huán)攪拌裝置。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的化學(xué)反應(yīng)攪拌技術(shù)主要有機(jī)械攪拌、磁力攪拌、導(dǎo)流管環(huán)流攪 拌等。
為了提高機(jī)械攪拌的攪拌效果，化學(xué)家們不斷嘗試各種形狀的攪拌 漿，但機(jī)械攪拌的傳質(zhì)傳熱效果并不能盡如人意，并且對于密閉反應(yīng)體系， 機(jī)械攪拌的密封問題及密封件消耗也難以很好地解決。對于微波化學(xué)反應(yīng) 等應(yīng)用，因機(jī)械攪拌傳動裝置不能使用金屬材料(與微波衰減器形成微波 天線)，也使機(jī)械攪拌受到了極大的限制。
磁力攪拌主要受限于無法在反應(yīng)規(guī)模放大的裝置中得到應(yīng)用。
(液體下噴式或氣升式)環(huán)流撹拌以及以此為基礎(chǔ)發(fā)展的多層導(dǎo)流管 環(huán)流反應(yīng)器(反應(yīng)釜直徑較大時)、多節(jié)導(dǎo)流管環(huán)流反應(yīng)器(反應(yīng)釜高度 較高時)在一定程度上提高了攪拌的效率和傳質(zhì)傳熱效果，但是鑒于不同 的反應(yīng)體系固體反應(yīng)物比例、形狀差異以及反應(yīng)體系流動性差異很大，環(huán) 流攪拌實際傳質(zhì)傳熱效果在不同反應(yīng)介質(zhì)體中的差異性難以量化，更難以 針對不同的反應(yīng)介質(zhì)體分別使用不同的流體模型設(shè)計并改變液體或氣體 噴射量/噴射位置、導(dǎo)流管規(guī)格/位置等參數(shù)。
其次，環(huán)流攪拌反應(yīng)器在工藝上具有一定的復(fù)雜性，非金屬材料的應(yīng) 用也受到了很大的限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種氣舉反循環(huán)攪 拌裝置，在可形成循環(huán)回路的反應(yīng)器中，通過加入氣體，形成低比重的氣 -液或氣-液-固混合介質(zhì)體，并被高比重液相或液-固混合介質(zhì)體自動推升 形成反向循環(huán)流動，使氣-液或氣-液-固反應(yīng)物充分混合，達(dá)到較好的傳質(zhì) 傳熱效果。
本發(fā)明的一種氣舉反循環(huán)攪拌裝置包括形成循環(huán)回路的反應(yīng)容器， 設(shè)置于上述反應(yīng)容器上部的進(jìn)料口，設(shè)置于上述反應(yīng)容器底部的出料口， 設(shè)置于上述反應(yīng)容器上部的排氣口 ，以及設(shè)置于上述排氣口下方的反應(yīng)容 器上的進(jìn)氣口；上述排氣口上設(shè)置有氣液分離器，上述氣液分離器的排氣 口連接有限壓閥。
上述反應(yīng)容器可以為O形、帶過橋管的U形、螺旋形、雙螺旋形、 以及類似"日"字形和"目"字形的帶多過橋管的反應(yīng)容器。
上述進(jìn)料口可以設(shè)置于反應(yīng)容器的頂部，數(shù)目為一個或一個以上。
上述進(jìn)氣口外部連接有向外沿伸的氣體管路，上述氣體管路的另一端 連接有氣體供應(yīng)裝置。
上述進(jìn)氣口與上述氣體供應(yīng)裝置之間的氣體管路上設(shè)置有氣體流量 控制裝置。
在上述反應(yīng)容器內(nèi)的循環(huán)回路的上部設(shè)有流速和/或流量檢測裝置。
本發(fā)明的氣舉反循環(huán)攪拌裝置，還包括總控制裝置，上述氣體流量控 制裝置和上述流速和/或流量檢測裝置均連接到上述總控制裝置，上述總控 裝置通過控制通過上述氣體流量控制裝置的氣體的流量得到預(yù)定的反應(yīng) 介質(zhì)體流速和/或流量。
從上述氣體供應(yīng)裝置通過上述氣體管路進(jìn)入反應(yīng)容器的氣體為壓縮 空氣、惰性氣體、反應(yīng)氣體、或經(jīng)預(yù)冷卻或預(yù)加熱的氣體。
上述進(jìn)氣口設(shè)置于上述反應(yīng)容器的側(cè)面，距上述反應(yīng)容器的頂部的距 離不小于反應(yīng)器高度的1/3。
上述反應(yīng)容器上設(shè)置有一個或一個以上進(jìn)氣口 。
上述排氣口設(shè)置于反應(yīng)容器上部的基本上中間的位置，上述排氣口通 過限壓閥連接有回收裝置。
鑒于傳統(tǒng)的機(jī)械攪拌的傳質(zhì)傳熱效果不佳，并且對于密閉反應(yīng)體系， 機(jī)械攪拌的密封問題及密封件消耗也難以很好地解決；傳統(tǒng)的磁力攪拌無 法在反應(yīng)規(guī)模放大的裝置中得到應(yīng)用；環(huán)流攪拌法在一定程度上提高了攪 拌的效率和傳質(zhì)傳熱效果，但針對不同的反應(yīng)體系分別建立不同的流體模 型，以確定氣/液體噴射量/噴射位置、導(dǎo)流管規(guī)格/位置等參數(shù)幾乎是不 可能的，因此實際傳質(zhì)傳熱效果難以量化，并且，環(huán)流攪拌反應(yīng)器工藝復(fù) 雜，非金屬材料的應(yīng)用受到限制，難以在較高效的微波化學(xué)反應(yīng)裝置中得 到應(yīng)用。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果
1、 本發(fā)明的氣舉反循環(huán)攪拌裝置可更加有效地提高化學(xué)反應(yīng)氣-液或 氣-液-固反應(yīng)的攪拌效率，該裝置從根本上改變了反應(yīng)介質(zhì)接觸和混合的 方式，使反應(yīng)過程的傳質(zhì)和傳熱得到了進(jìn)一步的強(qiáng)化，并且完全適合于常 壓和密閉反應(yīng)。該裝置通過加入反應(yīng)氣體、惰性保護(hù)氣體或普通壓縮氣體， 形成低比重的氣-液或氣-液-固混合介質(zhì)體，并自動被不含氣體的高比重 液相或液-固混合介質(zhì)體向上擠壓，進(jìn)入進(jìn)氣孔上方混合區(qū)的液相或固-液 混合介質(zhì)體與攪拌氣體混合，形成新的低比重介質(zhì)體……如此重復(fù)，使工 作介質(zhì)體產(chǎn)生連續(xù)自動的循環(huán)環(huán)流，介質(zhì)處于高度湍動狀態(tài)，介質(zhì)本身作 為動能和動量的載體，在剪切力的作用下，實現(xiàn)能量交換。在高度湍流擾 動下，還可使固體反應(yīng)物或催化劑處于良好的懸浮狀態(tài)。氣、液、固體反 應(yīng)物因重力作用在湍流介質(zhì)體中的相對運(yùn)動又有效地增加了氣-液-固的 接觸和混勻。
2、 本發(fā)明的裝置可通過介質(zhì)體在反應(yīng)管中的流速和流量特征，準(zhǔn)確 量化介質(zhì)體的湍動狀態(tài)，并可通過控制攪拌氣體流量，準(zhǔn)確控制不同反應(yīng) 介質(zhì)體達(dá)到相同的或可定量的攪拌效果。
3、 另外，作為非機(jī)械的卻可以產(chǎn)生機(jī)械能的攪拌裝置，本發(fā)明裝置 無需機(jī)械傳動部件或金屬構(gòu)件，可廣泛地應(yīng)用于包括微波化學(xué)反應(yīng)等各種 化學(xué)反應(yīng)裝置。
4、對于反應(yīng)規(guī)模放大的反應(yīng)裝置，還可使用"日"字形、"目"字形
甚至更多過橋管的反應(yīng)器及相對應(yīng)的多通道攪拌氣體進(jìn)氣口結(jié)構(gòu)。


下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的具體實施方式
作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。對于 所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，從對本發(fā)明的詳細(xì)說明中，本發(fā)明的上述 和其他目的、特征和優(yōu)點將顯而易見。
圖1為本發(fā)明的氣舉反循環(huán)攪拌裝置的一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明的氣舉反循環(huán)攪拌裝置的另一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
參照圖1，圖1為本發(fā)明的氣舉反循環(huán)攪拌裝置的一個實施例的結(jié)構(gòu) 示意圖。
本發(fā)明的一種氣舉反循環(huán)攪拌裝置包括
帶過橋管的U形反應(yīng)容器13，在其內(nèi)部可形成循環(huán)回路；
設(shè)置于上述反應(yīng)容器13頂部的兩個進(jìn)料口3，上述進(jìn)料口3上設(shè)有閥 31，以供反應(yīng)物料的進(jìn)入和進(jìn)料口的封閉；當(dāng)然，上述進(jìn)料口3的數(shù)目不 限于兩個，根據(jù)反應(yīng)的需要以及反應(yīng)容器13的結(jié)構(gòu)的不同可以為一個或多 個，上述進(jìn)料口3的位置也不限于圖示， 一般設(shè)于反應(yīng)容器13的上部，較 佳的為頂部；
設(shè)置于上述反應(yīng)容器13底部的出料口12，出料口12上設(shè)有閥或其他裝 置以供物料排出和出料口12的封閉；當(dāng)然上述出料口12的個數(shù)也不限于1 個，可以為兩個或多個；
設(shè)置于上述反應(yīng)容器13底弧上沿的進(jìn)氣口8，進(jìn)氣口8可以外接氣體管 路10以供氣體的進(jìn)入，進(jìn)氣口8越靠近底部，提渣效果越好，攪拌效率越 高；
以及置于上述反應(yīng)容器13頂部的排氣口 ，在上述排氣口上設(shè)置有氣液 分離器4，氣液分離器4的排氣口依次連接限壓閥2和回收裝置1，所述限壓 閥2使在高壓反應(yīng)條件下也可使用本發(fā)明的裝置，限壓閥2可以根據(jù)反應(yīng)要 求的壓力調(diào)節(jié)釋放壓力，回收裝置確保環(huán)保排放。
在上述進(jìn)氣口 8外部的氣體管路10上連接有氣體供應(yīng)裝置(圖中未 示出)；在上述進(jìn)氣口 8與氣體供應(yīng)裝置之間的氣體管路IO上可以進(jìn)一步 設(shè)置有氣體流量控制裝置9;在上述反應(yīng)容器13內(nèi)的循環(huán)回路的過橋管上 可以進(jìn)一步設(shè)置流速和/或流量檢測裝置5;
上述氣體流量控制裝置9和上述流速和/或流量檢測裝置5均連接到一 個總控制裝置11，總控裝置11通過控制通過上述氣體流量控制裝置9的 氣體的流量得到相應(yīng)的反應(yīng)介質(zhì)體流速和/或流量，以達(dá)到相應(yīng)的攪拌效 果；
從上述氣體供應(yīng)裝置通過上述氣體管路10進(jìn)入反應(yīng)容器的氣體可以 為壓縮空氣、氮氣等惰性氣體、氫氣等反應(yīng)氣體、或經(jīng)預(yù)冷卻或預(yù)加熱的 氣體。
工作時由氣體管路10進(jìn)入的攪拌氣體沿進(jìn)氣口 8的方向向上運(yùn)動， 攪拌氣體與反應(yīng)液體或固體形成低比重的氣-液或氣-液-固混合介質(zhì)體，在 氣泡7帶動或推動以及右側(cè)的反應(yīng)介質(zhì)體6的推動下反應(yīng)物6-1沿箭頭 A-l方向向上運(yùn)動，在U形反應(yīng)容器的頂部氣體由于氣液分離器4的分離 作用從排氣口排出，反應(yīng)物沿箭頭A-3方向續(xù)前進(jìn)，高比重的液相或液-固混合反應(yīng)介質(zhì)體6沿箭頭A-4、 A-5繼續(xù)運(yùn)動，擠壓底部的反應(yīng)物，進(jìn) 入進(jìn)氣口 8上方的混合區(qū)的液相或固-液混合介質(zhì)體與攪拌氣體混合，形 成新的低比重介質(zhì)體沿箭頭A-1方向向上運(yùn)動，開始一個新的循環(huán)。如此 重復(fù)，使介質(zhì)體產(chǎn)生連續(xù)自動的循環(huán)環(huán)流，介質(zhì)體處于高度湍動狀態(tài)，介 質(zhì)體本身作為動能和動量的載體，在剪切力的作用下，實現(xiàn)能量交換。在 高度湍流擾動下，還可使固體反應(yīng)物或催化劑處于良好的懸浮狀態(tài)。氣、 液、固體反應(yīng)物因重力作用在湍流介質(zhì)體中的相對運(yùn)動又有效地增加了氣 -液-固的接觸和混勻。
參照圖2,圖2為本發(fā)明的氣舉反循環(huán)攪拌裝置的另一個實施例的結(jié) 構(gòu)示意圖。
與圖1不同，該裝置的反應(yīng)容器23為"日"字形，在"日"字形的 反應(yīng)容器23的底弧的上沿和中間的過橋管上設(shè)置有兩個進(jìn)氣口 28，連接 兩個進(jìn)氣口 28的氣體管路10上分別設(shè)置有氣體流量控制裝置29，相應(yīng)的 容器23內(nèi)部也設(shè)置了兩個流速和/或流量檢測裝置25。如圖中箭頭所示， 工作時便可以形成兩個循環(huán)。應(yīng)當(dāng)了解，本實施例的實現(xiàn)方式與圖l所示 的實施例類似，在此不再贅述。
應(yīng)當(dāng)了解，在反應(yīng)規(guī)模放大的裝置中，上述進(jìn)氣口28、氣體流量控制 裝置29、流速和/或流量檢測裝置25、進(jìn)料口 3和出料口 12可以是多個， 例如進(jìn)氣口可以為垂直于紙面的方向上的兩排，其設(shè)置根據(jù)反應(yīng)容器23 的規(guī)格等以達(dá)到所需的循環(huán)強(qiáng)度為宜。
雖然，本發(fā)明己通過以上實施例及其附圖而清楚說明，然而在不背離 本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情況下，所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明 作出各種相應(yīng)的變化和修正，但這些相應(yīng)的變化和修正都應(yīng)屬于本發(fā)明的 權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種氣舉反循環(huán)攪拌裝置，其特征在于包括形成循環(huán)回路的反應(yīng)容器，設(shè)置于上述反應(yīng)容器上部的進(jìn)料口，設(shè)置于上述反應(yīng)容器底部的出料口，設(shè)置于上述反應(yīng)容器上部的排氣口，以及設(shè)置于上述排氣口下方的反應(yīng)容器上的進(jìn)氣口；上述排氣口上設(shè)置有氣液分離器，上述氣液分離器的排氣口連接有限壓閥。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣舉反循環(huán)攪拌裝置，其特征在于上述反 應(yīng)容器為O形、帶過橋管的U形、螺旋形、雙螺旋形、以及帶多過橋管 的反應(yīng)容器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氣舉反循環(huán)攪拌裝置，其特征在于上 述進(jìn)料口設(shè)置于反應(yīng)容器的頂部，數(shù)目為一個或一個以上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣舉反循環(huán)攪拌裝置，其特征在于在上述 進(jìn)氣口外部連接有向外沿伸的氣體管路，上述氣體管路的另一端連接有氣 體供應(yīng)裝置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的氣舉反循環(huán)攪拌裝置，其特征在于在上述進(jìn) 氣口與上述氣體供應(yīng)裝置之間的氣體管路上設(shè)置有氣體流量控制裝置。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的氣舉反循環(huán)攪拌裝置，其特征在于在上述 反應(yīng)容器內(nèi)的循環(huán)回路的上部設(shè)有流速和/或流量檢測裝置。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的氣舉反循環(huán)攪拌裝置，其特征在于還包括 總控制裝置，上述氣體流量控制裝置和上述流速和/或流量檢測裝置均連接 到上述總控制裝置，上述總控裝置通過控制通過上述氣體流量控制裝置的 氣體的流量得到預(yù)定的反應(yīng)介質(zhì)體流速和/或流量。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4到7中任一項所述的氣舉反循環(huán)攪拌裝置，其特 征在于從上述氣體供應(yīng)裝置通過上述氣體管路進(jìn)入反應(yīng)容器的氣體為壓 縮空氣、惰性氣體、反應(yīng)氣體、或經(jīng)預(yù)冷卻或預(yù)加熱的氣體。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氣舉反循環(huán)攪拌裝置，其特征在于上 述進(jìn)氣口設(shè)置于上述反應(yīng)容器的側(cè)面，距上述反應(yīng)容器的頂部的距離不小于反應(yīng)器高度的1/3。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的氣舉反循環(huán)攪拌裝置，其特征在于上述反 應(yīng)容器上設(shè)置有一個或一個以上進(jìn)氣口。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氣舉反循環(huán)攪拌裝置，其特征在于上 述排氣口設(shè)置于反應(yīng)容器上部的基本上中間的位置，上述排氣口通過限壓 閥連接有回收裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及化學(xué)反應(yīng)的攪拌裝置，且特別涉及一種氣舉反循環(huán)攪拌裝置。本發(fā)明的一種氣舉反循環(huán)攪拌裝置包括可形成循環(huán)回路的反應(yīng)容器，設(shè)置于上述反應(yīng)容器上部的進(jìn)料口，設(shè)置于上述反應(yīng)容器底部的出料口，設(shè)置于上述反應(yīng)容器上部的排氣口，以及設(shè)置于上述排氣口下方的反應(yīng)容器上的進(jìn)氣口；上述排氣口上設(shè)置有氣液分離器，上述氣液分離器的排氣口連接有限壓閥。本發(fā)明的一種氣舉反循環(huán)攪拌裝置能使氣-液或氣-液-固反應(yīng)物充分混合，達(dá)到較好的傳質(zhì)傳熱效果。
文檔編號B01F13/02GK101352664SQ20071011948
公開日2009年1月28日 申請日期2007年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月25日
發(fā)明者偉 劉, 楊海鵬, 剛 武 申請人:培安儀器(北京)有限公司