[发明专利]球型双向旋转全混流非均相反应装置

说明书

技术领域

本发明涉及固体和液体共存且密度相仿、反应物为不互溶的液相反应过程的非均相反应体系，尤其涉及一种球型双向旋转全混流非均相反应装置。

背景技术

搅拌是化学反应中常用的增强传热和传质效果的手段，涉及搅拌的化学反应非常多，其反应器形式也各不相同，比如生物质制取燃料乙醇过程中的水解反应装置。

最早的生物质制取燃料乙醇的方法是：利用酸作为催化剂，将生物质中的半纤维素和纤维素水解为可发酵单糖，然后再利用酵母进行发酵制取乙醇。酸水解是一种反应快速、水解强度高的生物质处理方法，但是该方法的反应温度较高，所生成的单糖在高温的酸性环境中容易发生降解，造成糖损失。随着生物技术的不断进步，以及人们对环境保护和能源消耗方面的关注，酶水解生物质技术得到了快速的发展。

传质过程是酶水解反应过程中的核心步骤，如何提高传质效率是关乎酶水解率的重要因素。除了酶水解反应自身反应速率较慢以为，造成其水解效率低的主要原因反应过程中酶分子与纤维素接触不够充分。这主要是因为生物质颗粒的密度与酶溶液密度相仿，在反应过程中，部分生物质颗粒会漂浮在水溶液上方。另外，生物质颗粒在吸水后粘度增加，由于搅拌的原因很容易粘附于反应器及搅拌轴的上方，与反应介质隔离，造成生物质原料反应不完全。

发明内容

本发明针对固体和液体共存且密度相仿的多相反应过程、反应物为不互溶的液相反应过程的非均相反应体系，提出一种球型双向旋转全混流非均相反应装置，克服了现有搅拌装置中存在的传质、传热不均匀的问题。

为达到上述目的，本发明采取以下的技术方案：

球型双向旋转全混流非均相反应装置，包括反应器、搅拌器、电机和控制器，其中电机与控制器电连接，搅拌器贯穿于反应器内，在反应器上设有加出料口。反应器呈球型，搅拌器由连通的中空管组成与球型反应器相匹配的圆形状，搅拌器与电机之间通过齿轮装置相连接，齿轮装置连接到反应器上，反应器还设有测温点和保温层加热器。搅拌器的两端连通并固定有循环液进出装置，循环液进出装置通过循环泵、热储液槽和冷储液槽经阀门对应连通形成回路，热储液槽内设有与控制器连接的热储液槽电加热器和控温装置。搅拌器上设有旋转导电装置，旋转导电装置与测温点电连接，保温层加热器、热储液槽电加热器、旋转导电装置分别与控制器对应电连接。

上述加出料口是对反应装置进行反应前加料和反应后出料使用，其前端与反应器内连通，末端采用球阀进行密封，打开球阀进行加料和出料操作；反应器与搅拌器之间机械密封为动密封装置，可以满足在较高的温度下工作，并且动密封装置还具有结构简单，维护容易的特点；测温点可以设置在反应器内，也可以设置在保温层加热器上，保温层加热器中包含电加热装置和保温材料，在为反应器加热的同时可以有效地控制热损失，反应器内的测温点和保温层上的测温点均配备常规的热电偶，可以将温度信号转换为电信号传输至控制器；旋转导电装置由若干导电滑环组成，承载信号和电传输的功能，旋转导电装置作为控制器与反应器的中间信号传输装置，可以传输温度信号至控制器并从控制器返回用于控制热储液槽电加热器和保温层加热器进行加热的电信号；热储液槽电加热器实现对循环液的加热，通过循环泵、阀门调节循环液在循环体系中的流速，循环液作为导热液可为水、导热油等惰性液体，可以根据反应装置所进行反应的温度不同来更换导热液，与反应温度匹配的导热液在反应过程中流过搅拌器内，还可以起到对反应体系加热的作用。循环液进出装置包括中空腔，中空腔与搅拌器连通，中空腔的两端分别依次设有充满填料的填料仓、压套和法兰。