一种混合流体搅拌机构及管式反应器制造技术

本发明专利技术公开了一种混合流体搅拌机构及管式反应器，所述主轴上设置有正向搅拌结构和反向搅拌结构，正向搅拌结构和反向搅拌结构的桨叶在主轴上螺旋布设，且两者的产生的作用力方向相反，本发明专利技术能在低能耗的条件下取得较强的混合效果，能够较好地解决物料在反应器内部输送的问题，弥补反应器内部输送问题得不到良好效果的技术现状。

Mixing fluid mixing mechanism and tubular reactor

The invention discloses a mixing fluid stirring mechanism and a tubular reactor, wherein the main shaft is provided with a forward stirring structure and a reverse stirring structure, and the blades of the forward stirring structure and the reverse stirring structure are arranged in a screw on the main shaft, and the force direction produced by the two is opposite, and the invention can be obtained under the condition of low energy consumption. The strong mixing effect can solve the problem of material conveying in the reactor, and make up for the technical situation that the conveying problem in the reactor can not get good effect.

【技术实现步骤摘要】
一种混合流体搅拌机构及管式反应器
本专利技术涉及一种混合流体搅拌机构及管式反应器。
技术介绍
搅拌设备在化学反应、材料制备等领域经常使用，目前的搅拌设备基本为机械搅拌器，多是利用动力设备带动搅拌棒(或搅拌轴)转动，使设置在搅拌棒上的桨叶运动，实现搅拌。但是，这种机械搅拌的方式存在一定的问题。首先，市场上的机械搅拌器应用于管式反应器中进行化学反应时，反应物的原料需要从管式反应器中一端进入，在管内发生化学反应后，从管式反应器的另一端产出，就要求该管式反应器内的机械搅拌器不仅仅需要搅拌的功能，还需要具有将反应物原料从管式反应器的一端向另一端输送的功能，现有的机械搅拌器不能满足管式反应器中物料输送的需求。另外，现有搅拌设备的螺旋桨叶或者薄片形式桨叶在转轴高速旋转情况下会产生较强的圆周方向的速度，进而导致不相容且密度不同的搅拌物料在离心力的作用下产生分离，达不到不同物料混合目的。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述问题，提出了一种混合流体搅拌机构管式反应器，本专利技术能在低能耗的条件下取得较强的混合效果，能够较好地解决物料在反应器内部输送的问题，弥补反应器内部输送问题得不到良好效果的技术现状。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种混合流体搅拌机构，包括主轴，所述主轴上设置有正向搅拌结构和反向搅拌结构，正向搅拌结构和反向搅拌结构的桨叶在主轴上螺旋布设，且两者的产生的作用力方向相反。这种设计能够使得主轴旋转时，正向搅拌结构产生轴向向上的推动力，反向搅拌结构产生轴向向下的推动力，实现对冲混合。当然，本搅拌机构也可用于单物料的搅拌。进一步的，所述正向搅拌结构和反向搅拌结构中间留有对流区域，对流区域部分没有桨叶的延伸。优选的，搅拌结构之间的空隙的轴向长度为搅拌结构长度的0.2到4倍，使得物料能够进行充分混合。进一步的，对流区域两侧的正向搅拌结构和反向搅拌结构的桨叶相互螺旋交错延伸。进一步的，所述正向搅拌结构和/或反向搅拌结构的桨叶为空间螺旋曲面或螺旋平面。以更好的带动物料沿轴向方向移动。进一步的，所述正向搅拌结构和/或反向搅拌结构的桨叶的螺旋结构的第一端部的切面的方向为同主轴的轴线方向垂直或接近垂直；第二端部的切面的法向同主轴轴线方向垂直或接近垂直。这样的设计，能够保证在主轴旋转的过程中，流体开始与螺旋结构的第一端部接触，并沿着螺旋结构向上(或向下)流动，达到螺旋结构的第二端部时流体速度变成竖直方向。优选的，在螺旋结构第二端部端处加设竖直段，以增强搅拌结构竖直方向引流的能力。优选的，靠近对流区域的正向搅拌结构和反向搅拌结构的桨叶端部的切面的法向同轴线方向垂直或接近垂直。上述接近垂直指的是与垂直方向的角度相差不超过15°。进一步的，所述正向搅拌结构和反向搅拌结构沿主轴圆周方向排列有2-10片桨叶。正向搅拌结构的螺旋结构的在旋转时会给搅拌物料轴向方向向前的推动力，反向搅拌结构的螺旋结构的在旋转时会给搅拌物料轴向方向向后的推动力进一步的，所述正向搅拌结构产生的推动力大于反向搅拌结构产生的推动力。或者说，所述正向搅拌结构的有效工作面积大于反向搅拌结构的有效工作面积。作为一种可选择的实施方式，正向搅拌结构和反向搅拌结构的桨叶数量和螺旋角度相同，正向搅拌结构的面积大于反向搅拌结构的面积。作为这种实施方式的优选方案为：正向搅拌结构和反向搅拌结构的高度相同，正向搅拌结构的宽度大于反向搅拌结构，优选为其宽度的1.01到2倍。作为这种实施方式的另一种优选方案为：正向搅拌结构和反向搅拌结构的宽度相同，正向搅拌结构的高度大于反向搅拌结构；作为这种实施方式的另一种优选方案为：正向搅拌结构和反向搅拌结构的高度和长度均相同，反向搅拌结构的桨叶上设置有若干缺口；作为这种实施方式的再一种优选方案为：正向搅拌结构和反向搅拌结构的高度相同，正向搅拌结构的螺距大于反向搅拌的螺距。作为另一种可选择的实施方式，正向搅拌结构和反向搅拌结构的螺旋角度与面积相同，所述正向搅拌结构的桨叶数量多于反向搅拌结构的桨叶数量。作为再一种可选择的实施方式，正向搅拌结构与反向搅拌结构的螺旋角度、桨叶数量、高度、长度或/和形状均不相同。正向搅拌结构与反向搅拌结构的螺旋角度、桨叶数量、高度、长度以及形状中一个或多个参数均不相同。具体不同的参数是哪些，可以根据具体的搅拌流体和要求进行确定。进一步的，所述主轴通过联轴器连接有动力装置。一种流体搅拌器，包括上述搅拌机构。一种管式反应器，包括反应器本体，所述反应器本体内设置有主轴，主轴内设置有空腔，主轴两端分别设置有换热介质的入口，反应器本体上设置有反应物的进口和出口，所述主轴外侧设置有正向搅拌结构和反向搅拌结构，通过主轴的旋转，正向搅拌结构和反向搅拌结构产生轴向推动力，实现反应器本体内的反应物的对冲混合。进一步的，所述主轴内设置有相互隔离的多个换热腔室，主轴的两端分别设置有入口，这样的设计能够实现反应过程中的分段控温。同时上下两个腔室可以通入不同的换热介质，有利于换热高的反应进行换热，提高换热效果。进一步的，所述主轴两端的入口处均设置有回转接头。方便换热介质的分开流入，便于实现反应器的分段控温操作，避免入口处换热介质温度与另一端部的温差过大的现象，降低循环液体速度同时实现了换热效果的提高。进一步的，所述反应器本体上的进口包括至少两个，以分别输入不同的反应物。优选的，竖直方向上位置较高的进口处输入的反应物物料密度大于位置较低的进口处输入的反应物物料密度。这种设计方式能够增强不同种原料在重力和浮力作用下进行物料的混合。优选的，反应器可以是立式或卧式，立式的可以下进上出，这样出口位置高于进口位置，卧式使用时下进上出也是出口位置高于进口位置，能够保证在重力的影响下，在有效的反应器混合路径内，更好的对反应物进行混合。进一步的，所述反应器本体与主轴的连接端部设置有密封组件，以防止主轴转动时，反应物的泄漏，维持管式反应器外壳内部的密封。进一步的，所述主轴贯穿穿过两端的密封组件，使换热介质的入口外露于密封组件外部。优选的，所述正向搅拌结构和/或反向搅拌结构桨叶的宽度为主轴外部到反应器本体的外壳内侧环形空间径向长度的0.2倍到0.95倍。进一步的，空腔的内径可以是一致的，也可以是不相同的。本专利技术的工作原理为：主轴在高速旋转过程中具有一定的搅拌效果，通过与主轴相连的正、反向脚板结构桨叶的不同排布形式，在主轴旋转过程中会产生从进口到出口的流速，根据不同反应条件调整排布方式和间距，最终达到输送搅拌物料的目的。在具有搅拌效果的同时，无需增加新的换热装置，利用主轴的中空腔室进行反应物的换热，通过换热介质对管式反应器内部进行反应温度的控制，从而达到降低副反应提高反应收率的效果。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：1、本专利技术通过与主轴相连的搅拌结构交错排列，达到对冲混合的目的同时能带动搅拌物料向上运动，实现搅拌物料从入口到出口轴向上的运动；2、本专利技术采用对冲的混合方式，避免了转速过高情况下密度不同的搅拌物料因离心运动导致的分离，并且转速越高物料的混合效果越好；3、本专利技术中的换热上腔室和换热下腔室分开进行换热，能够实现管道内部分段控温的效果，根据不同反应的进行程度和温度需求通入不同特征的换热介质；4、本专利技术的主轴结构总体积小，对于空间有限的管式反应器有较强的适用性，提高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种混合流体搅拌机构，包括主轴，其特征是：所述主轴上设置有正向搅拌结构和反向搅拌结构，正向搅拌结构和反向搅拌结构的桨叶在主轴上螺旋布设，且两者的产生的作用力方向相反。

【技术特征摘要】
1.一种混合流体搅拌机构，包括主轴，其特征是：所述主轴上设置有正向搅拌结构和反向搅拌结构，正向搅拌结构和反向搅拌结构的桨叶在主轴上螺旋布设，且两者的产生的作用力方向相反。2.如权利要求1所述的一种混合流体搅拌机构，其特征是：所述正向搅拌结构和反向搅拌结构中间留有对流区域，对流区域部分没有桨叶的延伸。3.如权利要求1所述的一种混合流体搅拌机构，其特征是：搅拌结构之间的空隙的轴向长度为搅拌结构长度的0.2到4倍，使得物料能够进行充分混合。4.如权利要求1所述的一种混合流体搅拌机构，其特征是：所述正向搅拌结构和反向搅拌结构的桨叶相互螺旋交错延伸。5.如权利要求1所述的一种混合流体搅拌机构，其特征是：所述正向搅拌结构和/或反向搅拌结构的桨叶为空间螺旋曲面或螺旋平面。6.如权利要求1所述的一种混合流体搅拌机构，其特征是：正向搅拌结构和反向搅拌结构的第一端的切面的方向为同主轴的轴线方向角度大于等于60度，优选垂直或接近垂直；第二端的切面的法向同轴线方向的角度小于等于30度，优选两者平行或接近平行。7.如权利要求6所述的一种混合流体搅拌机构，其特征是：在螺旋结构第二端处加设竖直段，以增强搅拌结构竖直方向引流的能力。8.如权利要求1所述的一种混合流体搅拌机构，其特征是：正向搅拌结构的螺旋结构在旋转时会给搅拌物料轴向方向向前的推动力，反向搅拌结构的螺旋结构在旋转时会给搅拌物料轴向方向向后的推动力。9.如权利要求1或8所述的一种混合流体搅拌机构，其特征是：所述正向搅拌结构产生的旋转轴向向前的推动力大于反向搅拌结构产生的轴向向后推动力。10.如权利要求1所述的一种混合流体搅拌机构，其特征是：正向搅拌结构和反向搅拌结构的桨叶数量和螺旋角度相同，正向搅拌结构的有效作用面积大于反向搅拌结构的有效作用面...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁全有，官星辰，赵鹏，孟凡国，魏晓，尤琳，
申请(专利权)人：山东豪迈化工技术有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37