[发明专利]解决颗粒沉积的振荡流反应器

说明书

本发明涉及一种解决颗粒沉积的振荡流反应器，包括进料装置、振荡装置和反应器主体，振荡装置位于进料装置与反应器之间；进料装置为平流泵；振荡装置为脉动泵，脉动泵拆除进出口的单向阀后，安装可线性调节振荡强度的电流信号发生器；反应器主体是将规整的气管放置在所限定的通道形成的无挡板反应器，反应器由气管、支撑板、出口流动池组成，通道为支撑板上刻蚀的凹槽，通道沿其延伸方向间隔分布有若干曲率变化段，气管输入端安装有四通阀，气管输出端连接出口流动池；四通阀上的一个接口通过依次装有振荡装置、背压阀的管路连接一平流泵的输出口，其余两个接口能直接作为输入口，或通过装有背压阀的管路连接一平流泵的输出口。

技术领域

本发明属于反应器技术领域,具体涉及一种解决颗粒沉积的振荡流反应器。

背景技术

液-固两相体系是化工过程中最常见的非均相体系之一。保持固体颗粒的均匀悬浮、防止团聚、沉积与堵塞是液-固非均相催化反应、纳米颗粒制备、产物结晶纯化等诸多液-固反应与分离过程在设计与改进的关键之一。然而，采用小型反应器处理含有固体颗粒的多相体系仍是一个巨大的挑战。

介尺度振荡流反应器是近年来提出的一种新的过程强化方法。通过内构件与强制振荡将流体在反应器内的停留时间与流速解耦，使流体的实际流型与混合状态独立于流体的净流速，在流体中产生大量涡流与强剪应力来实现对传热、传质过程的有效强化，在很低的净流速下能够达到接近平推流的RTD（多釜串联数可达100以上），同时有效缩减反应装置的体积。将振荡流技术应用于介尺度连续流的过程强化，设计介尺度通道振荡流反应器，利用强制振荡强化介尺度通道内流体的湍动与液-固两相间的相互作用，实现流体输送过程中固体颗粒在悬浮液中的均匀分散，解决介尺度通道反应器内固体颗粒沉积堵塞的问题，具有充分的可行性及工业化应用前景。

现有技术中，CN105126720A在反应器的进料口前安装一个搅拌容器，通过对进料悬浮液进行搅拌，进而促使进入反应器的物料是混合较均匀的悬浮液，但是对于连续流反应器来说，通道的长度较长，采用这种方式解决通道内颗粒沉积明显是达不到要求的。悬浮液在通道中流动过程中，颗粒会沉积道通底部，一段时间后必然会造成通道堵塞的问题。

现有技术中，US2005/016851A1和W002/068112A1采用超声强化的技术，对通道内存在的颗粒沉积、污垢的现象进行处理，利用超声造成的空化效应使流体发生剧烈振荡，产生强烈的涡流与流场振动，强化液-固混合，促进颗粒团聚的解体以及壁面附着团块的剥离，由此防止和疏浚固体沉积造成的管道堵塞。然而超声的引入会使反应器设备整体连带发生振动，长期将造成设备连接处的松动或损伤，导致泄漏；此外对于大型反应设备，超声的能量将大量消耗于设备的振动，不利于设备的放大与工业化应用。

现有技术中，CN103328092A采用振荡流强化叠层结构的微反应器，矩形横截面在对角位置容易造成污垢的附着，长期使用必然会使得反应器的性能有所下降，并且叠层结构的微反应器不仅加工难度大、工序复杂，而且生产成本较高。

因此，开发一种易于加工、成本低，高通量低压降、振荡条件下能引发强扰动的新型振荡流反应器，解决固体颗粒沉积，具有重要的研究与应用意义。

发明内容

本发明的目的是针对以上不足之处，提供了一种解决颗粒沉积的振荡流反应器，利用振荡技术实现在较低的振荡强度下，不仅提高流体的宏观混合性能和微观混合性能，还可以消除通道内颗粒的沉积。

本发明解决技术问题所采用的方案是，一种解决颗粒沉积的振荡流反应器，包括进料装置、振荡装置和反应器主体，振荡装置位于进料装置与反应器之间；所述进料装置为平流泵；所述振荡装置为脉动泵，脉动泵拆除进出口的单向阀后，安装可线性调节振荡强度的电流信号发生器；反应器主体是将规整的气管放置在所限定的通道形成的无挡板反应器，反应器由气管、支撑板、出口流动池组成，通道为支撑板上刻蚀的凹槽，通道沿其延伸方向间隔分布有若干曲率变化段，气管输入端安装有四通阀，气管输出端连接出口流动池；