自吸式内循环超重场气液反应器制造技术

本发明专利技术涉及一种自吸式内循环超重场气液反应器，该反应器由反应器容器主体、动力转子、定子、导流筒、气体进口管、驱动机构和密封机构几部分组成。利用驱动机构产生的高速旋转，带动转子产生的高离心力，使容器内的液体被快速离心摔出，气体进口管所对的转子中心形成真空，气体从下部被自动吸入，液体也同时从上部吸入，气液两相在转子内高湍流流动，经开有小孔的定子限流，气液两相在转腔内进行超重力接触，达到高强度的物理传质和化学反应，再由定子的小孔喷出，被强力分散形成很大的相接触面积，在容器内进一步反应，流体在容器内上部合适部位经导流筒吸流到转子内，形成了流体内循环。本发明专利技术能广泛用于化工、石油化工、环境、制药、轻工等领域涉及气液反应的场合。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及化工、石油化工、环境、制药、轻工等领域的气液反应装置， 特别涉及具有传质性能好，自吸能力强，带有超重力场的一种自吸式内循环超 重场气液反应器。
技术介绍
在化工、石油化工、环境、制药、轻工等许多领域都广泛涉及气液反应， 常规的气液反应器包括气体以气泡形态分散在液相中的鼓泡塔反应器、搅拌 鼓泡釜式反应器和板式反应器，液体以液滴状分散在气相中的喷雾、喷射和文 氏反应器等，液体以膜状运动与气相进行接触的填料塔反应器和降膜反应器等。 近年来，出现了自吸式气液反应器、环流反应器、超重力旋转床反应器等新型 反应器。在很多场合，要求在反应器内能处理大量液体时， 一般选用鼓泡塔和搅拌 鼓泡釜式反应器。常用的釜式反应器的气流均由压縮机或其它气体输送机械供 应，在一定的容器内以机械搅拌进行料液混合与气体分散，达到反应的目的。 这种方式供应的气流均需要专门的机械设备以及相应的安装场地、辅助设施、 动力消耗和维护管理，有的还存在着材料腐蚀问题。因此，不用气体输送机械 而以反应器的机械搅拌在运转过程中直接引入气体的气液接触设备开始受到人 们的重视。基于此问题就出现了自吸式气液反应器。常规自吸式反应器的主要部件为多棱形空心涡轮搅拌器，在容器中它将反 应料液以一定速度混合时，不断将液体和气体吸入而排出，在反应器中形成气 液混合体系，实现气液接触。它比普通鼓泡搅拌器相比，实现了气体自动吸入， 气液接触传质面积有了提高，改善了气液反应，但由于吸入机构是涡轮，转速 受到轴稳定性的限制，所以抽吸力度不够，尤其在化学反应过程中，如料液温 度达到沸点而其饱和蒸汽压接近大气压时，如气源为常压，则不能吸气。常规环流反应器是传统的鼓泡塔基础上发展起来的一种新型反应器，按结 构可以分为内环流和外环流反应器两种形式。如内环流气升式中心进气的反应 器，内部无搅拌装置，是在传统的鼓泡塔中加入导流筒构成的。当气体通过气 体分布器进入中心导流筒后，造成管内流体密度比管外低，在静压差和进入气 体的动量作用下，使液体携带气泡在反应器内形成循环流动，从而达到较好的 气液混合。环流反应器具有比较好的宏观流动，但不能提供强力剪切分散，所 以不能获得细小的气泡或气泡群。常规超重力旋转床反应器是利用转子高速旋转产生的超重力场(离心力场) 代替传统气液传质设备所处的重力场，使重力加速度"g"转变为离心力场中的离心加速度"g"，，它就不再是常数，其大小(g，=m)2)随旋转角速度co和床层结构的不同而改变，突破了重力场中"g"的限制，从而使传质过程的强化称为可能并获得重大突破，是化学设备的"晶体管"。但是，该反应器对设备加工工艺要求很 高，旋转密封的地方较多，而且密封件更换频繁，这成为超重力技术攻关点。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种自吸式内循环超重场气液反应器，兼有自吸式反 应器、环流反应器和超重力反应器的主要功能，同时克服它们的有关缺点。使 整体设备结构紧凑，加工工艺简单，性能可靠。按照本专利技术所提供设计方案，所述自吸式内循环超重场气液反应器包括反 应器容器的主体、动力转子、定子、导流筒、气体进口管、驱动机构和密封机 构，其特征在于驱动机构位于主体的上面，驱动机构的轴伸入主体内，在轴 的下端安装动力转子，在轴的外面有安装于主体上的连接管，定子安装于联接 管的下端，动力转子位于定子内，在定子的上面、连接管的外面有导流筒，在 定子的下面有气体进口管，在主体与轴的结合部设置密封机构。所述反应器容器的主体的内壁设有挡板。挡板的数量为两块或4块或6块，或6块以上。所述的定子的上部开有进液口，定子的底板上开有气体进口，气体进口与气体进口管相连，定子的周向侧面开有若干气液两相出口的定子小孔。 所述动力转子带有叶片、叶轮及外圆环，叶片的内端与叶轮相切，叶片的外端 与外圆环相连，外圆环上开有若干转子小孔，定子的周向侧面开有若干气液两 相出口的定子小孔，转子小孔在轴向上与定子小孔的位置错位。所述的动力转子和定子的安装间隙在0.5~2mm。所述导流筒的上端开有若 干个V型溢流槽。所述的驱动机构包括高速电机、连轴器、机座、测速盘、轴、 滚动轴承、轴套、联接管、四氟滑动轴承，其中高速电机利用连轴器与轴连接， 滚动轴承和四氟滑动轴承分别安装在轴的上部和下部，测速盘固定在连轴器的 下方。所述的密封机构为旋转轴密封；旋转轴密封包括填充改性的四氟乙烯油 封，或机械密封。所述容器主体包含内筒体、位于内筒体外面的夹套及位于内 筒体内壁上的若干平行于轴的挡板。本专利技术有益效果是引入了高速旋转的动力转子和定子的组合，定子结构上 有进液口和进气口，动力转子的高速旋转提供强大的动力，动力转子随直径方 向的动能增加而位能减少，从而使动力转子外围高动能的流体压力低于转子中 心低动能的压力，产生空位状态，流体由动力转子中心向转子外围流动，导致 转子中心空位，形成该区域的真空，液体和气体分别从进料口吸入，形成本装 置的自吸能力；两相流体经过动力转子带有小孔的外圆环流出，在动力转子和 定子小间隙(0.5 2mm)腔体内剪切、碾磨、撞击，由动力转子中心到该区域离 心加速度不断增大，气液两相呈现超重力场，同时分散成细小气泡，增大气液 传质面积、传质系数，提高了气液反应速率；动力转子的小孔与定子的小孔位 置错位，使得流体在动力转子和定子的间隙停留时间加长；两相流体再从定子 的小孔喷出，形成密集的小气泡在反应器容器主体由下而上流动，经挡板折流 消除容器宏观漩涡，增长了停留时间、抑制了气泡的聚并形成均匀的气液混合 体系；上升的流体经过反应后，气含量较少的液体溢流到容器液面下的流体导 流筒，提供给定子的进液口，形成液相流体的循环，导流筒的V型槽使流体剪5切力和剪切长度提高，同时导流筒可防止容器内的短路循环。通过这些机构和 作用使得气液反应在本专利技术装置实现自吸、内循环、超重力的多功能，达到提 高气液传质速率、增大气液接触面积、加快气液反应的效果。 附图说明图1为自吸式内循环超重场气液反应器结构示意图； 图2为动力转子的结构；图3为图2的俯视图； 图4为定子的结构；图5为图4的俯视图。具体实施例方式图1所示为自吸式内循环超重场气液反应器结构示意图，主要由反应器容器主体l、动力转子5、定子6、导流筒2、气体进口管7、驱动机构4和密封机 构3组成，其特征在于主体1与驱动机构4和密封机构3相连，动力转子5 与驱动机构4的轴4.9连接，并且安装在定子6内，定子6与驱动机构4的联接 管4.7相连，导流筒2与定子6相连，气体进口管7设在定子6的下部。所述容器主体1包含内筒体1.1、位于内筒体1.1外面的夹套1.2及位于内 筒体l.l内壁上的若干平行于轴4.9的挡板1.3。相关工艺管口主要有进液口 1.4、 出气口 1.5、进气口7和出液口 1.6等。反应器容器主体l内设有挡板1.3，数量 可为二块，也可四块或者六块，挡板数量可根据容器大小来确定，防止容器内 流体的漩涡形成，增大气液两相的接触时间，抑制了气泡的聚并形成均匀的气 液混合体系。图4、 5所示为定子的结构，定子6上部开有4个进液口6.1，下部定子底板6.4 上开有气体进口6.3，而周向侧面开有每排16个共4排气液两相出口的小孔6.2。 此结构形成的腔体使气液两相由各自的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自吸式内循环超重场气液反应器，包括反应器容器的主体（１）、动力转子（５）、定子（６）、导流筒（２）、气体进口管（７）、驱动机构（４）和密封机构（３），其特征在于：驱动机构（４）位于主体（１）的上面，驱动机构（４）的轴（４．９）伸入主体（１）内，在轴（４．９）的下端安装动力转子（５），在轴（４．９）的外面有安装于主体（１）上的连接管（４．７），定子（６）安装于联接管（４．７）的下端，动力转子（５）位于定子（６）内，在定子（６）的上面、连接管（４．７）的外面有导流筒（２），在定子（６）的下面有气体进口管（７），在主体（１）与轴（４．９）的结合部设置密封机构（３）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：倪邦庆，温文，蒋惠亮，刘学民，方银军，任国晓，
申请(专利权)人：江南大学，浙江赞宇科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]