用于混合液体、气体和固体材料的反应器制造技术

一种反应器(10)，包括竖直圆筒形反应器罐(11)以及同心地定位在反应器罐(11)中的竖直通流管(100)。通流管(100)包括第一圆锥形部分(110)、第一圆筒形部分(120)、第二圆锥形部分(130)和第二圆筒形部分(140)。轴流式叶轮(20)位于第一圆筒形部分(120)的下端(122)处，竖直轴杆(35)向上延伸穿过反应器罐(11)的上端部(12)。折流板装置(180)位于第二圆锥形部分(130)内，气体供应装置(170)位于通流管(100)内且位于叶轮(20)下方。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于混合液体、气体和固体材料的反应器。
技术介绍
用于混合液体、气体和固体材料的反应器可以用于直接滤取、用于处理和转化化学物质、矿物的工业处理以及用于废水处理中。在使用针对金属浓缩物(例如硫化锌浓缩物)的大气处理的直接滤取中，可以从泥矿中滤取固体物质。基于使用特定滤取反应器的直接滤取处理是制备例如电解锌的最经济的方法之一。国际申请公开号WO01/12307公开了一种底部搅动式反应器。该反应器包括竖直延伸的圆筒形反应器罐。反应器罐底部封闭，而反应器罐的上端打开。反应器罐的高度是反应器罐直径的数倍。同心的中心管定位在反应器罐中。中心管在管的上端部处具有向下收缩的圆锥形部分，并且在下端部处具有向下膨胀的圆锥形部分。中心管的下端部定位成与反应器罐底部具有一定距离。双作用叶轮定位在位于反应器罐底部上方的中心管下端处，这意味着叶轮的轴杆穿过反应器罐的封闭底部中的开口。因而，轴杆密封在所述开口中。叶轮由两个部件形成，在两个部件之间具有水平板。固定在水平板上方的弯曲叶片向下吸取中心管内的矿泥。固定在水平板下方的叶片形成直叶片式涡轮叶轮。使用管将气体给送通过反应器罐的底部至叶轮下方的位置，由此，叶轮的下部部件将气体分散成非常小的气泡，因而有助于将气体溶解在矿泥中。通过使用叶轮的弯曲叶片形成流动，弯曲叶片从中心管抽吸矿泥向下朝向反应器罐的底部。流动方向在反应器罐底部转向180度，之后，流动在反应器罐和中心管之间的空间内向上流动朝向反应器罐的上端部。中心管与反应器罐的距离处于反应器直径的0.2至1.0倍的范围内，优选处于0.3至0.5倍的范围内。中心管与围绕中心管的反应器壳体之间的表面积比低于0.1。这意味着中心管的直径和反应器罐的直径之间的比是0.32。该底部搅动式反应器具有高气体分散能力。施加至叶轮的一部分能量消耗于叶轮周围的分散动作中。美国专利4,648,973公开了一种顶部搅动式反应器。在图4所示的实施例中，该反应器包括由外部竖直反应器罐围绕的中心竖直管。在中心管的上端部处具有叶轮。在叶轮的上方、在中心管的内边缘上还具有折流板，以防止产生有害的漩涡，在叶轮下方具有整流栅格。中心管沿着中心管的整个高度具有相同的直径。外部管在反应器罐的上端部处具有加宽部分，并且在中心管的上端部上设置有分离的加宽套筒。因而，在加宽部分中流动路径的横截面面积扩大，这意味着在该加宽部分中的上升矿泥的速度减缓。这将稳定反应器罐内的矿泥水平。图6示出了其中中心管和反应器罐在反应器的上端部处包括加宽部分的实施例。因而，通过增加叶轮的直径，可以增大叶轮的效率。通过氧气供应管将氧气或者包含氧气的气体引入至位于叶轮下方的中心管内的矿泥流中。在氧气供应管的紧邻下方是节流的文氏管。沿着叶轮下方中心管的高度，彼此间隔一定竖直距离地设置多对氧气供应管和文氏管。反应器的高度是其直径的数倍。中心管的直径和反应器罐的直径之间的比处于0.4至0.85的范围内。该顶部搅动式反应器提供了适度的分散能力和相对低的能耗。施加至反应器的大部分能量用于进行矿泥再循环。在反应器罐的中部处设置有通流管(drafttube)的用于混合液体、气体和固体材料的反应器根据叶轮的位置可以分为顶部搅动式反应器和底部搅动式反应器。前述美国专利4,648,973是顶部搅动式反应器的一个示例，而前述国际申请公开号WO01/12307是底部搅动式反应器的一个示例。与顶部搅动式反应器相比，底部搅动式反应器提供了更强的气体分散。这是由于以下事实：在底部搅动式设备中，泵送的质量流率围绕叶轮再循环，而在顶部搅动设备中，大部分泵送的质量流通过通流管再循环。与顶部搅动式反应器相比，底部搅动式反应器具有高能耗和低泵送效率。因而，底部搅动式反应器适用于具有高气流速度的情况，即大量气体将被混合至流体中。另一方面，顶部搅动式反应器适于气流速度适中的情况，即适量的气体将被混合至流体中。国际申请公开号WO02/07866公开了一种用于在封闭反应器中混合气体的混合设备和方法。该反应器具有高效能，并且使用气体作为具有高含量粉末状固体的溶液中的操作助剂。目标是在反应器中获得流动，反应器使用位于反应器中心处的旋转混合装置从液体表面上方抽吸气体，并且在整个反应器容积内混合所述气体。混合设备包括位于不同高度处、同一轴杆上的至少两个叶轮。上叶轮设置有附接至轴杆的中心板、上下移动的基本上竖直的内部叶片、以及从中心板指向外部的外部翼片，外部翼片从水平方向倾斜。下叶轮设置有附接至轴杆的中心板、位于外边缘上的竖直叶片。这属于在反应器罐内完全不具有任何通流管的反应器类别。因而，不具有位于反应器罐内的通流管和反应器罐之间的矿泥的循环。同样地，在该反应器类型中，反应器罐的高度和反应器罐的直径之间的比例较低，即处于1.0至1.5的范围内。国际申请公开号WO2013/124539公开了轴流式叶轮的叶片和轴流式叶轮。叶片具有前沿、后沿、尖端和可附接至叶轮中心轮毂的根部。叶片的截面由环形轮毂和包封矩形而形成。矩形具有宽度和长度。矩形的第一短边沿着环形轮毂的直径布设，并且在环形轮毂的两侧处延伸超过轮毂直径相等的第一距离。在矩形的每个角部处具有切除部。叶片从轮毂直径的端部处起始形成扩散椎体，并且对称地扩张至矩形的长边。矩形的外角部处的切除部不对称。它们从矩形的长边处起始形成笔直的倾斜线，并且通过弯曲线终止于叶片尖端(即矩形的第二短边)。叶片还包括两个弯曲部，弯曲部将叶片分成前沿部分、中心部分和后沿部分。前沿部分相对于中心部分向下形成第一角度，后沿部分相对于中心部分向下形成第二角度。中心部分相对于水平面形成第三角度。三个部分是平坦部分。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是获得一种用于混合液体、气体和固体物质的改进型反应器。本专利技术的该目的利用根据权利要求1的用于混合液体、气体和固体物质的反应器而得以实现。反应器包括：竖直延伸的圆筒形的反应器罐，反应器罐具有上端部和封闭底部，所述反应器罐还具有直径和为直径数倍的高度，通流管，通流管在反应器罐内竖直且同心地延伸、并且支撑在反应器罐处，所述通流管具有高度、形成进口开口的开口上端部、形成出口开口的开口下端部，该通流管的上端部位于在反应器罐的矿泥的自由表面水平之下形成上部间隙的一定高度处，而通流管的下端部位于在反应器罐的底部上方形成底部间隙的一定高度处，叶轮，叶轮连接至定位在通流管内的竖直轴杆，折流板装置，折流板装置定位在叶轮下方的通流管内，以及气体供应装置，气体供应装置定位在叶轮下方的通流管内。反应器的特征在于：通流管由包括四个部分的连续结构形成，所述四个部分自上端至下端包括：朝向下端部收缩的第一圆锥形部分，所述第一圆锥形部分具有高度和锥角，第一圆锥形部分的上端形成通流管的上端，具有一定直径和高度的第一圆筒形部分，第一圆筒形部分的上端与第一圆锥形部分的下端部重合，朝向下端部收缩的第二圆锥形部分，所述第二圆锥形部分具有一定高度和锥角，第二圆锥形部分的上端与第一圆筒形部分的下端重合，具有一定直径和高度的第二圆筒形部分，第二圆筒形部分的上端与第二圆锥形部分的下端重合，第二圆筒形部分的下端形成通流管的下端，由此，作为轴流式叶轮的叶轮位于第一圆筒形部分的下端处，并且竖直轴杆同心地向本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于混合液体、气体和固体材料的反应器，所述反应器(10)包括：竖直延伸的圆筒形的反应器罐(11)，反应器罐具有上端部(12)和封闭底部(13)，所述反应器罐(11)还具有直径(D1)以及为直径(D1)数倍的高度(H1)，通流管(100)，通流管在反应器罐(11)内竖直且同心地延伸，并且被支撑(14、15)在反应器罐(11)处，所述通流管(100)具有高度(H8)、形成进口开口的开口上端部(101)、形成出口开口的开口下端部(102)，通流管的上端部(101)定位于在反应器罐(11)中的材料的自由表面水平(SL1)下方形成上部间隙(H3)的高度处，通流管的下端部(102)定位于在反应器罐(11)的底部(13)上方形成底部间隙(H2)的高度处，叶轮(20)，叶轮连接至定位在通流管(100)内的竖直轴杆(35)，折流板装置(180)，折流板装置定位在通流管(100)内、且位于叶轮(20)下方，以及气体供应装置(170)，气体供应装置定位在通流管(100)内、且位于叶轮(20)下方，其特征在于，通流管(100)由包括四个部分(110、120、130、140)的连续结构形成，所述四个部分(110、120、130、140)从连续结构的上端部(111)朝向下端部(142)包括：第一圆锥形部分(110)，第一圆锥形部分朝向第一圆锥形部分的下端部(112)收缩，所述第一圆锥形部分(110)具有高度(H4)和锥角(α1)，第一圆锥形部分(110)的上端部形成通流管(100)的上端部(101)，第一圆筒形部分(120)，第一圆筒形部分具有直径(D3)和高度(H5)，第一圆筒形部分(120)的上端部与第一圆锥形部分(110)的下端部(112)重合，第二圆锥形部分(130)，第二圆锥形部分朝向第二圆锥形部分的下端部(132)收缩，所述第二圆锥形部分(130)具有高度(H6)和锥角(α2)，第二圆锥形部分(130)的上端部与第一圆筒形部分(120)的下端部(122)重合，和第二圆筒形部分(140)，第二圆筒形部分具有直径(D2)和高度(H7)，第二圆筒形部分(140)的上端部与第二圆锥形部分(130)的下端部(132)重合，第二圆筒形部分(140)的下端部形成通流管(100)的下端部(142)，其中作为轴流式叶轮的叶轮(20)定位在第一圆筒形部分(120)的下端部(122)处，竖直轴杆(35)同心地向上延伸穿过反应器罐(11)的上端部(12)，由竖直延伸的折流板(181、182)形成的折流板装置(180)定位在第二圆锥形部分(130)内。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.30 FI 201456321.一种用于混合液体、气体和固体材料的反应器，所述反应器(10)包括：竖直延伸的圆筒形的反应器罐(11)，反应器罐具有上端部(12)和封闭底部(13)，所述反应器罐(11)还具有直径(D1)以及为直径(D1)数倍的高度(H1)，通流管(100)，通流管在反应器罐(11)内竖直且同心地延伸，并且被支撑(14、15)在反应器罐(11)处，所述通流管(100)具有高度(H8)、形成进口开口的开口上端部(101)、形成出口开口的开口下端部(102)，通流管的上端部(101)定位于在反应器罐(11)中的材料的自由表面水平(SL1)下方形成上部间隙(H3)的高度处，通流管的下端部(102)定位于在反应器罐(11)的底部(13)上方形成底部间隙(H2)的高度处，叶轮(20)，叶轮连接至定位在通流管(100)内的竖直轴杆(35)，折流板装置(180)，折流板装置定位在通流管(100)内、且位于叶轮(20)下方，以及气体供应装置(170)，气体供应装置定位在通流管(100)内、且位于叶轮(20)下方，其特征在于，通流管(100)由包括四个部分(110、120、130、140)的连续结构形成，所述四个部分(110、120、130、140)从连续结构的上端部(111)朝向下端部(142)包括：第一圆锥形部分(110)，第一圆锥形部分朝向第一圆锥形部分的下端部(112)收缩，所述第一圆锥形部分(110)具有高度(H4)和锥角(α1)，第一圆锥形部分(110)的上端部形成通流管(100)的上端部(101)，第一圆筒形部分(120)，第一圆筒形部分具有直径(D3)和高度(H5)，第一圆筒形部分(120)的上端部与第一圆锥形部分(110)的下端部(112)重合，第二圆锥形部分(130)，第二圆锥形部分朝向第二圆锥形部分的下端部(132)收缩，所述第二圆锥形部分(130)具有高度(H6)和锥角(α2)，第二圆锥形部分(130)的上端部与第一圆筒形部分(120)的下端部(122)重合，和第二圆筒形部分(140)，第二圆筒形部分具有直径(D2)和高度(H7)，第二圆筒形部分(140)的上端部与第二圆锥形部分(130)的下端部(132)重合，第二圆筒形部分(140)的下端部形成通流管(100)的下端部(142)，其中作为轴流式叶轮的叶轮(20)定位在第一圆筒形部分(120)的下端部(122)处，竖直轴杆(35)同心地向上延伸穿过反应器罐(11)的上端部(12)，由竖直延伸的折流板(181、182)形成的折流板装置(180)定位在第二圆锥形部分(130)内。2.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，反应器的尺寸如下：通流管(100)的第二圆筒形部分(140)的直径...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏吉良，M·拉特瓦科科，T·里塔萨洛，
申请(专利权)人：奥图泰芬兰公司，
类型：发明
国别省市：芬兰;FI