一种多层旋转盘薄层式化工反应器及其使用方法技术

本发明专利技术公开了一种多层旋转盘薄层式化工反应器及其使用方法，该化工反应器包括壳体，所述壳体内固定设置有外定盘，并设有至少一个出料口，外定盘内腔中心设置有旋转轴，旋转轴上固定有数层内转盘，所述内转盘为所述外定盘内腔形状与内转盘及旋转轴整体形状一致，外定盘内腔与内转盘存在用于混合各相物料的间隙狭窄的缝隙型空腔；所述内转盘的上下表面均为由旋转轴至外倾斜的斜面。本发明专利技术通过将内转盘与外定盘配合设置成狭窄曲折空腔，形成Z或S形混合室的方式加大反应表面积及延长反应时间，进而加强传质速率，提高反应速率；本发明专利技术还可以实现顺流和逆流两种运行方式，特别是在存在较大比重差的情况下，可以实现逆流操作，提高分离或反应效率。

【技术实现步骤摘要】
一种多层旋转盘薄层式化工反应器及其使用方法
本专利技术属于化工设备
，具体涉及一种多层旋转盘薄层式化工反应器及其使用方法。
技术介绍
互不相溶两相的均匀混合一直是化工、生物、石油、冶金等行业的工业生产中较难克服的工业过程。而绝大多数的化学反应和分离过程都涉及单相或多相传质过程，例如在蒸馏、气提、曝气、气体洗脱等气液反应，溶剂萃取金属离子采用的油水两相也属于多相过程。在这些反应和过程种只有保证较高的混合强度，才能使它们分散为相互分割的小液滴，达到较高的界面体积比，才能使反应或分离过程快速实现。单相或多相反应过程中，物料混合时间、反应温度及混合程度都对反应的效率影响极大。因此，设计一种能同时对混合时间、反应温度及混合程度进行调节的反应器是极其必要的。现有技术针对该问题的研究也不少。如中国专利申请，一种有效提高混合强度和传质速率的单相或多相反应装置（CN106111037，公开日为2016年11月16日），公开了一种有效提高混合强度和传质速率的单相或多相反应装置，包括筒体、隔离环盘、传质盘、叶轮、传动轴、进料室、底座、进料端盖和出料端盖；隔离环盘将壳体内分为混合室和分离室两个区间；该专利技术通过隔离环盘将壳体内分为混合室和分离室两个区间，反应流体进入混合室后，传质盘上的导流沟和导流筋切割成尺寸极小的液滴，从而使得流体物料的表面积急剧增大，进而加强混合强度和传质速率。该专利的传质盘为水平盘，流体物料通过叶轮的抽力穿过隔离环盘进入分离室从而流出，流体被切割成液滴仅发生在转盘上表面，流体混合反应的空间仅是每层转盘上表面较短的时间，之后很快就会被叶轮的抽力抽进分离室。本专利技术与该专利不同之处在于，传质盘表面设计为斜面，较水平圆盘增大了流体物料的表面积，且流体物料由于重力作用，在粗糙斜面上流下时，延长了反应时间；因此，反应流体被切割成液滴并不完全，而且物料混合反应的时间也不太充分。又如中国专利申请，改进型多相反应器（CN03266264.5，公开日为2005年4月13日），公开了一种改进型多相反应器，其包括有反应器壳体，反应器壳体内安置有旋转体和环型旋转体所组成的旋转体式内置构件结构，所述旋转体式内置构件结构为反应器壁内固定有环型旋转体，环型旋转体是由平行于旋转轴的直线和两端与它相接并在同一平面内的所要求的任意曲线围绕旋转轴旋转而成的环型旋转体；对应地在环型旋转体上方设置有旋转体，旋转体是由两端与旋转轴相交并与旋转轴在同一平面内的所要求的任意曲线围绕旋转轴旋转而成；旋转体和环型旋转体是同轴的。该专利中，流体物料经上方旋转体切割后，再经下方环形旋转体切割最后流出，但该装置的混合室未能形成缝隙型空腔，因此混合反应也不够充分。综上，针对现有技术的不足，需要设计一种既能流体物料的表面积、又能延长物料的连续混合反应时间的反应装置，以加强混合强度、传质速率以及反应效率，使反应器能够充分应用于单相液相及多相反应中。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种多层旋转盘薄层式化工反应器，本专利技术的第二目的在于提供一种多层旋转盘薄层式化工反应器的使用方法。本专利技术的第一目的是这样实现的，包括壳体，所述壳体内固定设置有外定盘，壳体上设有至少两个入料口，并设有至少一个出料口，外定盘内腔中心设置有旋转轴，旋转轴上固定有数层内转盘，所述内转盘为所述外定盘内腔形状与内转盘及旋转轴整体形状一致，外定盘内腔与内转盘存在用于混合各相物料的间隙狭窄的缝隙型空腔；所述内转盘的上下表面均为由旋转轴至外倾斜的斜面。本专利技术的第二目的是这样实现的，一种多层旋转盘薄层式化工反应器的使用方法，包括以下步骤：1）根据反应类型，调节转盘的转速、调节内转盘与外定盘之间的缝隙间距，将物料及物料特性以一定速率从相对应的入料口输入，反应完成后的物料从相对应的物料出口流出；2）反应结束后，调整定盘与转盘之间的高度差在一定幅度来回往复移动，即可清洗反应器内部。本专利技术通过将内转盘与外定盘配合设置成狭窄曲折空腔，形成Z或S形混合室的方式加大反应表面积及延长反应时间，进而加强传质速率，提高反应速率。相较于现有技术，本方案的优势在于：1）内定盘的表面与外定盘的内壁设计有粗糙凸起或凹槽，通过内转盘和外定盘将流经它们狭缝的多股流体全部破碎切割成为尺寸极小的液滴，使得流体物料的界面体积比急剧增大，进而大大加强传质速率，加快反应速率；2）内定盘与外定盘之间形成Z或S形空腔，这样设计延缓了流体物料沉降的速度，即延长了各相流体之间反应的时间，更利于充分反应；更大的增强了程度的提高了反应速率；3）本方案的盘面设计成斜面，不仅便于加工，而且有利于流体在重力的拖拽下顺畅地向下流动，降低反应器对流体流动的压降，从而区别于复杂加工要求的平盘式反应器；4）本方案能够通过调节多股流体进入混合室的流量、内转盘的转速及其与外定盘之间的间距、并且两盘内部均可设加热或冷却盘，内转盘与外定盘的间隙盘面上设置催化剂涂层，从而调节料液混合强度、混合时间、反应温度，适应于不同要求的化工过程；5）本方案可以实现顺流和逆流两种运行方式，特别是在存在较大比重差的情况下，可以实现逆流操作，提高分离或反应效率；6）本方案通过多层结构设计，不仅适合于本征反应较快的反应，还可以适应本征反应较慢的反应过程，应用领域广阔，从而区别于适应于本征反应较慢的超重力或旋转填充床反应器；7）本方案采用连续式反应方式替代传统间歇反应方式，效率高、反应选择性好、占地小，由于装置持液量小，还适合于大量放热的化工反应过程，能够大大提高生产过程的安全性。8）本方案中内转盘和外定盘之间的高度差可以在允许的范围内调节，来实现两盘之间的间隙调整，这种调整有利于反应混合强度的调控，也有利于反应器中堵塞物的自动清理9）本方案不仅可以处理单相液相反应，还可以处理液—液、气—液、气—液—液、气—液—固、液—液—固等多相反应，也可进行电化学反应，以及某些需要催化剂和加热的反应均可在本装置中进行，具有应用范围广的优点。附图说明图1为内转盘的整体结构图；图2为外定盘的结构透视图；图3为本专利技术反应器的整体结构示意图；图4为本专利技术顺流操作的使用状态图；图5为本专利技术逆流操作的使用状态图；图中：1—壳体，11—入料口，12—出料口，13—轻相入口，14—轻相出口；2—外定盘，3—旋转轴，4—内转盘，5—缝隙型空腔。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步的说明，但不以任何方式对本专利技术加以限制，基于本专利技术教导所作的任何变换或替换，均属于本专利技术的保护范围。如图1-3所示，本专利技术一种多层旋转盘薄层式化工反应器，包括壳体1，所述壳体内固定设置有外定盘2，壳体1上设有至少两个入料口11，并设有至少一个出料口，外定盘2内腔中心设置有旋转轴3，旋转轴3上固定有数层内转盘4，所述内转盘4为所述外定盘2内腔形状与内转盘4及旋转轴3整体形状一致，外定盘2内腔与内转盘4存在用于混合各相物料的间隙狭窄的缝隙型空腔5；所述缝隙型本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多层旋转盘薄层式化工反应器，包括壳体，所述壳体内固定设置有外定盘，壳体上设有至少两个入料口，并设有至少一个出料口，外定盘内腔中心设置有旋转轴，旋转轴上固定有数层内转盘，其特征在于，所述内转盘为所述外定盘内腔形状与内转盘及旋转轴整体形状一致，外定盘内腔与内转盘存在用于混合各相物料的间隙狭窄的缝隙型空腔；所述内转盘的上下表面均为由旋转轴至外倾斜的斜面。/n

【技术特征摘要】
1.一种多层旋转盘薄层式化工反应器，包括壳体，所述壳体内固定设置有外定盘，壳体上设有至少两个入料口，并设有至少一个出料口，外定盘内腔中心设置有旋转轴，旋转轴上固定有数层内转盘，其特征在于，所述内转盘为所述外定盘内腔形状与内转盘及旋转轴整体形状一致，外定盘内腔与内转盘存在用于混合各相物料的间隙狭窄的缝隙型空腔；所述内转盘的上下表面均为由旋转轴至外倾斜的斜面。


2.根据权利要求1所述的一种多层旋转盘薄层式化工反应器及其使用方法，其特征在于，所述内转盘可调节的固定在旋转轴上，其转盘面角度范围为0＜α＜180°。


3.根据权利要求1所述的一种多层旋转盘薄层式化工反应器，其特征在于，所述内转盘为上下对称的陀螺型或碟形或球形。


4.根据权利要求1所述的一种多层旋转盘薄层式化工反应器，其特征在于，所述内转盘的直径为10mm-50m，相邻内转盘之间的距离为0.1-50mm，内转盘之间的缝隙截面为“Z”字型或“S”字型，内转盘的转速为1-5000r/min。


5.根据权利要求1所述的一种多层旋转盘薄层式化工反应器，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：巨少华，
申请(专利权)人：宁波巨谷智能装备有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33