[发明专利]新型静态混合器

说明书

本发明涉及一种新型静态混合器，特别是涉及一种能有效地消除流体流经管体或筒体或塔体时流体状态径向差异的新型静态混合器。

二十世纪七十年代起，静态混合器的开发研究进展甚快，各种针对不同混合目的的形态各异的静态混合器结构相继问世。在很多场合，混合的主要目的在于消除流体状态的径向差异，例如，流体流经管体或筒体或塔体时中心部流速高，边缘部流速低，流体停滞时间分布宽；又如用夹套加热或冷却，边缘部温度高或低，中心部温度低或高。要消除上述差异，最简捷的方法是在无死角、无短路和低阻力的前提下让管体或筒体或塔体中心部和边缘部的流体有规则地交替互换位置，使任意质点流经管体或筒体或塔体过程径向座标变化的历程相似。但是，迄今为止已经工业化或已有专利及非专利文献中报导的各种静态混合器都缺乏实现上述功能的简单而有效的手段。

本发明的目的是在于克服上述存在问题提供一种结构简单的新型静态混合器，所述混合器的流动阻力小，无死角或短路，能让中心部位和边缘部位的流体有规则地交替互换位置，使任意质点流经管体或筒体或塔体过程径向座标变化的历程相似，从而消除流体状态的径向差异。

本发明提供的新型静态混合器，其特征在于包括管体或筒体或塔体1和至少两层立交盘2，所述立交盘底2-1为圆锥面，圆锥底径为小于管体或筒体或塔体内径，优选为管体或筒体或塔体内径的0.6～0.8倍，圆锥顶角根据流体特性以及管体或筒体或塔体内径和盘间距确定。圆锥面均匀分布至少两个缺口或孔，每一缺口或孔联接一根异形短管2-2，朝锥顶侧，指向管体或筒体或塔体壁。异形短管由内端面、外端面和两侧面组成，内、外端面为曲面，两侧面为平面或曲面。亦可将内端面缩为一直线或曲线，两侧面直接相交。相邻两异形短管上口侧壁间设拱形顶盖2-3，诸异形短管上口和拱形顶盖的外缘组成的空间曲线在管体或筒体或塔体横截面上的投影为直径等于管体或筒体或塔体内径的完整圆周。立交盘盘底圆锥顶内设一倒置小圆锥2-4，其底部和盘底圆锥所开缺口或孔相切。立交盘与管体或筒体或塔体壁直接焊接或装配支撑，优先选择焊接。管体或筒体或塔体的两端通常设置带有物料进出口的构件封闭。

本发明的新型静态混合器中，各层立交盘的设置没有严格限制，优选为无角度偏转；盘数取决于应用要求，盘数愈多，流体状态差异愈小。

在本发明的新型静态混合器中，在每一立交盘的盘底，诸异形短管下口外缘和相邻异形短管间的盘底圆锥弧所组成的空间曲线将管体或筒体或塔体截面分为两部分，内侧为底心区，外侧为底边区。同样，在立交盘盘顶，诸异形短管上口及拱形顶盖的内缘组成的空间曲线也将管体或筒体或塔体截面分为两部分，内侧为顶心区，外侧为顶边区。诸异形短管连通底心区和顶边区，相邻异形短管间通道连通底边区和顶心区。

本发明的新型静态混合器运行时可双向流动。如流体从盘底流入，底心区的流体经诸异形短管进入顶边区，底边区流体经诸异形短管间通道进顶心区；又如流体从盘顶流入，顶边区流体经诸异形短管进入底心区，顶心区流体经诸异形短管间通道进入底边区。这样，流体每流经一层立交盘，中心部位和边缘部位流体互换一次位置，在管体或筒体或塔体内设置多层立交盘串联操作，使管体或筒体或塔体内的流体内任意质点的径向座标变化经历相似，趋向活塞型流动。

本发明的新型静态混合器的另一种实施方案可以在上述结构基础上变形，即在管体或筒体或塔体1内另设内管体或筒体或塔体3，原立交盘底2-1圆锥面变为圆台面，圆台顶直径等于内管体或筒体或塔体外径，原立交盘底锥顶内倒置小圆锥2-4消失，立交盘成为立交环。其余结构和工作原理与前述立交盘式静态混合器相同(见图4-6)。

本发明的新型静态混合器应用于管内可为立式或卧式，应用于筒、塔内则为立式。

本发明的静态混合器具有以下优点：1.效率高，可充分保证流体流经管体或筒体或塔体时径向座标变化历程  相似，从而消除流体状态的径向差异；2.无流动死角，无短路；3.流动阻力小，特别适合高粘度体系；4.结构简单，立交盘或立交环可直接与管体或筒体或塔体焊接；5.使用管体或筒体或塔体直径范围广，特别适合大直径塔。

本发明的新型静态混合器用途广泛，包括高粘流体热交换器、螺杆挤压机出口温度均化器、要求活塞型流动的充填式反应塔如聚酰胺聚合反应器、聚酯第二级酯化和预缩聚反应器等。

图1是立交盘式静态混合器的正视结构示意图

图2是立交盘的俯视结构示意图

图3是立交盘的A-A剖面图

图4是立交环式静态混合器的正视结构示意图

图5是立交环的俯视结构示意图

图6是立交环的A-A剖面图

本发明的立交盘式静态混合器用作聚对苯二甲酸乙二酯的预缩聚反应塔，塔底设预热器，塔体设18块立交盘，塔顶直径放大，提供足够的蒸发空间。塔体设夹套，开热媒进、出口，完成酯化的齐聚物从底部进料口入塔，经预热器加热后向上顺序通过18层立交盘，从上部出料口出塔，生成的乙二醇蒸汽从顶部抽气口离塔。立交盘有效缩小了物料流动状态的径向差异，使流动趋向活塞流，从而有效地加快了缩聚速度；在反应温度280-285℃，压力2000-3000Pa，反应时间40-75分钟条件下，入口齐聚物数均聚合度为4-6，出口预聚物数均聚合度可达20-35，而且质量均一。