[发明专利]一种超重力多功能反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种强化气液传质、传热与反应过程的设备，特别是一种超重力多功能反应器。所述超重力多功能反应器可以在一个反应器内同时实现反应和分离或换热、反应和蒸馏操作，是一种典型的反应与分离、换热的集成，能广泛地应用于石油、制药、环保、精细化工等行业的吸收、解吸、蒸馏、传热、化学反应及纳米材料制备等方面。

背景技术

超重力反应器是利用旋转产生的离心力来加快反应速度。在高速旋转的设备中，由旋转产生的离心力可高达重力的1000倍以上。在强大的离心力驱动下，物料混合、传递得到有力的强化，从而显著地加快受物料混合、传递速度限制的化学反应或其它传质、传热过程。

目前，超重力反应器已成功的应用于超细材料的制备过程。如专利文献CN1769166A公开了一种用硫酸沉淀反应制备超细二氧化硅粉体的方法；专利文献CN1461731A公开了一种纳米级超细碳酸钙的制备方法；专利文献CN101423239A公开了一种粒径分布可控的纳米硫酸钡制备方法等。与传统的搅拌反应器相比，现有的超重力反应器可以显著提高混合效率，强化传热、传质和化学反应。但受当前超重力设备技术水平的限制，在完成物料混合的同时还不能迅速地移走或提供化学反应产生的热量，比如硝化和中和等一些强放热反应、催化反应或其它吸热反应，且不能将反应和分离集成在一个反应器内完成。此外，超重力工程技术在精馏领域的应用有专利文献CN1686591A，该专利文献采用多转子串联来实现精馏操作，对转轴的强度和转子运作的稳定性要求较高，且转子直径不宜放大，功耗高，不能将反应和蒸馏集成在一个旋转床内完成，极大限制了它在化学反应领域的应用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种超重力多功能反应器。所述超重力多功能反应器可以将反应与分离（蒸馏）、换热集成在一个反应器内进行，解决目前超重力反应器功能单一、适用性有限的缺点，不仅能单独适用于反应、传质和传热各个操作，而且可在一个反应器内同时实现反应和分离或换热、反应和蒸馏操作，以增加反应速度、提高反应的转化率、增强生产能力和节省投资。

本发明的目的可以通过下述技术方案实现：

一种超重力多功能反应器，其包括壳体以及设置在所述壳体内的转子和液体分布器；所述壳体的上部设有至少一个气相出口管，所述壳体的下部设有至少一个液相出口管，所述壳体在所述转子的上方设有至少一个液相入口管，所述壳体在所述转子的下方设有至少一个气相入口管；所述液体分布器设置在所述转子的中部内腔；所述转子由嵌套在一起的定转子和动转子组成；所述动转子固定在转轴上。

所述液体分布器包括与所述定转子相连的圆形中空底板、置于所述底板中部并与所述底板垂直的罩筒、置于所述罩筒中的旋流叶片和所述旋流叶片下部的盲板，并具有至少一个穿过所述底板的降液管。

所述动转子包括旋转盘和设置在所述旋转盘上的多个具有开孔的同心圈。

所述定转子为多个具有换热功能的环形折流板式换热器。

所述环形折流板式换热器包括上层环形折流板和下层环形折流板。

优选地，所述上层环形折流板和下层环形折流板上均设有旋流条缝。

所述环形折流板式换热器附接有至少一组换热介质入口管和换热介质出口管。

所述定转子的下层环形折流板的最下端与所述动转子的旋转盘之间的距离为2~8mm；所述动转子的旋转盘上的具有开孔的同心圈的最上端与所述定转子的下层环形折流板之间的距离为2~8mm。

优选地，所述定转子的下层环形折流板的最下端与所述动转子的旋转盘之间的距离为3~5mm；所述动转子的旋转盘上的具有开孔的同心圈的最上端与所述定转子的下层环形折流板之间的距离为3~5mm。

优选地，所述定转子的上方设有Z字形的液体捕集装置。

本发明的超重力多功能反应器结构简单合理，投资小；能很好地适用于多相间的反应、传热和传质等场合；反应速率、换热效率高，设备压降低，生产能力大。

附图说明

图1为本发明的一种超重力多功能反应器的剖视图。

图2为本发明的另一种带液体捕集装置的超重力多功能反应器的剖视图。

图3为本发明的超重力多功能反应器中的定转子（环形折流板式换热器）的剖视图。

图4为本发明的超重力多功能反应器中的液体分布器的剖视图。

附图标记：

1、气相入口管

2、壳体

3、转子

31、定转子（环形折流板式换热器）

311、下层环形折流板