球型双向旋转全混流非均相反应装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及固体和液体共存且密度相仿、反应物为不互溶的液相反应过程的非均相反应体系，克服了现有搅拌装置中存在的传质、传热不均匀的问题。包括反应器、搅拌器、电机和控制器，搅拌器贯穿于反应器内，反应器呈球型，搅拌器与电机之间通过齿轮装置相连接，齿轮装置连接到反应器上，搅拌器的两端连通并固定有循环液进出装置，循环液进出装置通过循环泵、热储液槽和冷储液槽经阀门对应连通形成回路，热储液槽内设有与控制器连接的热储液槽电加热器和控温装置。搅拌器上设有旋转导电装置，旋转导电装置与测温点电连接。本发明专利技术的反应器内部传质效果良好，反应器采用双向旋转全混流使搅拌充分，保证了反应器内温度和浓度的均一性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及固体和液体共存且密度相仿、反应物为不互溶的液相反应过程的非均相反应体系，尤其涉及一种球型双向旋转全混流非均相反应装置。
技术介绍
搅拌是化学反应中常用的增强传热和传质效果的手段，涉及搅拌的化学反应非常多，其反应器形式也各不相同，比如生物质制取燃料乙醇过程中的水解反应装置。最早的生物质制取燃料乙醇的方法是利用酸作为催化剂，将生物质中的半纤维素和纤维素水解为可发酵单糖，然后再利用酵母进行发酵制取乙醇。酸水解是一种反应快速、水解强度高的生物质处理方法，但是该方法的反应温度较高，所生成的单糖在高温的酸性环境中容易发生降解，造成糖损失。随着生物技术的不断进步，以及人们对环境保护和能源消耗方面的关注，酶水解生物质技术得到了快速的发展。传质过程是酶水解反应过程中的核心步骤，如何提高传质效率是关乎酶水解率的重要因素。除了酶水解反应自身反应速率较慢以为，造成其水解效率低的主要原因反应过程中酶分子与纤维素接触不够充分。这主要是因为生物质颗粒的密度与酶溶液密度相仿，在反应过程中，部分生物质颗粒会漂浮在水溶液上方。另外，生物质颗粒在吸水后粘度增力口，由于搅拌的原因很容易粘附于反应器及搅拌轴的上方，与反应介质隔离，造成生物质原料反应不完全。
技术实现思路
本专利技术针对固体和液体共存且密度相仿的多相反应过程、反应物为不互溶的液相反应过程的非均相反应体系，提出一种球型双向旋转全混流非均相反应装置，克服了现有搅拌装置中存在的传质、传热不均匀的问题。为达到上述目的，本专利技术采取以下的技术方案球型双向旋转全混流非均相反应装置，包括反应器、搅拌器、电机和控制器，其中电机与控制器电连接，搅拌器贯穿于反应器内，在反应器上设有加出料口。反应器呈球型，搅拌器由连通的中空管组成与球型反应器相匹配的圆形状，搅拌器与电机之间通过齿轮装置相连接，齿轮装置连接到反应器上，反应器还设有测温点和保温层加热器。搅拌器的两端连通并固定有循环液进出装置，循环液进出装置通过循环泵、热储液槽和冷储液槽经阀门对应连通形成回路，热储液槽内设有与控制器连接的热储液槽电加热器和控温装置。搅拌器上设有旋转导电装置，旋转导电装置与测温点电连接，保温层加热器、热储液槽电加热器、旋转导电装置分别与控制器对应电连接。上述加出料口是对反应装置进行反应前加料和反应后出料使用，其前端与反应器内连通，末端采用球阀进行密封，打开球阀进行加料和出料操作；反应器与搅拌器之间机械密封为动密封装置，可以满足在较高的温度下工作，并且动密封装置还具有结构简单，维护容易的特点；测温点可以设置在反应器内，也可以设置在保温层加热器上，保温层加热器中包含电加热装置和保温材料，在为反应器加热的同时可以有效地控制热损失，反应器内的测温点和保温层上的测温点均配备常规的热电偶，可以将温度信号转换为电信号传输至控制器；旋转导电装置由若干导电滑环组成，承载信号和电传输的功能，旋转导电装置作为控制器与反应器的中间信号传输装置，可以传输温度信号至控制器并从控制器返回用于控制热储液槽电加热器和保温层加热器进行加热的电信号；热储液槽电加热器实现对循环液的加热，通过循环泵、阀门调节循环液在循环体系中的流速，循环液作为导热液可为水、导热油等惰性液体，可以根据反应装置所进行反应的温度不同来更换导热液，与反应温度匹配的导热液在反应过程中流过搅拌器内，还可以起到对反应体系加热的作用。循环液进出装置包括中空腔，中空腔与搅拌器连通，中空腔的两端分别依次设有充满填料的填料仓、压套和法兰。上述反应装置的工作原理如下由控制器来设定热储液槽电加热器、保温层加热器的温度，对反应器进行预热以及对循环液进行加热，通过反应器的测温点反馈的温度信号经旋转导电装置传输到控制器并从控制器返回控制保温层加热器的电信号从而使保温层加热器通电对反应器加热，同时通过热储液槽内的控温装置反馈的温度信号传输到控制器从而控制热储液槽电加热器对循环液进行加热以达到适合反应的温度。控制器设有控温仪表，控温仪表均为程序升温，可以控制升温速率；控制器还设有温度补偿装置可以准确地测定反应器内各部位的温度，保证了反应器内温度的均一性；通过控温仪表和温度补偿装置分别与球型反应器上的测温点和保温层加热器以及热储液槽内的热储液槽电加热和控温装置相连接来组成完整的控温系统。由电机带动搅拌器和齿轮装置旋转，通过齿轮传动带动反应器旋转。控制器还设置有调节电机转速的变频器，通过变频器来调节搅拌器的转速，齿轮装置设置有通过调节齿轮变换的调节器，通过调节器来调节反应器的转向和转速，在变频器和调节器的作用下可以调节反应器与搅拌器之间的相对转向和转速，由此可以根据不同反应情况的要求对反应器和搅拌器的旋转情况进行调节，达到搅拌均匀的目的。本专利技术相比现有的反应装置具有以下优点(I)结构简单易于操作，适合在大型商业化生产中应用；(2)反应器加热方式独特，并且反应器与反应物料间具有良好的传热效果及温和的加热方式，可以避免局部过热造成生物分子失活；(3)反应器内部传质效果良好，有效地提闻了反应效率；(4)反应器采用双向旋转全混流的形式，搅拌充分，反应器内没有死角，保证了反应器内温度和浓度的均一性。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是图1中循环液进出装置的结构示意图。附图标记说明1_加出料口 ；2_保温层测温点；3_反应器内测温点；4_保温层加热器；5_循环液进出装置；6-支架；7_旋转导电装置；8_动密封装置；9_保温层；10_压力表；11-齿轮装置；12-传动电机；13-控制器；14-热储液槽；15-循环泵；16-热储液槽电加热器；17_球体连接法兰；18_冷储液槽；19—热循环液阀门；20—冷循环液阀门；21_加热搅拌器；22-球型反应器；23-热循环液入口阀门；24_冷循环液入口阀门；25_中空腔；26—压套；27-填料仓；28-填料；29-法兰；30_管线；31_夹套加热器连线；32_循环液入孔；33_循环液出孔；34_热储液槽测温点。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本
技术实现思路
作进一步说明。本专利技术中所涉及的球型双向旋转全混流非均相反应装置，不局限于单纯的生物质原料预处理/水解，对于其他反应体系中应用的形式类似的反应装置也属于本专利技术的范畴。如图1所示，本专利技术包括球型反应器22、控制器13、循环液进出装置5、旋转导电装置7、热储液槽14、冷储液槽18、循环泵15、加热搅拌器21、齿轮装置11和传动电机12。球型反应器22由球体连接法兰17连接而成，球型反应器22设有加出料口1、压力表10、保温层9、反应器内测温点3和保温层测温点2，保温层9中上设有保温层加热器4。支架6用于支撑反应装置，加热搅拌器21贯穿于球型反应器22内，加热搅拌器21由连通的中空管组成与球型反应器22相匹配的圆形状，球型反应器22与加热搅拌器21之间设有动密封装置8，以保证相对旋转过程中没有反应物料泄露。加热搅拌器21与传动电机12之间通过齿轮装置11相连接，齿轮装置11连接到球型反应器22上。热储液槽14内设有与控制器13连接的热储液槽电加热器16和控温装置(即热储液槽测温点34)，控制器13设有控温仪表和温度补偿装置，控温仪表和温度补偿装置分别与球型反应器22上的反应器内测温点3、保温层测温点2和保温层加热器4以及热储液槽1本文档来自技高网...

【技术保护点】
球型双向旋转全混流非均相反应装置，包括反应器、搅拌器、电机和控制器，其中电机与控制器电连接，搅拌器贯穿于反应器内，在反应器上设有加出料口，其特征是：所述反应器呈球型，搅拌器由连通的中空管组成与球型反应器相匹配的圆形状，搅拌器与电机之间通过齿轮装置相连接，齿轮装置连接到反应器上，反应器还设有测温点和保温层加热器；搅拌器的两端连通并固定有循环液进出装置，循环液进出装置通过循环泵、热储液槽和冷储液槽经阀门对应连通形成回路，热储液槽内设有与控制器连接的热储液槽电加热器和控温装置；搅拌器上设有旋转导电装置，旋转导电装置与测温点电连接，保温层加热器、热储液槽电加热器、旋转导电装置分别与控制器对应电连接。

【技术特征摘要】
1.球型双向旋转全混流非均相反应装置，包括反应器、搅拌器、电机和控制器，其中电机与控制器电连接，搅拌器贯穿于反应器内，在反应器上设有加出料口，其特征是所述反应器呈球型，搅拌器由连通的中空管组成与球型反应器相匹配的圆形状，搅拌器与电机之间通过齿轮装置相连接，齿轮装置连接到反应器上，反应器还设有测温点和保温层加热器；搅拌器的两端连通并固定有循环液进出装置，循环液进出装置通过循环泵、热储液槽和冷储液槽经阀门对应连通形成回路，热储液槽内设有与控制器连接的热储液槽电加热器和控温装置；搅拌器上设有旋转导电装置，旋转导电装置与测温点电连接，保温层加热器、热储液槽电加热器、旋转导电装置分别与控制器对应电连接。2.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：亓伟，王琼，庄新姝，袁振宏，许敬亮，张宇，王闻，余强，
申请(专利权)人：中国科学院广州能源研究所，
类型：发明
国别省市：