[发明专利]一种并列式微撞击流混合装置及其使用方法

说明书

本发明公开了一种并列式微撞击流混合装置，包括微撞击流模块、前置进料模块、后置密封模块、连接装置；所述微撞击流模块内部设有相互平行的进样通道，与进样通道垂直设有撞击通道，撞击通道为T型结构，底部设有渐扩形出料口；所述前置进料模块出口端连接微撞击流模块入口端，微撞击流模块的末端处通过后置密封模块密封；前置进料模块、微撞击流模块和后置密封模块通过连接装置连接紧固。该装置主要针对液‑液快速反应体系，既可用作旋转填料床的预混合与分布装置，也可单独用作液‑液快速反应的反应器，制备超细/纳米功能材料；通过并列式的撞击流混合，解决了微撞击流混合器放大的难题，实现了RPB微观混合性能的进一步提升。

技术领域

本发明涉及一种并列式微撞击流混合装置及其使用方法，属于化工过程强化技术领域。

背景技术

分子尺度的微观混合是反应能够进行的前提，强化微观混合能极大地改善反应状况，进而获得高质量的产物。常见的过程强化技术有撞击流、超重力、微通道技术等。

撞击流(Impinging Stream)是一类重要的流体混合强化技术，对扩散控制的化工过程尤其有效。经过多年发展，撞击流的连续相由气相扩展到了液相，由此更加突出撞击流强化液相微观混合的优势。对于液相撞击流装置的微观混合研究，国外主要集中在自由式撞击流(FIS)和受限式撞击流(CIS)两类结构，国内则以伍沅提出的浸没式结构为主(CN1463789A、CN2455353Y)。自由式和受限式撞击流装置的停留时间极短，且两者都可以进行连续操作，其中受限式撞击流的微观混合效果明显优于自由式撞击流；浸没式撞击流装置的主要特点是停留时间长，但主要适用于间歇操作，且微观混合效果弱于FIS与CIS装置。相比于传统釜式反应器，撞击流装置结构简单、混合效率高，因此撞击流技术在粉体干燥、超细/纳米功能材料制备以及乳化等领域发挥了重要作用。

超重力是另一类重要的过程强化技术，其核心设备为旋转填料床。在旋转填料床内，流体受到离心力作用而被撕裂成液滴、液丝、液膜，进而极大地强化受传质扩散控制的反应过程。有关超重力装置已公开，详见中国专利ZL95215430.7等。超重力技术已经成功应用于分离、解析、有机合成、超细粉体制备等领域。超重力旋转填料床(RPB)的微观混合性能明显优于其它过程强化设备，其微观混合时间为0.01-0.1ms。然而，传统的超重力旋转填料床存在以下问题：(1)物料不经过预混直接注入旋转填料，导致部分反应物尚未接触就已排出，降低了物料的利用率；(2)流体在旋转填料床的轴向分布状况较差，导致其填料的利用率普遍偏低。

针对上述问题，中国专利(CN1425493A)公开了一种撞击流-旋转填料床(IS-RPB)，在转鼓腔体中心位置安装自由撞击流装置，使物料首先进行预混，同时流体撞击产生了大量的分散液滴，这些液滴会被旋转填料捕获，进一步混合、反应。该实用新型突破了旋转填料床的技术难题，提高了旋转填料床的微观混合性能。然而，产物混合效果受到液滴的捕集率的影响；最重要的是，自由撞击流的微观混合性能明显弱于受限式撞击流，且撞击面易受流体扰动的影响，设备运行的稳定性较差。同时，应用于工业放大装置时，多级并行的自由撞击流间会产生相互干扰，不利于提高产物质量。此外，自由撞击产生的液滴飞溅，容易对管件及壳体造成严重污染，增加了装置的清理、维护难度。

发明内容

本发明旨在提供一种并列式微撞击流装置，采用多组受限式撞击流模块前后衔接，形成多级并列式混合装置，解决了IS-RPB放大应用的难题；该装置能进一步提升RPB的微观混合性能，提高设备运行的稳定性，并降低设备的清理、维护难度。本发明还提供了该装置的使用方法。

本发明提供了一种并列式微撞击流混合装置，包括微撞击流模块、前置进料模块、后置密封模块、连接装置；

所述微撞击流模块为长方体结构，内部设有相互平行的进样通道，在长方体中心处与进样通道垂直设有撞击通道，撞击通道为T型结构，底部连接出料口；