一种组合式层状流体配分混合装置及其应用制造方法及图纸

本发明专利技术涉及化工行业中的混合装置，具体地说是一种组合式层状流体配分混合装置及其应用，流体配分混合装置为层状结构，内部分别开有容置不同流体且相互独立的驻留腔以及容置混合后流体的混合腔，各驻留腔分别通过层状配分通道与混合腔相连通，流经不同流体的层状配分通道由上至下交替设置、且相互独立，各驻留腔中的不同流体分别通过各自的层状配分通道流出，流出的各流体以层状交替排列，并在混合腔中混合后流出；该流体配分混合装置可用于液-液、液-气或气-气的混合。本发明专利技术的混合装置加工简单，便于维护，主要用于快速传质、传热及聚合、硝化、磺化、酯化、重氮化、偶合、酸碱中和等各种化学反应。

【技术实现步骤摘要】
一种组合式层状流体配分混合装置及其应用
本专利技术涉及化工行业中的混合装置，具体地说是一种组合式层状流体配分混合装置及其应用。
技术介绍
混合是使两种或多种物料相互分散而达到一定均匀程度的单元操作，是一切化学反应首先要完成的步骤，可分为宏观混合与微观混合两类。宏观混合指大尺度的混合，描述物料在整个反应器中的循环、分散和混合的过程；通常采用搅拌器及震动器等设备来完成，如超声波振荡器、磁力搅拌器、以及大型设备中锚式、框式、组合式等等各种搅拌器。微观混合指小尺度的湍流流动将流体破碎成微团，最终通过分子扩散使系统达到分子尺度均匀的过程。分子扩散是实现微观混合的关键控制因素。在精细化工、聚合过程、生物化工、制药工程等工业过程中，常常涉及到一些复杂、快速的化学反应或物理过程，强化分子扩散实现良好的微观混合是非常重要的。根据费克定律，物料的扩散时间与扩散距离成正比，因此减小扩散距离可以显著地缩短扩散时间，从而达到快速混合的目的。这种强化物料扩散的混合反应装置并不陌生，目前流行的微反应设备就是以此为基础的。K.Jahnisch, V.Hessel.等在《Chemistry in Microstructured Reactors》中介绍微反应器的多种混合装置形式，如Bessoth F G等利用分流方法混合的微混合器,MengeaudV等的Z形微控连续混合器,dertiger S K W等的“圣诞树”形微流控混合器,stroock A D等报道的混沌微混合器等；但这些物料的混合形式大多是以液滴状混合，装置较复杂，加工精度较高。US4.239.732介绍一种混合头，可用于两组或多组物料的混合和分散。该设备为喷射式混合，可用于高粘度物质。US4.735.359介绍一种液体混合装置，该物料混合形式为层状混合，利用离心装置将物料呈薄层状态送出，薄层厚度约为0.1毫米，最短在0.1毫秒即可完成充分混合。这种装置是固定的，单位时间的混合量是一定的，因此应用上有一定限制；同时机械加工较复杂，设备维护要求高。薄层状混合较简单，应用范围广。早在1963年，前苏联科学家Yu B.Kletenik在《苏联物理化学杂志》上发表文章，详细介绍了一种多层状混合装置。该装置对后来的研究有很大的借鉴意义。CN101234324同样介绍了一种层状混合器，该混合器由上下腔室嵌在一个整体的壳体内或彼此紧密连接的壳件组件搭接而成，因而该装置明显存在加工困难，可调节度小，以及出口不易与其他装置连接等缺点。目前有资料报道的均为一体化的装置，加工精度高，工作条件苛刻，维护费用较高，不便于维修，若出现堵塞，则很难处理，所以一般只能用于不会产生堵塞的液状物质的反应。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种组合式层状流体配分混合装置及其应用。该流体配分混合装置以“减小扩散距离可以显著缩短扩散时间”为理论基础，通过缩短流体的扩散距离，强化流体的扩散，实现两股流体如液-液、液-气、气-气的薄层配分，从而实现快速传质及传热，最终达到物料的快速混合、加速化学反应、提高化学单元反应安全性和可控性等目的。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的:本专利技术的流体配分混合装置为多层板依次密封连接而成的层状结构，其中位于首层的盖板上开有多个供不同流体进入的进料口及至少一个供混合后流体流出的出料口，在所述流体配分混合装置内部分别开有容置不同流体且相互独立的驻留腔以及容置混合后流体的混合腔，每个驻留腔均与一进料口相连通，所述混合腔与出料口相连通；所述各驻留腔分别通过层状配分通道与混合腔相连通，流经不同流体的层状配分通道由上至下交替设置、且相互独立，各驻留腔中的不同流体分别通过各自的层状配分通道流出，流出的各流体以层状交替排列，并在所述混合腔中混合后由出料口流出。其中:所述位于首层的盖板与位于底层的底板之间的各层板上分别开有形成各驻留腔的通孔以及形成所述混合腔的通孔；所述位于首层的盖板与位于底层的底板之间的各层板包括多个夹板及多个隔板，各夹板与隔板交替设置，所述各夹板上形成混合腔的通孔通过通道与形成各驻留腔的通孔相连通，相邻夹板上与所述通道相连通的形成驻留腔的通孔所形成的驻留腔内容置不同的流体；每个夹板上的通道及与该夹板相邻的隔板上和所述通道对应的部分形成该层的所述层状配分通道；所述各夹板上通道的厚度与所在夹板的厚度相同；所述盖板、底板、夹板及隔板的形状、厚度均相同，形状均为“T”形或均为“Y”形；为“T”形时，所述盖板在“T”形横边的两端分别开有第一进料口及第二进料口，盖板在“T”形竖边的端部开有一个出料口 ；所述各夹板及隔板在“T”形横边的两端分别开有第一通孔及第二通孔，各夹板及隔板上的第一通孔形成与第一进料口相连通、容置流体A的驻留腔，各夹板及隔板上的第二通孔形成与第二进料口相连通、容置流体B的驻留腔；所述各隔板在“T”形竖边的端部开有第三通孔，各夹板在“T”形竖边的端部开设的第三通孔与各夹板上的所述通道的一端相连通，各夹板及隔板上的第三通孔形成与出料口相连通、容置混合后流体的混合腔；所述各夹板上的通道开设在各夹板“T”形的竖边，相邻夹板上的通道的另一端分别连通于第一通孔及第二通孔 '为“Y”形时所述盖板在“Y”形两斜边上分别开有第一进料口及第二进料口，盖板在“Y”形竖边的端部开有一个出料口 ；所述各夹板及隔板在“Y”形两斜边上分别开有第一通孔及第二通孔，各夹板及隔板上的第一通孔形成与第一进料口相连通、容置流体A的驻留腔，各夹板及隔板上的第二通孔形成与第二进料口相连通、容置流体B的驻留腔；所述各隔板在“Y”形竖边的端部开有第三通孔，各夹板在“Y”形竖边的端部开设的第三通孔与各夹板上的所述通道的一端相连通，各夹板及隔板上的第三通孔形成与出料口相连通、容置混合后流体的混合腔；所述各夹板上的通道开设在各夹板“Y”形的竖边，相邻夹板上的通道的另一端分别连通于第一通孔及第二通孔；所述位于首层的盖板与位于底层的底板之间的各层板为多个夹板，所述各夹板上形成混合腔的通孔通过凹槽与形成各驻留腔的通孔相连通，相邻夹板上与所述凹槽相连通的形成驻留腔的通孔所形成的驻留腔内容置不同的流体；所述各夹板上的凹槽形成该层的所述层状配分通道；所述盖板、底板及各夹板的形状、厚度均相同，形状均为“T”形或均为“Y”形；为“T”形时，所述盖板在“T”形横边的两端分别开有第一进料口及第二进料口，盖板在“T”形竖边的端部开有一个出料口 ；所述各夹板在“T”形横边的两端分别开有第一通孔及第二通孔，各夹板上的第一通孔形成与第一进料口相连通、容置流体A的驻留腔，各夹板上的第二通孔形成与第二进料口相连通、容置流体B的驻留腔；所述各夹板在“T”形竖边的端部开有第三通孔，各夹板上的第三通孔分别与各夹板上的所述凹槽的一端相连通，各夹板上的第三通孔形成与出料口相连通、容置混合后流体的混合腔；所述各夹板上的凹槽开设在各夹板“T”形的竖边，相邻夹板上的凹槽的另一端分别连通于第一通孔及第二通孔；为“Y”形时，所述盖板在“Y”形两斜边上分别开有第一进料口及第二进料口，盖板在“Y”形竖边的端部开有一个出料口 ；所述各夹板在“Y”形两斜边上分别开有第一通孔及第二通孔，各夹板上的第一通孔形成与第一进料口相连通、容置流体A的驻留腔，各夹板上的第二通孔本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组合式层状流体配分混合装置，其特征在于：该流体配分混合装置（1）为多层板依次密封连接而成的层状结构，其中位于首层的盖板（10）上开有多个供不同流体进入的进料口及至少一个供混合后流体流出的出料口（15），在所述流体配分混合装置（1）内部分别开有容置不同流体且相互独立的驻留腔（8）以及容置混合后流体的混合腔（9），每个驻留腔（8）均与一进料口相连通，所述混合腔（9）与出料口（15）相连通；所述各驻留腔（8）分别通过层状配分通道与混合腔（9）相连通，流经不同流体的层状配分通道由上至下交替设置、且相互独立，各驻留腔（8）中的不同流体分别通过各自的层状配分通道流出，流出的各流体以层状交替排列，并在所述混合腔（9）中混合后由出料口（15）流出。

【技术特征摘要】
1.一种组合式层状流体配分混合装置，其特征在于:该流体配分混合装置(I)为多层板依次密封连接而成的层状结构，其中位于首层的盖板(10)上开有多个供不同流体进入的进料口及至少一个供混合后流体流出的出料口( 15)，在所述流体配分混合装置(I)内部分别开有容置不同流体且相互独立的驻留腔(8)以及容置混合后流体的混合腔(9)，每个驻留腔(8)均与一进料口相连通，所述混合腔(9)与出料口(15)相连通；所述各驻留腔(8)分别通过层状配分通道与混合腔(9)相连通，流经不同流体的层状配分通道由上至下交替设置、且相互独立，各驻留腔(8)中的不同流体分别通过各自的层状配分通道流出，流出的各流体以层状交替排列，并在所述混合腔(9 )中混合后由出料口( 15 )流出。2.按权利要求1所述的组合式层状流体配分混合装置，其特征在于:所述位于首层的盖板(10)与位于底层的底板(20)之间的各层板上分别开有形成各驻留腔(8)的通孔以及形成所述混合腔(9)的通孔。3.按权利要求2所述的组合式层状流体配分混合装置，其特征在于:所述位于首层的盖板(10)与位于底层的底板(20)之间的各层板包括多个夹板(11)及多个隔板(12)，各夹板(11)与隔板(12 )交替设置，所述各夹板(11)上形成混合腔(9 )的通孔通过通道(19 )与形成各驻留腔(8)的通孔相连通，相邻夹板(11)上与所述通道(19)相连通的形成驻留腔(8)的通孔所形成 的驻留腔(8)内容置不同的流体；每个夹板(11)上的通道(19)及与该夹板(11)相邻的隔板(12)上和所述通道(19)对应的部分形成该层的所述层状配分通道。4.按权利要求3所述的组合式层状流体配分混合装置，其特征在于:所述各夹板(11)上通道(19)的厚度与所在夹板(11)的厚度相同。5.按权利要求3或4所述的组合式层状流体配分混合装置，其特征在于:所述盖板(10)、底板(20)、夹板(11)及隔板(12)的形状、厚度均相同，形状均为“T”形或均为“Y”形；为“T”形时，所述盖板(10)在“T”形横边的两端分别开有第一进料口( 13)及第二进料口(14)，盖板(10)在“T”形竖边的端部开有一个出料口(15);所述各夹板(11)及隔板(12)在“T”形横边的两端分别开有第一通孔(16)及第二通孔(17)，各夹板(11)及隔板(12)上的第一通孔(16)形成与第一进料口(13)相连通、容置流体A (2)的驻留腔(8)，各夹板(11)及隔板(12)上的第二通孔(17)形成与第二进料口(15)相连通、容置流体B (3)的驻留腔(8);所述各隔板(12)在“T”形竖边的端部开有第三通孔(18)，各夹板(11)在“T”形竖边的端部开设的第三通孔与各夹板(11)上的所述通道(19)的一端相连通，各夹板(11)及隔板(12)上的第三通孔(18)形成与出料口(15)相连通、容置混合后流体的混合腔(9);所述各夹板(11)上的通道(19)开设在各夹板(11) “T”形的竖边，相邻夹板(11)上的通道(19)的另一端分别连通于第一通孔(16)及第二通孔(17);为“Y”形时所述盖板(10)在“Y”形两斜边上分别开有第一进料口( 13)及第二进料口( 14)，盖板(10)在“Y”形竖边的端部开有一个出料口(15);所述各夹板(11)及隔板(12)在“Y”形两斜边上分别开有第一通孔(16)及第二通孔(17)，各夹板(11)及隔板(12)上的第一通孔(16)形成与第一进料口(13)相连通、容置流体A (2)的驻留腔(8)，各夹板(11)及隔板(12)上的第二通孔(17)形成与第二进料口(15)相连通、容置流体B (3)的驻留腔(8);所述各隔板(12)在“Y”...

【专利技术属性】
技术研发人员：王永华，杨林涛，罗鸿椾，
申请(专利权)人：中国中化股份有限公司，沈阳化工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11