專利名稱：新型釜式攪拌反應器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種氣液兩相或氣液固三相的釜式化學反應器。
現(xiàn)行釜式攪拌反應器在槳型及槳的安裝方式上有多種變化，分別有適合高粘度或低粘度體系的各種槳型及相應的釜體結構設計?，F(xiàn)有釜式攪拌反應器對氣液兩相或氣液固三相普遍存在接觸均勻程度和混合均勻程度不夠理想的問題，氣泡合并現(xiàn)象嚴重。體系粘度由低升高以后，反應液在釜內壁存在較厚的滯流層，幾乎不參與釜內流體的混合與傳質作用，傳熱效果也顯著惡化。
現(xiàn)行釜式攪拌反應器的氣體分布通常采用環(huán)管分布器，需要配合高剪切力的槳型(如平直渦輪)，將環(huán)管冒出的氣泡剪碎，在低粘度操作時，氣液接觸效果比較好，反應體系的粘度增高后，氣泡在反應釜內分散特性差，在攪拌槳下部容易形成氣體堆積。高粘度流體的動量傳遞特性不好，釜內各點的湍流強度或流速相差幾倍至幾十倍，甚至更大。
導流筒在反應器中，一般都是固定安裝在反應器中心，能促進流體有序的軸向流動，但是，在高粘度時，導流筒的存在，增加了反應釜的內部界面，使反應釜內出現(xiàn)更多的滯流層，不利于獲得均一質量的反應產物。
本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術存在之不足，提供一種良好的氣液兩相或氣液固三相接觸的釜式攪拌反應器。它是采用同心傳動的雙軸攪拌系統(tǒng)，內外軸旋轉，速度和方向可以獨立調節(jié)。一般內軸槳葉采用高速旋轉，導流筒和外槳葉固定在外套軸上作低速旋轉，當兩者旋轉方向相反時，可以顯著促進物系的軸向環(huán)流運動，或根據(jù)需要采用相同方向，無論是宏觀混合還是微觀混合均有顯著改善。旋轉導流筒可消除筒壁面上的滯流層，在外槳葉為刮壁式結構時，可消除反應釜內壁的滯流層，底部設置的微孔板作為氣體分布器產生的微細均勻氣泡，可很大程度地提高氣液兩相或氣液固三相的接觸效率，從而有效地控制化學反應過程。
本實用新型通過如下方法和結構實現(xiàn)。
釜式攪拌反應器的方法和結構是
同心傳動的雙軸攪拌系統(tǒng)，電機A轉動內軸1(


圖1)，電機B經(jīng)齒輪箱轉動外軸2，內外軸通過軸套3可相互滑動，在軸承底部設有軸承座4，軸承座支承在氣體分布器10的中心，內軸轉速高，外軸轉速低。內軸裝有推進式螺旋槳5，其上下位置可通過墊片6的增減作一定程度的調節(jié)(圖3)，主要產生軸向流動。
外套軸裝有導流筒7與刮壁槳葉9的組合式攪拌器，外軸2通過圓鋼8連接導流筒7，導流筒外壁連接刮板槳葉9，并傳遞動力，刮板槳葉上端略低于液面，下端略高于分布器10上表面，用于消除在高粘度時反應器內壁的滯流層，提高傳熱效率。外套軸相對于內軸呈反向運動，內外軸轉速要求匹配。旋轉導流筒界面的切向運動帶動流體，抑制由于內推進式螺旋槳引起的切向運動，使釜內流體流動規(guī)范化，形成全釜流體軸向大循環(huán)，在環(huán)形區(qū)內流體呈上升運動，內外軸轉速可調，通常內外軸具有一定的轉速比，具體操作轉速要根據(jù)反應器規(guī)模和反應工藝要求確定。
氣體分布器10(圖2)，上層為微孔板，下層為多孔板，微孔板的孔徑為1—20μm，開孔率為0.5—5.0％，多孔板的開孔率為20—50％，多孔板有支承和限制微孔板開孔率的作用，鉆孔板的鉆孔區(qū)域為環(huán)形面積，其內徑等于導流筒直徑，外徑等于反應器內徑，多孔板與微孔板緊密接觸，可以焊接或用螺栓緊固，分布器的總開孔率為0.1—5.0％。微孔板有較高的壓差阻力，孔徑微小，分布致密均勻，所產生的氣泡直徑小且均勻，氣液傳質效率高，底部氣室無壓力時，長時間放置，反應液的滲漏甚微。通過改變鉆孔板的鉆孔區(qū)域，氣體分布器的布氣區(qū)可以位于外部環(huán)形區(qū)，也可以位于中央導流筒的覆蓋區(qū)，也可以全截面均勻布氣。反應器內流體的循環(huán)為導流筒內流體向下運動，外環(huán)區(qū)流體向上運動，配合環(huán)形面積的氣體分布器，使得微細氣泡的運動方向和流體的流動方向相同，氣液接觸時間比較均勻，氣體停留時間和停留時間分布，通過改變轉速實現(xiàn)可控。
反應器的主要設計參數(shù)為(參見附圖4)h1＝(0.1－1.0)T1h2＝(0.3－1.5)T1h3＝0.3d1－0.8Hd1＝(0.8－0.98)T1T1＝(0.2－0.8)T2W1～W2＝(0.005－0.1)T2
本實用新型與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點1、本實用新型釜式攪拌反應器，采用同心傳動的雙軸攪拌系統(tǒng)，內外軸旋轉、速度和方向可以獨立調節(jié)，兩者可以相同或不同。在內槳葉與外槳葉(包括導流筒)旋轉方向相反時，可以顯著促進物系的軸向環(huán)流運動，抑制物系的切向運動，并產生流體的全釜大循環(huán)，混合時間短，同時消除了釜內的死區(qū)和超強剪切湍流區(qū)，使反應釜大型化時，亦可保證全釜的均勻湍流強度。
2、本實用新型釜式攪拌反應器，采用的旋轉導流筒可以消除筒壁面上的滯流層，消除了死區(qū)，在導流筒的外側裝有刮壁式槳葉，可消除在高粘度時反應釜內壁的滯流層，提高傳熱效率。
3、本實用新型采用微孔板作為氣體分布器，產生的微細均勻氣泡可很大程度地提高氣液兩相或氣液固三相的接觸效率，既使在高粘度的體系中，氣液或氣液固三相的傳質效率也很高，從而有效地控制化學反應的過程。該反應器放大效應小，尤其適合于反應過程中的物系粘度變化范圍很寬的反應體系。
說明書附圖
圖1釜式攪拌反應器結構示意圖圖2氣體分布器結構示意圖圖3螺旋槳裝配示意圖圖4反應器結構設計示意圖圖示A、B電動機，1、內軸，2、外軸，3、軸套，4、軸承座，5、螺旋槳，6、墊片，7、導流筒，8、圓鋼，9、刮壁式槳葉，10、氣體分布器，11、進氣口，12、出料口。
權利要求1.一種新型釜式攪拌反應器，系由同心雙軸攪拌系統(tǒng)、組合攪拌器、導流筒、氣體分布器、筒體組成，其特征在于同心傳動的雙軸攪拌系統(tǒng)，電機A轉動內軸1，電機B經(jīng)齒輪箱轉動外軸2，內外通過軸套3可相互滑動，在軸承底部設有軸承座4，軸承座支承在氣體分布器10的中心，內軸轉速高，外軸轉速低，內軸裝有推進式螺旋槳5，其上、下位置可通過墊片6的增減作一定程度的調節(jié)，外套軸裝有導流筒7與刮壁槳葉9的組合式攪拌器，外軸2通過圓鋼8連接導流筒7，導流筒外壁連接刮板槳葉9，并傳遞動力，刮板槳葉上端略低于液面，下端略高于分布器10上表面，導流筒與刮板槳葉隨著外套軸的轉動而轉動，氣體分布器10，上層為微孔板，下層為多孔板，微孔板的孔徑為1—20μm，開孔率為0.5—5.0％，多孔板的開孔率為20—50％，多孔板有支承和限制微孔板開孔率的作用，多孔板與微孔板緊密接觸，可以焊接或用螺栓緊固，分布器的總開孔率為0.1—5.0％。
2.如權利要求1所述的反應器，其特征在于所述內軸和外軸的旋轉方向可以相同，也可以相反。
3.如權利要求1所述的反應器，其特征在于反應器的主要設計參數(shù)為h1＝(0.1－1.0)T1h2＝(0.3－1.5)T1h3＝0.3d1－0.8Hd1＝(0.8－0.98)T1T1＝(0.2－0.8)T2W1～W2＝(0.005－0.1)T專利摘要本實用新型涉及一種新型釜式攪拌反應器，系同心傳動的雙軸攪拌系統(tǒng)，電機A轉動內軸1，電機B經(jīng)齒輪箱轉動外軸2，內外軸通過軸承可相互滑動，在軸承底部設有軸套3和軸承座4。內軸攪拌為螺旋槳5，外軸攪拌器為導流筒7和刮壁式槳葉9的組合，氣體分布器10，上層為微孔板，下層為多孔板，上下緊密接觸。本實用新型可以產生良好的氣液兩相或氣液固三相接觸狀態(tài)，可有效地控制反應全過程的傳熱、傳質，特別適合于對工藝條件苛刻的反應過程的要求。
文檔編號B01F7/16GK2236355SQ95217888
公開日1996年10月2日 申請日期1995年8月9日 優(yōu)先權日1995年8月9日
發(fā)明者王亭杰, 汪展文, 金涌, 俞芷青, 姚文虎 申請人:清華大學