一种混合器制造技术

一种混合器，包括依次相连的套管式进料接头（９）、混合管（４）、混合室（５）和出口管（６），进料接头（９）包括外管（７）和处于外管中的内管（１），内管（１）的出口处安装有喷嘴（３）。本实用新型专利技术提供的混合器用于硅溶胶生产，可以实现连续生产，简化生产工艺，减少凝胶生成，且所得硅溶胶胶凝时间长。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种液体与液体混合的设备。
技术介绍
裂化催化剂生产中使用的一种硅溶胶是通过将无机酸和水玻璃接触反 应的方法制得的，然而水玻璃和无机酸反应生成硅溶胶的反应条件比较苛 刻，只有水玻璃和无机酸的比例合适才能生成硅溶胶，否则可能形成硅凝 胶，因此水玻璃和无机酸的混合速度和混合效果影响硅溶胶的质量。目前 这种硅溶胶通常通过机械搅拌或高速混合泵进行制备，例如美国专利US3867308报道了 一种珪溶胶的制备方法，先将部分水玻璃溶液加入搅拌 釜中，快速加入无机酸溶液，然后分两批加入剩余的水玻璃溶液，这种方 法加料速度必须很快，否则容易形成硅凝胶或部分凝胶块，影响产品质量， 并且制备过程复杂，不容易控制，不能连续生产。美国专利US3957689报 道的硅溶月交制备方法是将水玻璃溶液和无机酸溶液同时用泵送入高速搅拌 混合器中快速混合制备硅溶胶，这种制备方法需要高速搅拌设备，设备和 操作成本高，能耗高。美国专利US4946814报道了一种硅溶胶的制备方法， 将水玻璃溶液和无机酸溶液同时用泵送入高速剪切混合泵中快速混合制备 硅溶胶，这种方法需要高速剪切混合泵，设备投资高，能耗较高，而且设 备比较复杂。工业生产中将两种液体物料混合常常使用静态混合器，为了增加混合 效果，静态混合器内部常常设有复杂的内构件，以增强混合效果，但是由 于水玻璃和无机酸混合反应生产硅溶胶过程中容易在静态混合器的构件中 形成凝胶而造成堵塞反应器，因此这种带内构件的混合器不适于硅溶胶生 产。朱锡锋在中国科学技术大学学报第28巻第5期(1998年10月)第605 页"水力式静态混合器的设计与数值模拟"中提出了采用改变流道的流速 分布的方式来促进液体混合的方案，但是由于硅溶胶制备的特殊性，这种 混合器用于硅溶胶生产仍然会形成凝胶。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种适用于硅溶胶制备的混合本技术提供的混合器包括依次连接的套管进料接头、混合管、混合室和出口管；其中套管进料接头包括外管和处于外管中的内管，内管出口处安装有喷嘴，内管通过喷嘴与外管、混合管相通。本技术混合器用于硅溶胶生产， 一股物料通过内管进入，另外一 股物料通过外管进入，优选，水玻璃通过内管进入，无机酸通过外管进入，水玻璃溶液通过水玻璃入口经过喷嘴以较高速度进入混合管，高速的水玻 璃流体与周围低速的无机酸流体之间的界面上产生高剪切力，从而形成大量旋涡，这些漩涡迅速向四周扩散，又把更多的液体巻进漩涡中来，从而 得到混合。在混合管内经过初步混合的流体进入混合室内进一步混合。混 合管内的流体进入混合室，管径突然扩大，流体进一步形成涡流，使得水 玻璃和无机酸进行充分地接触混合，混合效果理想。根据生产能力的不同可以选用不同尺寸，水玻璃在内管流速优选为0.1-1.5m/s，更优选为 0.3-1.0m/s;无机酸在外管种的流速优选为0.1-1.5m/s,更优选为0.3-1.0m/s; 喷嘴出口平均流速优选为ll-20m/s，优选为12-18m/s;混合管平均流速优 选0.3-2m/s，更优选0.4-1.Om/s;混合室平均流速优选为0.01-0.2m/s，更优 选为0.02-0.1m/s;硅溶胶出口流速为0.2-1.5m/s,优选为0.3-1.Om/s。也可 以根据产量选用多个混合器并联生产。本技术提供的混合器无机械传动装置，混合管和混合室内无任何 内构件，结构简单，能耗低，不会发生堵塞现象。本技术提供的混合 器用于制备硅溶胶，能够连续地获得稳定的硅溶胶，不易形成凝胶或凝胶 块，形成的硅溶胶可以较长时间保持稳定。附图说明图1为本技术的一种具体实施方式的装配示意图。图2为本技术套管进料接头的剖视图。图3为本技术一种喷嘴的结构示意图。图4为本本技术第二种实施方式的装配图。图5为本本技术第三种实施方式的装配图。具体实施方式本技术提供的混合器中，所述的喷嘴可以是能够使内管中的流体 在混合管中分散的任何喷嘴。本专利技术优选一种锥形喷嘴，如图3所示，该喷嘴包括喷嘴进口 31、喷嘴体32和喷嘴出口33,喷嘴进、出口的截面的 圓心位于喷嘴的轴线上，其中喷嘴进口 31和喷嘴出口的流通面积之比优选 为2:1 200:1，进一步优选为7:1 ~ 100:1,更优选为12:1 ~ 60:1,锥角为5-175 度，优选为30-120度。喷嘴可以通过焊接或螺紋连接的方法与内管相接， 也可以与内管做成一体。本技术提供的一种实施方式如图1所示，该混合器包括套管进料 接头9,该套管进料接头9包括内管1、外管7、外管进料口 2和喷嘴3, 外管7的出口与混合管4的进口连接，混合管4的出口与混合室5的进口 连接，混合室5的出口与物料出口管6连接；其中内管1、外管7、喷嘴3， 混合管4、混合室5、出口管6的横截面均为圓形，内管和外管最好轴心相 同，即为同心套管；混合管4为直管，其内径与外管7的内径相同；混合 管4长度(从喷嘴出口到混合管出口 )与混合管入口的直径之比为3-20， 优选3~10,更优选为5。混合室由进料锥体51、混合室直管段52、出料 锥体53组成，混合室直管段52的直径大于混合管4和出口管6的直径， 混合室直管段52的直径与混合室进口的直径之比优选为1.5 10。混合室5 长度与混合室直管段直径之比为1-6，优选1.5-3。外管和内管的流通面积 之比为0.07:1-15:1，优选为0.3:1-3:1。混合室的进料锥体51的长度与混 合室直管段52的长度之比为1:0.5 ~ 1:5，优选为1:1 ~ 1:2.5，锥体部分的锥 角为5-175度，优选为40~120度；混合室出料锥体53的长度与混合室直 管段52的长度之比为1:0.5-1:5,优选为1:1-1:2.5锥体部分的锥角为 5-175度，优选为40 ~ 120度，混合室的直径是指混合室直管段52的直径。 两个锥体的长度最好相等，有利于提高混合效果。优选的套管式进料接头 内管1的内径为5~50mm,更优选为10 ~ 40mm;喷嘴出口直径为3~ 15mm,外管的内径为20~80mm，喷嘴锥角为35 50度，混合管4进口 的直径与外管7出口的直径相同，混合管长度与其进口直径之比为5;混 合室直管段52的直径与混合室进口直径之比为3 5:1，进口锥体51与直管 段52长度之比和出口锥体53与直管段52的长度之比分别为0.6:1 1.2:1， 直管段长度与直管段直径之比为0.8:1 1.2:1。本技术提供的第二种实施方式如图4所示，该实施方式是第一种 实施方式的一种变形，与第一种实施方式的区别在于混合管4不同。该实 施方式的混合管4的进口与外管7相连，其直径沿着轴向缩小，形成一个 喉部41,然后其直径逐渐扩大，其出口与混合室5的进口相连，喷嘴3的出口 33位于喉部41的前方。喷嘴出口 33离喉部41的距离应保证外管流 体能够从喷嘴的周边流过，优选喷嘴出口 33的边缘与混合管壁形成的环隙 的截面积与外管流体的流通截面积大约相等。喉部的直径与混合管进口直 径的比值优选为0.01 ~ 0.5 ，混合管的入口与喉部形成锥形，其锥角(入口锥 角)为5-175度，喉部与混合管的出口形成锥形，其锥角(出口锥角)为5-60 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合器，其特征在于，所述混合器包括依次相连的套管式进料接头（９）、混合管（４）、混合室（５）和出口管（６），进料接头（９）包括外管（７）和处于外管中的内管（１），内管（１）的出口处安装有喷嘴（３）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：严加松，田辉平，龙军，张万虹，王振波，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]