形成受控涡流和再循环气体的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及在装有液体或液体悬浮体和固体悬浮体的反应器（１，１５）中形成受控涡流并从而形成再循环气体的一种方法，反应器中还输入有气体，从而用搅拌器（４，１７，１８）和导流板（６，１７，１９）使液体作涡流运动。使用可调导流板（６，９）在反应器中的搅拌轴外形成至少两个涡流（１０），从而把气体从悬浮液表面吸入液相中。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及搅拌反应器，特别涉及把气体用作化学反应助剂的高效反应器。在所述反应器中，防止形成单一涡流，不装导流板的反应器一般都会形成这种单一涡流，它主要形成在位于反应器中部的搅拌器件的转动轴周围并常常一直伸展到搅拌器件处。这种涡流的有效的吸气性在本专利技术中得以保持，但同时确保获得好几个涡流，它们受到控制并且不伸展到搅拌器件近旁。本专利技术装置包括装在反应器内部的可调导流板，用这些导流板可在反应器中形成若干受控涡流，从而把气体从液体表面吸入液相中。搅拌反应器正常情况下有装在反应器壁体上的导流板。通常有四块导流板，其目的是消除比方说中央的吸气涡流，中央的吸气涡流常常被看成是有害的。当比方说要氧化反应器中的溶液时，一般把空气或氧之类的氧化气体送入分散设很大的搅拌器件的有效空间中。若该气体为空气，把空气从上方液体表面吸回溶液中的做法是不实际的，有时甚至是不可取的，因为此时溶液中的氮含量只会增加。另一方面，若该氧化气体为氧，则使它重新进入循环在经济上是有利的。因此可如上所述也即使用分散搅拌器件来实现氧化，但除此之外，最好以这种或那种方式把未经反应的氧从上方液面吸回到溶液中。若该反应器为圆筒形，垂直放置，则可通过一装在反应器圆筒部分的中心轴线的一轴使搅拌器件转动，如果反应器的有效容量使得有待搅拌的液体的高度大致等于反应器直径，则在该轴底端装上一个搅拌器一般已足够，搅拌器功效的力和力的方向决定于搅拌器的类型和形状。有些搅拌器的几乎全部输出都消耗在循环和运送有待搅拌的溶液上。反应过程通常需要进行搅拌，而该搅拌是由强大的涡流和充分的循环构成。若有效容量大到溶液高度为反应器直径的一倍半至2倍或更大，则常常需要在其顶部放置几个以合适间距隔开的搅拌器。从而可在同一轴上设置不同类型的搅拌器。在一些现有反应器中，使用四个位于反应器壁体上的导流板来防止在中心轴上旋转的上述常常是有害的强大气体涡流。在导流板的靠近壁体一侧常常留出一流动孔，以便比方说防止聚积固体粒子。在先有技术中，还已知有其它类型的导流板结构，它们都可用来防止吸气涡流，或防止甚至被看成是有害的涡流。美国专利4,800,017叙述一种装置，其中，空气通过轴送至一分散搅拌器、一转子，导流板则装在转子近旁，以便加强其分散度。还已知，当在反应器中加上阻碍旋转的导流板时，搅拌器所需功率增大。在芬兰专利说明书77,384中，导流板设计成螺旋形，其目是要获得以最小功率获得最大搅拌效果的导流板结构。另一种现有技术是使用所谓的下吸原理从溶液表面抽吸气体。美国专利说明书4,454,077叙述了一种装置，其中，为了通过中心管向下泵送气体，使用了形如双头螺丝那样的搅拌器，该装置还包括上部和下部导流板。美国专利说明书4,328,175介绍了一种相似类型的装置，但中心管的顶端做成锥形。另一方面，在芬兰专利91,365中，专门要防止形成泡沫和涡流以及防止从表面抽吸气体。为此，使用了沿径向输送的搅拌器以及具有翼型形状、并只伸展到反应器顶部的导流板。在这些现有应用中，或是为了消除涡流，即使液体表面稳定；或是相反，为了加强在搅拌器轴上形成的强大中心涡流，即更强烈地把气体吸入溶液。在后面这种情况中，由强大的中心涡流吸进的气体进入搅拌器。这种强大而大量的气体涡流虽然有时可很有效地把来自表面气体进入液体中，但在一定的气体流量下，搅拌器的工况变慢，因为该搅拌器开始在大气泡中转动。此时，随着功率变弱，涡流也变弱，气体抽吸作用下降。但是，以上述方式产生的涡流不受控制，若该涡流一直伸展到搅拌器，就会造成很大的功率变动并从而损坏设备。本专利技术用在反应器中形成受控涡流的新方法和装置是基于对各导流板的配置，其目的是消除上述现有结构的缺点、在反应器中以更有效、运行更安全的新方式把气体从液体或液体悬浮液和固体的表面吸入液相，同时对搅拌来说获得一有效的流场，从而更高地利用气体。本专利技术装置包括可调地安装在反应器内的导流板，这些导流板足够高，以便形成有效的涡流。本专利技术最根本的新颖性从下文的权利要求中明显看出。按照本专利技术，最好通过把受控一定量的气体送入搅拌器的有效空间以及用若干强大涡流从上方液体表面抽吸气体而使液体或液体加上主要为粉末状的固体之类在要搅拌的反应器相互发生接触。若为氧化，反应气体就是含氧气体、空气或最好是氧。本方法的优点比方说在用纯氧进行氧化时变得十分明显，因为此时在从液相表面进行抽吸时，惰性气体、主要是氮在液相中并不增加，在这种情况下，为了回收所有被利用的气体，最好在反应器顶部采用封闭式气体空间。在要精确、有效使用馈入气体的其它场合情况也复如此。作为例子，可举出使用其它气体、比方说氢气和二氧化碳的反应器。所术反应可以比方说直接从带有金属的溶液中产生金属粉末或把溶液中某一成份从一种状态还原到另一种状态。作为后一种情况的一个例子，可举出铬(V1)，它对环境有害，因而要还原，所使用的还原剂常常是上述的SO2气体。在使用硫化氢之类的有毒气体时，必须消耗掉所有气体。此时最好使用气体能从气体空间再循环到溶液中的反应器。在还有一些情况中，目的是用惰性气体稀释反应气体。所述反应可以是比方说上述以硫化氢进行的硫化沉淀反应，此时，可通过加入诸如氮之类的惰性气体来增加对沉淀反应的选择性。此时用隋性气体氮稀释时所使用的硫化氢，从而避免强烈的局部沉淀，此局部沉淀往往也同时沉淀出不符合要求的溶液成分。本专利技术还包括气体空间畅开的那类反应器，这类反应器可用来对溶液或沉淀浆充气。通过副涡流，反应器把新鲜空气吸到溶液中，从而改变其空气含量，同时用过的空气在上升气泡中分离表面后逸入反应器空间。这类反应器可用来比方说在进行下一步之前除去气体处理后的最终废气。另一种可能性是用空气进行氧化；此时在无法使用高压或鼓风空气的情况下可不需要使用单独的空气输送装置。本专利技术方法和装置的最明显优点是它的可控性。首先，输入反应器内含物中的反应气体量正好是搅拌器在不损失搅拌所需功率的条件下所容许的量。其次，从反应器的液面吸入的气体并不立即大量地引到搅拌器附近而恶化受控的搅拌效果，按照本专利技术，由于形成若干受控涡流，因此液相和从液体表面吸入的气体由于这些狭小的涡流所形成很大表面。而且，分布抽吸涡流就起作用结果抽吸涡流是电交替起抽吸作用和“乳化”作用的副涡流所组成。产生涡流的一个前提是使反应器中的液体发生转动。若反应器中根本没有导流板，就会在反应器的中心轴上形成上述的强大气体涡流，该涡流由于具有足够的转动能量而会一直延伸到引起液体转动的搅拌器处。该搅拌器会在径向向全部或部分地引起液体流动。在反应器靠外部位上设置两个或多个、最好是至少四个径向导流板就可防止形成中心涡流。若把导流板向中央移动，至少是部分地更靠近中心轴，同时在导流板与反应器壁体之间留出一使流体转动的孔，就可在靠近导流板部位获得一抽吸液体表面空气的强大涡流。除此之外，至少一部分导流板可以放置在搅拌器与液体表面之间的区域内。适当调正导流板的形状，就可提高导流板所形成涡流的效果。本专利技术的基本点是，安装并使用了对形成涡流来说具有足够高度的可调导流板。最好同时使用至少两种类型的可调导流板，至少一部分导流板是可调的。更靠近反应器壁体的导流板最好由两部分构成，其靠外的一部分也即位于反应器壁体上的一部分可围绕一位于反应器壁体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在装有液体或液体悬浮体和固体悬浮体并输入在气体的反应器中形成受控涡流并从而形成再循环气体的方法，并且用搅拌器和导流板使液体作涡流运动，其特征在于，在该反应器中借助导流板形成至少两个在搅拌器轴外的涡流，所述涡流的吸力可调，从而用所述涡流把气体从悬浮液表面吸入液相中。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：斯提格E霍尔瑟尔姆，劳诺L利佳，维尔多J马克塔罗，堡罗G诺曼，
申请(专利权)人：奥托孔普工程承包商公司，
类型：发明
国别省市：FI[芬兰]