[实用新型]带有组合式搅拌桨的气液或气液固多相搅拌反应釜

说明书

本实用新型涉及一种带有搅拌桨组合气液或气液固多相搅拌反应釜。

工业搅拌釜广泛涉及气液固三相体系的反应过程，为了提高过程速率或者产品的均匀度，一般都要求在连续相中实现气体及固体的均匀分散，同时也要考虑气体及固体物对液相混合的影响。从50年代至今，绝大部分气液搅拌反应器使用径向流的Rushton圆盘涡轮桨。其后的瑞典Scaba公司提出的SRGT型凹面叶片搅拌器虽然同属于径向流桨，但由于其叶片的特殊形状而消除了叶片后面的气穴，从而使其通气功率下降较小，因此可将电机的设计功率几乎全部用于气液分散及传质；并且其通气量在液泛之前要比Rushton圆盘涡轮桨大3倍。搅拌釜中气泡的存在减少了叶轮的泵吸能力，从而减少了主体循环流强度及湍流强度，叶轮对气泡的分散能力与叶轮的结构相关。气液分散优秀的搅拌桨对固体悬浮未必最佳，气液固三相体系中最适宜悬浮的叶轮结构与液固两相所用的叶轮也有差别。一般认为液固两相体系中轴向流桨最适宜悬浮，气液固三相体系涉及到气体的剪切分散问题，轴向流未必是最适宜的。Oldshue提供的数据表明，采用Lightnin公司的A310轴向流桨取代搅拌生物反应器中原有的Rushton径向流桨，成功和失败之比为2∶1，其原因可能是A310桨容易产生液泛而引起的；在此基础上改进的Lightnin公司的A315桨，取代Rushton圆盘涡轮桨时，也有5％到20％没有获得改进或反而降低了反应器的性能，其原因可能是其剪切能力不够造成的。

本实用新型的目的是为了解决现有技术的上述缺陷而提供一种用于气液或气液固多相体系的带有组合式搅拌桨的搅拌反应釜。

本实用新型的目的可通过以下技术措施来实现：

一种带有组合式搅拌桨的气液或气液固多相搅拌反应釜，其搅拌桨组合包括有上、下两层桨及旋转轴，上层桨为上推式斜凹叶圆盘涡轮搅拌桨，下层桨为上翻式轴流型搅拌桨或斜叶涡轮搅拌桨，上、下两层桨间由旋转轴上下串接。

本实用新型的目的还可通过以下技术措施来进一步实现：

前述的一种带有搅拌桨组合的气液或气液固多相搅拌反应釜，其中所述的上层桨为4到8只叶片对称分布在圆盘四周，且其圆盘上方的叶片比圆盘下方的短，桨叶片为圆弧型或抛物线型凹面，凹面叶片迎着反应釜中物料转动，桨叶片上下端部连线与圆盘的夹角θ为20到90度。

前述的一种带有组合式搅拌桨的气液或气液固多相搅拌反应釜，其中所述的下层桨的采用上翻式轴流型搅拌桨或涡轮搅拌桨，其上均衡配置有4到8个叶片，每个叶片与水平面的夹角为20度到60度。

前述的一种带有组合式搅拌桨的气液或气液固多相搅拌反应釜，其中所述下层桨的安装位置为离反应釜底之上0.25至约0.35倍反应釜直径。

前述的一种带有组合式搅拌桨的气液或气液固多相搅拌反应釜，采用多层多口管式指形气体分布器。特别对于上下两层多口(4-12口)管式指形气体分布器，其中上层管口位置为离反应釜底0.25至0.35倍的釜直径，下层管口位置为离反应釜底0.15至0.18倍的釜直径。

前述的一种带搅拌桨组合的气液或气液固多相搅拌反应釜，其中所述的在离釜壁距离为釜直径的1/100至1/60倍范围之内设有挡板，挡板宽度为釜直径的1/14至1/10倍。

本实用新型的优点在于下层桨采用上推式轴流桨或涡轮桨，与传统应用的下压式涡轮桨和圆盘涡轮桨相比，减少了功耗，消除了流动不稳定问题；在相同功耗下具有更大的持气量，并减轻了两层桨之间的上下分区问题。上层桨采用上推式斜凹叶圆盘涡轮搅拌桨，桨叶片为圆弧型或抛物线型凹面，凹面叶片迎着反应釜中物料转动，可消除或显著减少桨叶片背侧的低压区和气穴形成，因此具有较低功耗和较大的泵送流量；另外通气时功耗比不通气时的功耗下降不多，从而使电机的配备容量只需少量冗余。此种搅拌组合在相同的功耗下，能产生比常规圆盘涡轮大得多的流量，使反应釜内物料得到充分的搅动，形成全釜的轴向循环流，减少混合时间。此种搅拌组合造成的流动是轴向流和径向流组合，反应釜内剪切速率分布比较均匀，且最大剪切速率比较小，在相同的单位体积功耗下，可得到较高的传质系数。

下面将结合附图对本实用新型作详细的说明。

图1为本实用新型结构示意图。

图2为本实用新型上层桨结构示意图。

图3为图2局部剖面结构示意图。

图4为图3的A-A剖面结构示意图。

图5为本实用新型的内部流场示意图。