[发明专利]制备二水石膏晶体的搅拌反应器

说明书

技术领域

本发明涉及搅拌反应器，特别是一种制备二水石膏晶体的搅拌反应器。

背景技术

反应器是一种实现反应过程的设备，广泛应用在化工、石油、冶金等行业领域，主要用于实现液相单相反应和液液、固液等多相反应过程，液液两相反应生成固体结晶的反应器，目前比较常用的是釜式反应器。釜式反应器按操作方式又可分为间歇釜式反应器、连续釜式反应器以及半连续釜式反应器，其主要区分在于进出料是间断还是持续。大规模工业化生产中一般首选连续釜式反应器，以保证生产的连续性，质量稳定且易于控制。

釜式反应器中主要由壳体与搅拌器组成，并配以其它辅件。其中搅拌器为最关键的部件，其作用是提供反应所需要的能量及流体流动。根据搅拌目的的不同，可将搅拌分为混合搅拌、悬浮分散搅拌、传热搅拌、传质搅拌等。混合搅拌就是将互溶的两相或多相液体经过搅拌器的作用形成均匀分散的混合物，并得到传热和传质等效果。悬浮分散搅拌的基本目的是产生与维持悬浮液，以及增强固液两相间的传质效果。利用液液两相结晶沉降制备固体晶体过程，可概括为：在未产生晶核前，各相溶液中的离子是自由离子，两相液经混合后有效离子反应形成晶核，随后是晶核不断长大的过程。由于晶核是两相液混合接触瞬间反应生成，因此在两相液接触时需保证液液两相的初始混合效果与控制溶液的过饱和度处于亚稳定区内和不稳定区内，取得粒径较大均匀的晶体颗粒。其后晶核的长大相对于晶核的生成来说是一个复杂的过程，还包括二次成核、晶体团聚等现象。晶核长大过程中需避免搅拌的大剪切作用，导致晶体破碎、晶体颗粒较小、晶体粒径分布不均匀。因此搅拌速率不能控制过高，如果搅拌速率过高，晶浆内流体剪应力增大，这将会增大晶核长大后破碎的几率。其次还需要控制整个系统的反应时间，使晶核在两相液中停留足够的时间来长大。

目前所常见的传统搅拌中，无论轴流式、混流式、还是径流式搅拌一般都可以保证低粘度液液两相的混合效果。其中轴流式的优点表现于其流动状态为轴流型，循环性能好，剪切力小，缺点在于湍流程度不高，轴向流动剧烈，不能保证晶核在反应器有足够的停留时间长大；径流式搅拌优点表现于当能量消耗不大时，搅拌效率较高，搅拌产生很强的径向流，其缺点在于剪切作用大，不利于晶体的生长。

发明内容

本发明旨在解决的技术问题是提供一种利用液液混合反应生成固体结晶的反应装置，具体是一种制备二水石膏晶体的搅拌反应器，解决了结晶效果差、反应时间长、步骤繁琐的问题。

本发明采用如下技术方案：

一种制备二水石膏晶体的搅拌反应器，包括壳体，驱动装置，置于壳体内的搅拌器，所述壳体为顶部设有封板的圆筒形结构，壳体的底部为圆锥形结构；半圆形的第一、第二进液分布器对称置于封板的下方，第一、第二进液分布器的一端分别穿出封板，第一、第二进液分布器分别安装多个喷头，锥底的中心设有成品排放口；壳体的上部与机架的下端固接，机架为中空结构，机架的顶端与动力装置固接，驱动装置与传动轴的顶端固接，传动轴竖直穿过壳体的封板，搅拌器套装在壳体内的传动轴上，搅拌器的底部与壳体的底部匹配；壳体内壁设有折流装置。

采用上述技术方案的本发明与现有技术相比，有益效果是：

在利用进液分布器将两相液分别雾化后均匀喷洒到反应器内湍流区，混合液经搅拌器搅拌以及辅助折流装置的作用使混合液快速充分反应并生成晶核，通过控制混合液的反应时间、混合液过饱和度、混合液的流动形式及强度来控制晶核的数量与粒径的增长速率，减少晶体的破碎与磨损。

进一步的，本发明的优化方案是：

所述封板的上部设有连通壳体内部第一接口和第二接口，第一接口为冲洗水接口，第二接口为液位计接口。

所述锥底上方壳体的侧面设有温度计接口。

所述传动轴由上段轴、中段轴和下段轴构成，上段轴的上端通过上联轴器与动力装置的输出轴连接，上段轴的下端通过夹壳联轴器与中段轴的上段连接，中段轴与搅拌器连接，中段轴的下端与下段轴的上端通过法兰连接，下段轴的下端置于滑动轴承内，滑动轴承与锥底固接。