[发明专利]自吸式管道混合反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种带分布器的自吸式管道混合反应器。

背景技术

文丘里效应，是指在高速流动的流体附近会产生低压，从而产生吸附作用。这种现象以其发现者意大利物理学家文丘里（Giovanni Battista Venturi）命名，所以叫文丘里效应。根据这种效应制成的设备，又叫文丘里管。文丘里管目前在工业领域得到广泛应用，如用于产生真空的水喷射式真空泵，就是利用文丘里原理产生真空。 

管道混合器是一段细长的管道，中间设置有连续的不规则的导流挡板，当两股以上的流体通过时，在挡板的作用下，前行的流体因受到阻力从而不断改变流动方向、局部形成紊流和湍流，流体间产生撞击等，从而使流体内不同组分间产生了充分的混合。管道混合器由于混合过程全部在管道内进行，不需储槽和搅拌器，没有机械运动部件，所以占地空间小，无需维护，安装使用方便，混合过程连续，所以得到广泛应用。如水处理领域的加药过程等。

文献CN2866486Y公开了一种用于油田稠油污水处理的高效管道混合反应器，由管道混合反应管汇1、溶气释放器2、饱和溶气水进口3、混合器6、取样口4、8、9、投药口10、混凝剂进口11、助凝剂进口7、管汇总进水口12、总出水口5组成；管道混合反应管汇1混合段上设有两个混合器5，反应管段上设有多个溶气释放器2；管汇1上部和两个混合器5分别与溶气释放器2相连接，各个溶气释放器2分别与饱和溶气水进口3相连接。但是这种管道反应器仍然存在混合效率低，有效反应时间短的问题，对反应的收率、反应结果均产生不利影响。为达到有效的反应时间，必须加长混合段的长度，增加液体停留时间，而这也造成了混合器的体积增大，投资加大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术存在混合效率低，有效反应时间短，反应器体积大的问题，提供一种新的自吸式管道混合反应器。该反应器具有混合效率高，有效反应时间长，反应器体积小的特点。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种自吸式管道混合反应器，沿流体流动方向依次包括吸入段1和混合段2；吸入段1包括流体入口管道3、吸入腔段4和扩散段5；流体入口管道3伸入吸入腔段4内，末端收缩为圆锥形；在吸入腔段4的管壁上设置有吸入物流管道6，吸入物流管道6深入吸入腔段4内的末端设置有流体分布器7；混合段2管壁上设置有导流挡板；沿流体流动方向，流体入口管道3、吸入腔段4、扩散段5和混合段2的轴线重合。

上述技术方案中，吸入腔段4、扩散段5和混合段2的长度比优选范围为1：（2~4）：（10~20）。流体入口管道3与吸入腔段4的内径比优选范围为 3~6。吸入物流管道6与吸入腔段4的内径比优选范围为5~10。吸入腔段4、扩散段5和混合段2的内径相同。所述流体分布器7深入吸入腔段4的位置优选范围为吸入腔段4内径的1/4~1/2。所述流体分布器7优选方案为包括进料管71和其末端的半球形空心腔体72，半球形空心腔体72上设置有至少一个圆孔；其中，半球形空心腔体72的中心轴线与流体流动方向的夹角θ优选范围为120°~135°。进料管71的直径D₁与半球形空心腔体72的直径D₂优选方案为满足D₁/D₂ ≤ 0.5，半球形空心腔体72上圆孔的数量n和圆孔的直径d优选方案为满足（D₁/d）²≤n≤0.5(D₂/d)²。半球形空心腔体72上圆孔的直径d优选范围为1~4毫米，更优选范围为2~3毫米。

本发明的自吸式管道混合反应器，其中的吸入段实质是文丘里管，通过文丘里效应，使一种流体通过文丘里管产生负压，将另外一种流体吸入系统。然后在后续的管道混合器内进行充分混合并发生反应，其出口即得到反应产物。两种流体的配比可通过进口阀门进行调节，使其符合反应物配比的要求。