[实用新型]一种侧向进料型旋流器及采用其的固/液分离旋流器、旋流管式反应器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种旋流器，尤其涉及一种侧向进料型旋流器及采用其的固/液分离旋流器、旋流管式反应器。

背景技术

流体或水力旋流器是一种利用流体或水相压力产生旋流效果的装置，它广泛应用于流体内非均相物质的分离。其基本原理是：流体在一定压力下以切向于圆柱壳体内圆空腔进入旋流器，产生高速旋流场。在旋流场的作用下，流体内不同密度的物质颗粒（如水相中固体颗粒、液相颗粒或细小油珠、气泡等）相对于连续相如水相或有机相，将发生不同方向的运动，如密度较大的颗粒将沿着经向向外运动，当达到圆柱壁或V形壁的缓流层或滞留层时便向下运动，由旋流器底流口排出；如密度较小的颗粒将沿着经向方向向内运动或向中心轴线方向运动，并在轴线中心形成的漩涡内聚集，然后由旋流管的溢流口或虹吸管排出，这样达到了不同密度物质分离的目的。但对于一台传统的流体或水力旋流器设备，液相入口是固定的，即液相入口面积与旋流器的横截面积之比是不可调节的，导致液相的旋流流速（R）与液相的轴向运动（L）之比（R/L）是不变的。因此，它存在对不同体系处理要求的适应性差、应用受限等缺陷。

对于管式或平推流式反应器，从理论上讲，液相中反应质之间发生的物理、化学反应，他们之间的接触或碰撞主要由布朗运动或重力作用等因素发生的。因此，在一些体系内，这种反应过程动力学较慢或无法优化。有为了提高反应速度、优化反应过程，需要加强或优化液相（均相或非均相）混合程度，传统的方法是安装机械搅拌或在管式反应器的管壁上安装翼片或挡板来实现，但前者增加了设备投资和操作费用，后者的混合强度无法随时调节或不易预测等缺陷。

发明内容

本实用新型公开了一种侧向进料型旋流器及采用其的固/液分离旋流器、旋流管式反应器，能够方便、精确调节进料口大小或控制液相旋流流速（R）与液相在旋流管内的轴向流速（L）之比（R/L），克服了传统旋流器的进料口在操作过程中固定或液相在旋流器内的旋流流速（R）与轴向流速（L）之比（R/L）不可调节的缺陷，扩大了旋流器的使用灵活性、适应范围，提高了固/液分离效果以及适应管式反应器中不同物理、化学反应体系的混合强度等要求。

为实现上述目的，本实用新型侧向进料型旋流器包括侧向进料管（以下简称进料管）、旋流管、流速调节阀和外夹套。其中，所述的外夹套设置在旋流管进料处的外侧，外夹套上端和下端均与旋流管外壁密封连接；所述的流速调节阀设置在旋流管上段并与旋流管配合。同时，设置在外加套的上方或外部，它与轴向进料型旋流器相比，更加方便调节和控制液相旋流流速；所述的进料管水平设置于外夹套的中部；在所述的旋流管上、位于外夹套内均匀开设若干个旋流切向狭缝。

进一步，所述的外夹套包括外夹套管、上密封盖和下密封盖；所述的进料管水平设置于外夹套管的中部和连通外夹套与旋流管之间形成的空腔，并且切向于外夹套管的内圆。

进一步，旋流管为一直管，所述的旋流管上段设置内螺纹；所述的流速调节阀前段设置外螺纹，与所述的旋流管上段内螺纹相匹配；所述的旋流切向狭缝均匀设置若干个在外夹套内的旋流管的管壁上；所述的旋流管和外夹套安装在同一轴心线上。

进一步，所述旋流切向狭缝为矩形，其方向相切于旋流管的内圆，并且和进料管与外夹套管的切向方向一致。

进一步，所述流速调节阀的前段为活塞或圆柱形状与旋流管内径相匹配，其后段设置外螺纹与旋流管上段内螺纹相匹配。通过旋转流速调节阀调节旋流切向狭缝的开口大小，在工作状态下，以便调节和控制液相旋流流速。

进一步，为了减少液相流动阻力，外夹套内圆与旋流管外圆之间的竖截矩形面积，应大于旋流管和进液管的横截面积。

本实用新型的侧向进料型旋流器，能够与传统固、液旋流分离器相结合，组成一种液相旋流流速可调节的固、液分离旋流器，其特征在于：将侧向进料型旋流器的旋流管下端延伸至传统的固/液分离旋流器内，并与之密封连接，从而构成本实用新型的固/液分离旋流器。上述固/液分离旋流器，通过精确调节和控制旋流器入口大小或在工作状态下的液相旋流流速，实现相同性质不同颗粒或不同性质的固、液分离。

此外，将本实用新型的侧向进料型旋流器与传统的管式反应器的反应管连接，即形成一种液相旋流可调节的管式旋流反应器。对于应用于管式反应器而言，本实用新型由液相的平推流转换成旋流流动，再与轴向流动和管壁摩擦（对于大管经反应器，如设置翼叶、挡板等）共同作用下，产生强化混合现象。同时，可有效调节与控制液相在管式反应器中旋流流速和停留时间，优化或强化了液相体系的混合作用，加快了体系中物理、化学反应，提高了生产效率。