[发明专利]一种有效提高混合强度和传质速率的单相或多相反应装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种有效提高混合强度和传质速率的单相或多相反应装置，属于化工设备技术领域。

背景技术

在化工、生物、石油、冶金等行业的工业生产中，绝大多数的化学反应都涉及单相或多相传质过程，例如在蒸馏过程中是物质在气相与液相之间传递，以及气体吸收、曝气、气体洗脱等气液反应，即多相反应；在萃取中是物质在两液相之间传递，即单相反应，但在反应的过程中，反应产物会抑制反应进行或抑制反应达到平衡，只有保证较高的相间对流传质速率，才能提高反应过程的效率。

传质设备是一种促进单相或多相密切接触的设备，常见的传质设备有填充塔、板式塔、喷淋塔、固定床、移动床、混合澄清槽等，然而这些设备由于需要延长物料之间接触时间和接触面积来提高传质速率，因此建成的体积通常较为庞大，有的反应塔的高度甚至高达几十米，存在占地面积大，造价较高，混合强度和传质速率低，安全隐患等问题。

为此，研发一种混合强度大、传质速率高、应用范围广，既可处理单相反应，也可处理多相反应的反应装置是解决上述问题的关键。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种有效提高混合强度和传质速率的单相或多相反应装置。该单相或多相反应装置能够有效提高混合强度和传质速率，本发明通过以下技术方案实现。

一种有效提高混合强度和传质速率的单相或多相反应装置，包括筒体1a、隔离环盘2、传质盘3、叶轮4、传动轴5、进料室6、底座9、进料端盖1b和出料端盖1c；反应装置的壳体1由进料端盖1b、出料端盖1c和筒体1a组成，并固定在底座9上；传动轴5穿过筒体1a，由两个轴承座固定；隔离环盘2将壳体1a内分为混合室和分离室两个区间；混合室由进料端盖1b、传质盘3以及隔离环盘2组成；进料端盖1b上设有进料通孔7并连接混合室；分离室由隔离环盘2、叶轮4和出料端盖1c组成；传质盘3和叶轮4固定在传动轴5上，并随传动轴5转动，使通过其中的单相或多相流体被切割成细小流体实现混合传质；反应流体进入分离室被固定在传动轴5上的叶轮4离心分离，重相被甩到壳体外圈，轻相被重相挤到传动轴附近；出料端盖1c表面上靠近传动轴5位置处设有轻相出料通孔8a，出料端盖1c表面外部设有重相出料通孔8b。

所述的进料端盖1b的外侧面靠近传动轴部位，设置有多每相流体的进料环形凹槽，该环形凹槽一侧连接着进料室6上相对应的流体管道，另一侧分布有若干进料通孔7，使反应流体由凹槽流入到混合室中。

所述传质盘两侧、进料端盖1b的内侧面、隔离环盘2朝向混合室一侧分为不同区，全部或部分区上设置有若干导流筋或导流沟；其中导流筋高度为0.1~20mm，导流沟深度为0.1~20mm。

所述传质盘3与进料端盖1b之间的间距可调，调整范围为0.01~10mm；同时，传质盘3与隔离环盘2之间的间距也可调，调整范围为0.01~10mm。

所述的传质盘3、叶轮4的转速为50~5000r/min。

所述传质盘3、隔离环盘2、叶轮4为多个，多个传质盘3、隔离环盘2、叶轮4之间串联设置。

所述的叶轮4的叶片母线为阿基米德螺旋线。

所述的隔离环盘2带有正电荷，所述的传质盘3带有负电荷。

所述的壳体1a的内部设置有传热通道，且壳体1a内部材料为高导热系数材料，壳体1a的外部材料为耐高温、耐磨损或耐腐蚀材料，如316L不锈钢和哈氏合金。

所述的进入反应器的物料为液-液单相物料，或是气-液、气-液-液、液-液-固、气-液-固多相物料。

所述的进料室设置有物料流量控制阀。

该单相或多相反应装置的使用原理为：