[实用新型]无旋立式循环撞击流反应器

说明书

实用新型名称：

无旋立式循环撞击流反应器。

所属技术领域：

属于物理、化学工艺设备。适用于液相物理、化学过程或以液体为连续相的多相物理、化学过程。

背景技术：

对于在液相和液-固相体系中进行的化学反应过程，反应器中的混合状况，尤其是分子尺度上的混合即微观混合有重要影响；对于物理过程例如悬浮液的混配等，流团间的相对运动和相互作用有重要意义。工业上广泛用于这类过程的传统装置是搅拌槽反应器(stirred tankreactor，简记为STR)。这类反应器通常是在一个高度与直径大致相等的容器中，依靠转动的单层或多层搅拌桨带动流体旋转运动，使流团之间和液固相之间产生相对运动，从而发生混合。由于这种方式产生的流团间和液-固相间相对运动不够剧烈，混合尤其是微观混合状况很不理想，因而液相和液-固相中进行的上述过程效率不高；同时，旋转引起的离心力使得搅拌桨输入的机械能大部分消耗在流体与器壁摩擦和碰撞上，能量利用率不高。伍沅研发并已获得专利的“浸没循环撞击流反应器”(ZL00230326.4)改善了微观混合状况，并具有全混流-无混合流串联循环的特殊流动结构，可以根据需要任意设置反应时间，可以间歇、也可以连续操作，以及可以提供换热条件等特性和优点。为消除反应容器的平面壁，以便容易制造能在加压或真空下操作的设备，伍沅等进而研发了“立式循环撞击流反应器”，并已获得专利(ZL03235518.1)。该反应器使用同一台电机驱动上、下两个螺旋桨，是一个较突出的优点；但也带来了新的问题：螺旋桨在推动液体轴向流动的同时，也带动工质液体或悬浮体作旋转流动；而在同轴驱动的上、下螺旋桨推动流体分别向下、上两个相反方向流动撞击的情况下，两股流体旋转流动方向重合，起相互增强旋转流动的作用。当螺旋桨操作转速较高时，其带动旋转流动产生的离心力导致液面形成曲率很大的凹形弯月面，近壁处液面很高、中心导流筒附近很低，操作极不稳定。主要为克服这一问题，伍沅等又改进设计了一种“立式循环撞击流反应器”并已获得专利(ZL200520094814.2)。该实用新型的主要改进，是采用在反应器筒体上部侧壁溢流口下加装环形挡圈，以抑制凹形弯月面的形成。此外，该实用新型还作了两项较小的改进；即反应器底由锅形改为锥形；增加了一根下部进液管。

实用新型专利ZL200520094814.2采用加装环形挡圈抑制凹形弯月面不是一种很好的方法，其效果不很理想；无用的能量消耗也比较大。它实质上是在已经产生强烈的旋转流动后采取的补救措施，是比较消极的办法。有必要寻找更积极、效果更好的办法。

另一方面，某些连续操作的液固相过程需要连续地把处理或反应后的液体移出；而固体颗粒物料要返回反应容器继续与新加入的液体作用。用于这类过程的技术装备如果同时能够起液固分离作用，过程的经济性将会大大提高。

发明内容：

本实用新型的目的是提供一种能有效抑制因螺旋桨转动引起的旋转流动、从而在螺旋桨高转速下也能稳定操作的反应装置；同时通过上部设置长度等于有效容积区周长的溢流堰使溢流液体以很低速度通过，使之一定程度地具有依靠重力使液固分离的作用。

本实用新型无旋立式撞击流反应器，它主要由一个下部较小直径圆筒容积内装工艺介质、上部较大直径圆筒保持为气相空间的异径圆筒型容器1，垂直同轴地安装在容器1中的上、下两个导流筒2和同轴分别安装在上、下两个导流筒中、螺旋方向相反、分别从上部和下部推动流体经导流筒向容器中部流动的上、下两个螺旋桨3和4组成，其特征在于上、下导流筒2内壁各装有沿其圆周均布的三块折流挡板14；异径圆筒型容器1下部直径较小圆筒的上沿是溢流堰13。

与已有的类似装置相比，本实用新型可以在高螺旋桨转速下稳定运行，更充分地发挥撞击流的优越性能；对于液固两相体系在完成物理化学加工过程后需要使固体颗粒保留在装置中或尽可能少被带出的情况，本实用新型可以简化后续工序、提高效率。

附图说明：

图1是本实用新型无旋立式循环撞击流反应器的结构示意图。