[发明专利]用于对流体介质进行热交换及混合处理的设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于对流体介质(尤其是低粘度流体以及高粘度流体)进行热交换及混合处理的设备。所述设备可满足热交换功能及混合功能，其中第一流体及至少另一种流体流过所述设备。热交换在所述设备中发生在第一流体(热交换流体)与至少另一种流体之间。与此同时，提供用以在热交换期间在所述设备中混合所述另一种流体的装置。所述另一种或另一些流体的热交换以及混合是在如权利要求1前序部分中所述的设备中实施。另外可将所述设备设计成其中可发生化学反应的反应器。

背景技术

从DE 28 39 564中，人们已知用于对低粘度媒介以及高粘度媒介进行热交换及混合处理的设备。

发明内容

本发明的目的是对上述设备进行改进，借助所述设备可提高混合物的均匀性，其中所述设备尤其适合处理高粘度流体。此外，取而代之的是可更好地混合所述流体。

可通过对流体媒介进行热交换及混合处理的设备来满足所述目的。所述设备包括其中布置有若干装置的壳体。所述装置包括第一中空结构及第二中空结构。第一流体可流过所述第一中空结构及所述第二中空结构，且第二流体可在所述第一中空结构及所述第二中空结构周围流动。所述第一中空结构及所述第二中空结构彼此交叉地布置。所述中空结构各具有第一宽度B1及第二宽度B2的流动截面，其中B1/B2大于1，且B1定向成正交于含有所述壳体纵向轴线或者平行于所述纵向轴线的线以及含有所述中空结构的轴线的平面。由于使用中空结构来均匀化所述流体，因此可实现更好的驻留时间分布。所述设备可工作为混合器或热交换器或组合式热交换反应器。根据一个较佳实施例，所述中空结构包括多个连接部件，通过所述连接部件可实现在所述中空结构内部流动的第一流体的强制性偏转。根据另一实施例，所述外壳是由内壁本体及外壁本体形成，所述内壁本体及外壁本体形成双层套管，第一流体可流过所述双层套管。中空结构在所述内壁本体内部延伸并以交叉形式布置，且第一流体的部分流被引入至所述中空结构内，以使所述第一流体流过这些中空结构。第二流在所述中空结构周围流动，且热交换在穿过所述中空结构与穿过双管壁的两种流体之间发生。

根据第一实施例，所述中空结构具有连接部件，所述第二流体沿主流动方向流过所述壳体的入口截面，所述主流动方向沿所述壳体纵向方向设置。所述第一中空结构包括平行于所述纵向轴线延伸的第一区段且具有多个连接部件，于中空结构内部流动的第一流体在所述连接部件中可发生强制性偏转。第二区段布置在第一连接部件与第二连接部件之间，所述第一流体的中间流动方向至少分段地相对于所述第二区段的纵向轴线以α角延伸。所述α角设立在主流动方向与第一和第二连接部件轴线的共切线之间。第二中空结构布置成毗邻于第一中空结构，且同样包括若干由连接部件连接的区段，其中所述第一流体的中间流动方向至少分段地相对于纵向轴线以β角延伸。角α与β正负号不同且/或大小也不同。根据一个较佳实施例，所述第一及第二中空结构彼此大致对称地布置，尤其是交叉地布置。根据一个较佳实施例，角α与β相等，但是正负号相反。所述第一及第二连接部件具有大致半圆形设计。因此，中空结构的区段具有平行布置。根据另一实施例，所述第一及第二连接部件具有V-形或U-形设计。

根据一个较佳实施例，中空结构由一个中空本体或多个呈彼此平行布置的中空本体制成。所述装置由最少4个中空结构且最多12个中空结构形成。所述第二流体沿所述路径的完全混合是通过所述4个至12个中空结构发生的。

所述第一中空结构及/或所述第二中空结构形成为一捆大致平行延伸的管，其中一捆中的管能够彼此稍微地偏移，且一捆中的管之间设置有规定的间隙。因此，所述间隙如此狭窄以致于只有第二流体中的一小部分可流过其间。

所述中空结构具有第一表面，所述第二流体入射到所述第一表面上并形成至少两个部分流，第一部分流经导向沿循所述表面而第二部分流离开所述表面并被引导成一个或多个流体体积。所述流体体积形成一个具有6个矩形表面的棱柱体，所述6个矩形表面是由第一和第二中空结构及第三中空结构的边缘形成，因此基础表面和顶部表面以及第一和第二侧表面敞开，且其它侧表面由第一表面及第二表面的若干部分形成，以便所述第二流体可流过所述基础表面、顶部表面及第一和第二侧表面。由此，可发生部分流的连续分开和组合，从而发生了第二流体的重新布置及混合。

视需要，可将收集元件附装至所述壳体的第二端，或者可在所述壳体的第二端将两个中空结构或中空结构的两个单独中空本体彼此连接在一起。