强化两相混合传质的装置与方法制造方法及图纸

本公开涉及强化两相混合传质的装置与方法，提供了一种强化两相混合传质的装置，该装置包括：变径管道(1)，其上分别设置了连续相进口(3)和分散相进口(4)；与变径管道(1)连接的直管道(2)，其上设置了混合物料出口(5)；设置在所述变径管道(1)的小径管道内的旋转搅拌器(6)，该旋转搅拌器(6)与所述分散相进口(4)对齐；以及分别设置在所述直管道(2)的内部前端的一级螺旋混合内件(10)，内部中端的纤维混合内件(11)和内部后端的二级螺旋混合内件(12)。还提供了一种强化两相混合传质的方法。

【技术实现步骤摘要】
强化两相混合传质的装置与方法
本公开属于流体混合设备
，具体涉及一种强化两相混合传质的装置与方法。
技术介绍
在石油化工等领域中，几种液体的混合，特别是两相的混合，经常是工业生产中的关键环节，比如萃取、乳化、酸碱中和、液体中有害物质的去除等等，液-液混合的是否均匀、传质的是否彻底往往关系到产品的生产或产品的质量。管道混合器作为一种高效混合设备，其基本工作机理是利用固定在管内的混合单元体改变流体在管内的流动状态，以达到不同流体之间良好分散和充分混合的目的。现有技术中的管道混合器主要有两种形式，一种是将管道内部设置为螺旋结构或其他结构，如中国专利CN206560803U和CN103816822B，通过连续相在管道内螺旋流动促进两相液体的混合，此种方式虽结构简单，但受限于管道的内部有限空间，螺旋结构无法使得连续相发生较大的搅动和分散，进而分散相与连续相的混合不够充分，并且存在流动混合死角，易造成分散相的极大浪费。另一种是在管道内设置旋转轴，如中国专利申请CN105396482A和中国专利CN101185860B，利用电机带动旋转轴的旋转来搅动连续相，进而促进连续相与分散相的混合，这种混合方式往往混合的较为充分均匀，但是旋转轴依靠电动设备带动旋转，不仅需构建较为复杂的动力设备，而且造价较高，耗能大，极大的增加了生产处理的成本。基于以上的情况，本领域急需开发一种结构简单、高效、能够低成本地实现充分混合传质的装置与方法。
技术实现思路
本公开提供了一种新颖的强化两相混合传质的装置与方法，解决了现有技术中混合器存在两相流体混合不充分、传质不彻底的技术难题。一方面，本公开提供了一种强化两相混合传质的装置，该装置包括：变径管道，其上分别设置了连续相进口和分散相进口；与变径管道连接的直管道，其上设置了混合物料出口；设置在所述变径管道的小径管道内的旋转搅拌器，该旋转搅拌器与所述分散相进口对齐；以及分别设置在所述直管道的内部前端的一级螺旋混合内件，内部中端的纤维混合内件和内部后端的二级螺旋混合内件；其中，所述变径管道侧方设有相切的侧进管道，侧进管道与所述分散相进口连通；变径管道的小径管道与所述连续相进口连通，变径管道的大径管道与所述直管道连通。在一个优选地实施方式中，所述变径管道与所述直管道通过法兰螺栓连接。在另一个优选地实施方式中，所述旋转搅拌器由轴套和扇形叶片组成，扇形叶片与轴套之间呈30-60°倾角，并沿圆周均匀排列，扇形叶片的数量设为2-6个。在另一个优选地实施方式中，所述扇形叶片与轴套之间呈45°倾角，扇形叶片的数量设为3个。在另一个优选地实施方式中，所述旋转搅拌器安装在支撑架上，并通过顶头将其固定；支撑架焊接在变径管道内，同时在旋转搅拌器与支撑架之间设有耐磨套筒。在另一个优选地实施方式中，所述一级螺旋混合内件和二级螺旋混合内件分别为正螺旋叶片和反螺旋叶片，其上均匀开孔，孔直径为2-8mm，并焊接在直管道内；正螺旋叶片和反螺旋叶片的长度为1D-3D，其中，D为直管道直径。在另一个优选地实施方式中，所述一级螺旋混合内件和二级螺旋混合内件选自SK、SX、SL、SV和SH型静态混合器中混合单元的一种或两种；孔直径为5mm。在另一个优选地实施方式中，所述纤维混合内件的孔隙率为0.7-0.9，纤维材料为亲分散相纤维，纤维直径为0.1-0.2mm，所述纤维混合内件的长度为0.5D-2D，其中，D为直管道直径。在另一个优选地实施方式中，所述纤维混合内件的孔隙率为0.85，纤维直径为0.12mm；所述纤维材料包括不锈钢金属纤维、玻璃纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维和聚四氟乙烯纤维。另一方面，本公开提供了一种强化两相混合传质的方法，该方法包括以下步骤：(a)连续相经连续相进口流入变径管道后，直接冲击其中的螺旋搅拌器的叶片以使叶片旋转，同时旋转的叶片反过来对经分散相进口切向进入变径管道的分散相进行剪切破碎，两相混合液在叶片的旋转搅拌下混合和传质；以及(b)步骤(a)中得到的混合后的两相依次经过置于与变径管道连接的直管道内的一级螺旋混合内件、纤维混合内件和二级螺旋混合内件以强化分散混合效果，使得两相进一步混合和传质。有益效果：本专利技术的装置通过法兰螺栓连接，易于拆装和检修，可以根据流体介质的情况，随时更换螺旋混合内件的形式。同时，将旋转搅拌混合、纤维切割混合、螺旋紊流混合三种混合方法结合起来，可极大地提高液-液混合的分散度，强化混合传质效果。本专利技术的装置仅利用内部结构，无需外加动力设备，结构简单，成本低，效率高，适用于石油、环保、化工、制药、食品等多个领域。附图说明附图是用以提供对本公开的进一步理解的，它只是构成本说明书的一部分以进一步解释本公开，并不构成对本公开的限制。图1是根据本公开的一个优选实施方式的强化两相混合传质的装置的立体结构示意图。图2是根据本公开的一个优选实施方式的强化两相混合传质的装置的剖面示意图。图3是根据本公开的一个优选实施方式的旋转搅拌器的立体结构图。图4是根据本公开的一个优选实施方式的旋转搅拌器的主视结构图。图5是根据本公开的一个优选实施方式的支撑架的立体结构图。图6是根据本公开的一个优选实施方式的耐磨套筒的立体结构图。图7是根据本公开的一个优选实施方式的顶头的立体结构图。图8是根据本公开的一个优选实施方式的正螺旋叶片的正视结构图。图9是根据本公开的一个优选实施方式的正螺旋叶片的左视结构图。具体实施方式为了使本专利技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本申请的专利技术人经过广泛而深入的研究，针对现有技术中混合器存在两相流体混合不充分、传质不彻底的技术难题，通过在混合器管道内设置旋转搅拌器、一级螺旋混合内件、纤维混合内件和二级螺旋混合内件，充分利用旋转搅拌器扇形叶片的旋转搅拌混合、螺旋混合内件螺旋叶片的正反向螺旋混合和纤维内件的分割混合传质，使得进入该装置的连续相与分散相能够混合地更加充分均匀，并达到彻底传质的效果，从而解决了现有装置液-液混合不均匀、传质效果不佳的技术问题，并且该装置无需增加额外动力，结构简单，效率高，安装、更换、维修简单，可在石油、环保、化工、制药、食品等多领域推广。在本公开的第一方面，提供了一种强化两相混合传质的装置，该装置包括：变径管道，其上分别设置了连续相进口和分散相进口；与变径管道连接的直管道，其上设置了混合物料出口；设置在所述变径管道的小径管道内的旋转搅拌器，该旋转搅拌器与所述分散相进口对齐；以及分别设置在所述直管道的内部前端的一级螺旋混合内件，内部中端的纤维混合内件和内部后端的二级螺旋混合内件；其中，所述变径管道侧方设有相切的侧进管道，侧进管道与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种强化两相混合传质的装置，该装置包括：/n变径管道(1)，其上分别设置了连续相进口(3)和分散相进口(4)；/n与变径管道(1)连接的直管道(2)，其上设置了混合物料出口(5)；/n设置在所述变径管道(1)的小径管道内的旋转搅拌器(6)，该旋转搅拌器(6)与所述分散相进口(4)对齐；以及/n分别设置在所述直管道(2)的内部前端的一级螺旋混合内件(10)，内部中端的纤维混合内件(11)和内部后端的二级螺旋混合内件(12)；/n其中，所述变径管道(1)侧方设有相切的侧进管道，侧进管道与所述分散相进口(4)连通；变径管道(1)的小径管道与所述连续相进口(3)连通，变径管道(1)的大径管道与所述直管道(2)连通。/n

【技术特征摘要】
1.一种强化两相混合传质的装置，该装置包括：
变径管道(1)，其上分别设置了连续相进口(3)和分散相进口(4)；
与变径管道(1)连接的直管道(2)，其上设置了混合物料出口(5)；
设置在所述变径管道(1)的小径管道内的旋转搅拌器(6)，该旋转搅拌器(6)与所述分散相进口(4)对齐；以及
分别设置在所述直管道(2)的内部前端的一级螺旋混合内件(10)，内部中端的纤维混合内件(11)和内部后端的二级螺旋混合内件(12)；
其中，所述变径管道(1)侧方设有相切的侧进管道，侧进管道与所述分散相进口(4)连通；变径管道(1)的小径管道与所述连续相进口(3)连通，变径管道(1)的大径管道与所述直管道(2)连通。


2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述变径管道(1)与所述直管道(2)通过法兰螺栓连接。


3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述旋转搅拌器(6)由轴套和扇形叶片组成，扇形叶片与轴套之间呈30-60°倾角，并沿圆周均匀排列，扇形叶片的数量设为2-6个。


4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述扇形叶片与轴套之间呈45°倾角，扇形叶片的数量设为3个。


5.如权利要求1和3-4中任一项所述的装置，其特征在于，所述旋转搅拌器(6)安装在支撑架(9)上，并通过顶头(7)将其固定；支撑架(9)焊接在变径管道(1)内，同时在旋转搅拌器(6)与支撑架(9)之间设有耐磨套筒(8)。


6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述一级螺...

【专利技术属性】
技术研发人员：白志山，鲁朝金，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：上海;31