一种三层自吸搅拌式反应器制造技术

本发明专利技术提供了一种三层自吸搅拌式反应器，包括反应器釜体、中空轴和集气罩，中空轴垂直设于反应器釜体内，穿设集气罩，在中空轴的上部侧壁设有进气孔，下部侧壁上设有出气孔；在中空轴上，自上而下间隔固定有上层自吸叶轮、中层搅拌桨和下层自吸叶轮；上层自吸叶轮和下层自吸叶轮均为中空多流道式叶轮，上层自吸叶轮的外侧壁与集气罩的内侧壁之间为液相入口，上层自吸叶轮与中空轴间设有气液混合入口；下层自吸叶轮上部内侧壁与中空轴紧贴密封设置，其与中空轴连接部分的内侧壁上设有进气口，进气孔与出气孔连通，在下层自吸叶轮的外侧壁上开设有进液口。本发明专利技术的自吸搅拌式反应器，可降低吸气时的临界转速，双层吸气以提高反应器整体的气含率。整体的气含率。整体的气含率。

【技术实现步骤摘要】
一种三层自吸搅拌式反应器


[0001]本专利技术属于化学工程、生物工程和环境工程
，具体涉及一种三层自吸搅拌式反应器。

技术介绍

[0002]反应器分为填充塔反应器、机械搅拌反应器、气升式反应器、气体自吸式反应器，每一种反应器都适应于不同反应类型。这些反应器被广泛用于气液接触的反应中，经过一步步的不断发展，被广泛应用于生物工程、化学工程、污水处理和冶金化工等工业中。
[0003]填充塔反应器不够灵活，传质性能较差。机械搅拌反应器和气升式反应器的传质性能好，在各种生化以及其他领域的气液接触的反应过程中被广泛应用，但操作成本高，相比于自吸式反应器来讲单位体积功率消耗更大。自吸式反应器无需气体的输送设备，未反应完全且停留在反应器内部的气体可以二次回收再次进入液相中，在工业规模的反应中更加经济实用。在这些类型的反应器中，除了自吸式反应器外，在气液接触的反应过程中，其他几种类型的反应器均需要相应的气源，而气体的输送就需要配备相应供气设备，在反应器上单独再增加了设备会使得反应器整体的安装更加复杂，功率损耗更高，出现故障的几率更大。综合这些因素，对于气液接触的反应过程中，自吸式反应器的越来越备受关注。
[0004]由于目前现有的自吸式反应器临界转速较高，在较低转速下其吸气性能差，且反应器整体的混合性能差，内部存在部分死区，不利于反应器内部微生物的反应环境，所以针对这一缺点，需要一种结构简单，且临界转速较低的、反应器整体混合性能较好的反应器。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术提供了一种三层自吸搅拌式反应器，可降低吸气时的临界转速，双层吸气以提高反应器整体的气含率，结合搅拌桨叶可提升反应器内部的整体混合性能，以适应不同类型反应的需要。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用如下的技术方案：
[0007]一种三层自吸搅拌式反应器，包括反应器釜体、中空轴和集气罩，所述中空轴垂直设于反应器釜体内，中空轴的上端通过联轴器与电机的输出轴连接，所述集气罩的上端与反应器釜体的顶盖连接，中空轴穿设集气罩，在中空轴的上部侧壁设有进气孔，在中空轴的下部侧壁上设有出气孔；在所述中空轴的外侧壁上自上而下间隔固定有上层自吸叶轮、中层搅拌桨和下层自吸叶轮，集气罩位于上层自吸叶轮的上方，且上层自吸叶轮的上端伸入集气罩内，进气孔位于上层自吸叶轮上端面的上方；上层自吸叶轮为中空多流道式叶轮，上层自吸叶轮的外侧壁与集气罩的内侧壁间隔设置，形成液相入口；上层自吸叶轮与中空轴间留有空隙，形成气液混合入口；所述下层自吸叶轮上部内侧壁与中空轴紧贴密封设置，下层自吸叶轮为中空多流道式叶轮，其与中空轴连接部分的内侧壁上开设有与其内部流道连通的进气口，所述进气孔与中空轴下部的出气孔连通，在下层自吸叶轮的外侧壁上开设有多个与其内部流道连通的进液口，上层自吸叶轮和自吸叶轮的内部流道的气液出口均位于
各自的下端面上。
[0008]进一步的，所述上层自吸叶轮包括自上而下一体成型连接的上层圆环固定部和上层圆锥台环形桨叶，所述上层圆环固定部的外径与上层圆锥台环形桨叶的上端面外径相同，且小于上层圆锥台环形桨叶的下端面外径，上层圆锥台环形桨叶的下端面为向上倾斜的倾斜面，上层自吸叶轮的内部流道设于上层圆锥台环形桨叶内，流道出口设于上层圆锥台环形桨叶的下端面上。
[0009]进一步的，所述上层自吸叶轮的内部流道个数为多个，均布在上层圆锥台环形桨叶内部，内部流道与中空轴之间的夹角为45
°
。
[0010]进一步的，在所述圆环固定部的周侧开设有多个上层自吸叶轮螺纹孔，上层自吸叶轮通过穿设上层叶轮螺纹孔的顶丝与中空轴连接。
[0011]进一步的，所述下层自吸叶轮包括自上而下一体成型连接的下层圆环固定部和下层圆锥台环形桨叶，所述下层圆环固定部的外径与下层圆锥台环形桨叶的上端面外径相同，且小于下层圆锥台环形桨叶的下端面外径，下层圆锥台环形桨叶的下端面为向上倾斜的倾斜面，下层自吸叶轮的内部流道设于下层圆环固定部和下层圆锥台环形桨叶内，进气口设有下层圆环固定部的内侧壁上，进液口设有下层圆锥台环形桨叶的外侧壁上，流道出口设于下层圆锥台环形桨叶的下端面上。
[0012]进一步的，所述下层自吸叶轮的内部流道个数为多个，均布在下层圆环固定部和下层圆锥台环形桨叶内部，下层自吸叶轮的内部流道与中空轴之间的夹角为45
°
。
[0013]进一步的，在所述下层圆环固定部的周侧开设有多个下层自吸叶轮螺纹孔，多个所述下层自吸液位螺纹孔位于下层圆环固定部内部流道的上方，下层自吸叶轮通过穿设下层叶轮螺纹孔的顶丝与中空轴连接。
[0014]进一步的，所述集气罩为直筒式中空圆柱体，通过挂耳与反应器釜体内侧顶壁连接，集气罩的内径与上层圆环固定部的外径之差为10mm
‑
20mm。
[0015]进一步的，所述中层搅拌式桨叶为下压式桨叶。
[0016]进一步的，在所述反应器釜体的竖向侧壁上设有挡板。
[0017]本专利技术的自吸搅拌式反应器，其中上层自吸叶轮和自吸叶轮工作原理为当叶轮随着轴的转动时，其流道内部液体获得动能，在叶轮作用下从出口流出，在出口处形成负压，液相与气相从上层自吸叶轮内侧与中空轴间空隙即气液混合入口被吸入叶轮内部，随着叶轮旋转不断被分散至反应器釜体内部。在保证叶轮直径一定的同时，其速度V1保持不变，通过改变α角度，可改变叶轮出口处实际液速，其关系如图4所示，其中，V1为叶尖液相水平速度，W为角速度，R为叶尖至轴中心水平距离，V为叶尖液相实际速度，因此，叶轮直径一定时，在轴相同的转速下，叶轮流道内液相速度可得到提高，其吸气临界转速可得到有效降低；下层自吸叶轮原理与上层自吸叶轮相同，不同之处在于液相进口为叶轮侧壁开口。
[0018]上层吸气方式为集气罩内部吸气，下层桨叶吸气通过中空轴内进行吸气，吸气方式均为：当叶轮随轴进行旋转时，流道内部液相获得动能，从流道向外排出，造成内部形成负压，集气罩与中空轴内部在大气压力作用下，将气体压入自吸叶轮内部。自吸叶轮通过改变流道与竖直方向角度，可提高叶轮尖端速度，有效降低吸气时的临界转速。
[0019]本专利技术中的自吸搅拌式反应器结构简单，设计的叶轮可有效减小临界转速，配合搅拌式桨叶使反应器内部整体流场达到均匀混合，且不需要外部气源，可有效降低功耗。
附图说明
[0020]图1为本专利技术所述的三层自吸搅拌式反应器的结构示意图；
[0021]图2为本专利技术所述的上层自吸叶轮的结构示意图；
[0022]图3为本专利技术所述的下层自吸叶轮结构示意图；
[0023]图4为本专利技术所述的下层自吸叶轮的工作原理示意图。
[0024]其中，1
‑
电机，2
‑
反应器釜体，3
‑
中空轴，4
‑
集气罩，5
‑
上层自吸叶轮，6
‑
中层搅拌桨叶，7
‑
下层自吸叶轮，8
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三层自吸搅拌式反应器，其特征在于，包括反应器釜体、中空轴和集气罩，所述中空轴垂直设于反应器釜体内，中空轴的上端通过联轴器与电机的输出轴连接，所述集气罩的上端与反应器釜体的顶盖连接，中空轴穿设集气罩，在中空轴的上部侧壁设有进气孔，在中空轴的下部侧壁上设有出气孔；在所述中空轴的外侧壁上自上而下间隔固定有上层自吸叶轮、中层搅拌桨和下层自吸叶轮，集气罩位于上层自吸叶轮的上方，且上层自吸叶轮的上端伸入集气罩内，进气孔位于上层自吸叶轮上端的上方；上层自吸叶轮为中空多流道式叶轮，上层自吸叶轮的外侧壁与集气罩的内侧壁间隔设置，形成液相入口；上层自吸叶轮与中空轴间留有空隙，形成气液混合入口；所述下层自吸叶轮上部内侧壁与中空轴紧贴密封设置，下层自吸叶轮为中空多流道式叶轮，其与中空轴连接部分的内侧壁上开设有与其内部流道连通的进气口，所述进气孔与中空轴下部的出气孔连通，在下层自吸叶轮的外侧壁上开设有多个与其内部流道连通的进液口，上层自吸叶轮和自吸叶轮的内部流道的气液出口均位于各自的下端面上。2.根据权利要求1所述的一种三层自吸搅拌式反应器，其特征在于，所述上层自吸叶轮包括自上而下一体成型连接的上层圆环固定部和上层圆锥台环形桨叶，所述上层圆环固定部的外径与上层圆锥台环形桨叶的上端面外径相同，且小于上层圆锥台环形桨叶的下端面外径，上层圆锥台环形桨叶的下端面为向上倾斜的倾斜面，上层自吸叶轮的内部流道设于上层圆锥台环形桨叶内，流道出口设于上层圆锥台环形桨叶的下端面上。3.根据权利要求2所述的一种三层自吸搅拌式反应器，其特征在于，所述上层自吸叶轮的内部流道个数为多个，均布在上层圆锥台环形桨叶内部，内部流道与中空轴之间的夹角为45
°
。4.根据权利要求3所述的一种三层自吸...

【专利技术属性】
技术研发人员：李辉，甘建，李干禄，陈家俊，黎兴燕，刘华宗，陈可泉，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：