專利名稱：一種氣舉反循環攪拌裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及化學反應的攪拌裝置，且特別涉及一種氣舉反循環攪拌裝置。
背景技術：
傳統的化學反應攪拌技術主要有機械攪拌、磁力攪拌、導流管環流攪 拌等。
為了提高機械攪拌的攪拌效果，化學家們不斷嘗試各種形狀的攪拌 漿，但機械攪拌的傳質傳熱效果并不能盡如人意，并且對于密閉反應體系， 機械攪拌的密封問題及密封件消耗也難以很好地解決。對于微波化學反應 等應用，因機械攪拌傳動裝置不能使用金屬材料(與微波衰減器形成微波 天線)，也使機械攪拌受到了極大的限制。
磁力攪拌主要受限于無法在反應規模放大的裝置中得到應用。
(液體下噴式或氣升式)環流撹拌以及以此為基礎發展的多層導流管 環流反應器(反應釜直徑較大時)、多節導流管環流反應器(反應釜高度 較高時)在一定程度上提高了攪拌的效率和傳質傳熱效果，但是鑒于不同 的反應體系固體反應物比例、形狀差異以及反應體系流動性差異很大，環 流攪拌實際傳質傳熱效果在不同反應介質體中的差異性難以量化，更難以 針對不同的反應介質體分別使用不同的流體模型設計并改變液體或氣體 噴射量/噴射位置、導流管規格/位置等參數。
其次，環流攪拌反應器在工藝上具有一定的復雜性，非金屬材料的應 用也受到了很大的限制。
發明內容
本發明的目的就是針對上述現有技術的不足，提供一種氣舉反循環攪 拌裝置，在可形成循環回路的反應器中，通過加入氣體，形成低比重的氣 -液或氣-液-固混合介質體，并被高比重液相或液-固混合介質體自動推升 形成反向循環流動，使氣-液或氣-液-固反應物充分混合，達到較好的傳質 傳熱效果。
本發明的一種氣舉反循環攪拌裝置包括形成循環回路的反應容器， 設置于上述反應容器上部的進料口，設置于上述反應容器底部的出料口， 設置于上述反應容器上部的排氣口 ，以及設置于上述排氣口下方的反應容 器上的進氣口；上述排氣口上設置有氣液分離器，上述氣液分離器的排氣 口連接有限壓閥。
上述反應容器可以為O形、帶過橋管的U形、螺旋形、雙螺旋形、 以及類似"日"字形和"目"字形的帶多過橋管的反應容器。
上述進料口可以設置于反應容器的頂部，數目為一個或一個以上。
上述進氣口外部連接有向外沿伸的氣體管路，上述氣體管路的另一端 連接有氣體供應裝置。
上述進氣口與上述氣體供應裝置之間的氣體管路上設置有氣體流量 控制裝置。
在上述反應容器內的循環回路的上部設有流速和/或流量檢測裝置。
本發明的氣舉反循環攪拌裝置，還包括總控制裝置，上述氣體流量控 制裝置和上述流速和/或流量檢測裝置均連接到上述總控制裝置，上述總控 裝置通過控制通過上述氣體流量控制裝置的氣體的流量得到預定的反應 介質體流速和/或流量。
從上述氣體供應裝置通過上述氣體管路進入反應容器的氣體為壓縮 空氣、惰性氣體、反應氣體、或經預冷卻或預加熱的氣體。
上述進氣口設置于上述反應容器的側面，距上述反應容器的頂部的距 離不小于反應器高度的1/3。
上述反應容器上設置有一個或一個以上進氣口 。
上述排氣口設置于反應容器上部的基本上中間的位置，上述排氣口通 過限壓閥連接有回收裝置。
鑒于傳統的機械攪拌的傳質傳熱效果不佳，并且對于密閉反應體系， 機械攪拌的密封問題及密封件消耗也難以很好地解決；傳統的磁力攪拌無 法在反應規模放大的裝置中得到應用；環流攪拌法在一定程度上提高了攪 拌的效率和傳質傳熱效果，但針對不同的反應體系分別建立不同的流體模 型，以確定氣/液體噴射量/噴射位置、導流管規格/位置等參數幾乎是不 可能的，因此實際傳質傳熱效果難以量化，并且，環流攪拌反應器工藝復 雜，非金屬材料的應用受到限制，難以在較高效的微波化學反應裝置中得 到應用。
與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果
1、 本發明的氣舉反循環攪拌裝置可更加有效地提高化學反應氣-液或 氣-液-固反應的攪拌效率，該裝置從根本上改變了反應介質接觸和混合的 方式，使反應過程的傳質和傳熱得到了進一步的強化，并且完全適合于常 壓和密閉反應。該裝置通過加入反應氣體、惰性保護氣體或普通壓縮氣體， 形成低比重的氣-液或氣-液-固混合介質體，并自動被不含氣體的高比重 液相或液-固混合介質體向上擠壓，進入進氣孔上方混合區的液相或固-液 混合介質體與攪拌氣體混合，形成新的低比重介質體……如此重復，使工 作介質體產生連續自動的循環環流，介質處于高度湍動狀態，介質本身作 為動能和動量的載體，在剪切力的作用下，實現能量交換。在高度湍流擾 動下，還可使固體反應物或催化劑處于良好的懸浮狀態。氣、液、固體反 應物因重力作用在湍流介質體中的相對運動又有效地增加了氣-液-固的 接觸和混勻。
2、 本發明的裝置可通過介質體在反應管中的流速和流量特征，準確 量化介質體的湍動狀態，并可通過控制攪拌氣體流量，準確控制不同反應 介質體達到相同的或可定量的攪拌效果。
3、 另外，作為非機械的卻可以產生機械能的攪拌裝置，本發明裝置 無需機械傳動部件或金屬構件，可廣泛地應用于包括微波化學反應等各種 化學反應裝置。
4、對于反應規模放大的反應裝置，還可使用"日"字形、"目"字形
甚至更多過橋管的反應器及相對應的多通道攪拌氣體進氣口結構。
下面結合附圖，對本發明的具體實施方式
作進一步的詳細說明。對于 所屬技術領域的技術人員而言，從對本發明的詳細說明中，本發明的上述 和其他目的、特征和優點將顯而易見。
圖1為本發明的氣舉反循環攪拌裝置的一個實施例的結構示意圖； 圖2為本發明的氣舉反循環攪拌裝置的另一個實施例的結構示意圖。
具體實施例方式
參照圖1，圖1為本發明的氣舉反循環攪拌裝置的一個實施例的結構 示意圖。
本發明的一種氣舉反循環攪拌裝置包括
帶過橋管的U形反應容器13，在其內部可形成循環回路；
設置于上述反應容器13頂部的兩個進料口3，上述進料口3上設有閥 31，以供反應物料的進入和進料口的封閉；當然，上述進料口3的數目不 限于兩個，根據反應的需要以及反應容器13的結構的不同可以為一個或多 個，上述進料口3的位置也不限于圖示， 一般設于反應容器13的上部，較 佳的為頂部；
設置于上述反應容器13底部的出料口12，出料口12上設有閥或其他裝 置以供物料排出和出料口12的封閉；當然上述出料口12的個數也不限于1 個，可以為兩個或多個；
設置于上述反應容器13底弧上沿的進氣口8，進氣口8可以外接氣體管 路10以供氣體的進入，進氣口8越靠近底部，提渣效果越好，攪拌效率越 高；
以及置于上述反應容器13頂部的排氣口 ，在上述排氣口上設置有氣液 分離器4，氣液分離器4的排氣口依次連接限壓閥2和回收裝置1，所述限壓 閥2使在高壓反應條件下也可使用本發明的裝置，限壓閥2可以根據反應要 求的壓力調節釋放壓力，回收裝置確保環保排放。
在上述進氣口 8外部的氣體管路10上連接有氣體供應裝置(圖中未 示出)；在上述進氣口 8與氣體供應裝置之間的氣體管路IO上可以進一步 設置有氣體流量控制裝置9;在上述反應容器13內的循環回路的過橋管上 可以進一步設置流速和/或流量檢測裝置5;
上述氣體流量控制裝置9和上述流速和/或流量檢測裝置5均連接到一 個總控制裝置11，總控裝置11通過控制通過上述氣體流量控制裝置9的 氣體的流量得到相應的反應介質體流速和/或流量，以達到相應的攪拌效 果；
從上述氣體供應裝置通過上述氣體管路10進入反應容器的氣體可以 為壓縮空氣、氮氣等惰性氣體、氫氣等反應氣體、或經預冷卻或預加熱的 氣體。
工作時由氣體管路10進入的攪拌氣體沿進氣口 8的方向向上運動， 攪拌氣體與反應液體或固體形成低比重的氣-液或氣-液-固混合介質體，在 氣泡7帶動或推動以及右側的反應介質體6的推動下反應物6-1沿箭頭 A-l方向向上運動，在U形反應容器的頂部氣體由于氣液分離器4的分離 作用從排氣口排出，反應物沿箭頭A-3方向續前進，高比重的液相或液-固混合反應介質體6沿箭頭A-4、 A-5繼續運動，擠壓底部的反應物，進 入進氣口 8上方的混合區的液相或固-液混合介質體與攪拌氣體混合，形 成新的低比重介質體沿箭頭A-1方向向上運動，開始一個新的循環。如此 重復，使介質體產生連續自動的循環環流，介質體處于高度湍動狀態，介 質體本身作為動能和動量的載體，在剪切力的作用下，實現能量交換。在 高度湍流擾動下，還可使固體反應物或催化劑處于良好的懸浮狀態。氣、 液、固體反應物因重力作用在湍流介質體中的相對運動又有效地增加了氣 -液-固的接觸和混勻。
參照圖2,圖2為本發明的氣舉反循環攪拌裝置的另一個實施例的結 構示意圖。
與圖1不同，該裝置的反應容器23為"日"字形，在"日"字形的 反應容器23的底弧的上沿和中間的過橋管上設置有兩個進氣口 28，連接 兩個進氣口 28的氣體管路10上分別設置有氣體流量控制裝置29，相應的 容器23內部也設置了兩個流速和/或流量檢測裝置25。如圖中箭頭所示， 工作時便可以形成兩個循環。應當了解，本實施例的實現方式與圖l所示 的實施例類似，在此不再贅述。
應當了解，在反應規模放大的裝置中，上述進氣口28、氣體流量控制 裝置29、流速和/或流量檢測裝置25、進料口 3和出料口 12可以是多個， 例如進氣口可以為垂直于紙面的方向上的兩排，其設置根據反應容器23 的規格等以達到所需的循環強度為宜。
雖然，本發明己通過以上實施例及其附圖而清楚說明，然而在不背離 本發明精神及其實質的情況下，所屬技術領域的技術人員當可根據本發明 作出各種相應的變化和修正，但這些相應的變化和修正都應屬于本發明的 權利要求的保護范圍。
權利要求
1.一種氣舉反循環攪拌裝置，其特征在于包括形成循環回路的反應容器，設置于上述反應容器上部的進料口，設置于上述反應容器底部的出料口，設置于上述反應容器上部的排氣口，以及設置于上述排氣口下方的反應容器上的進氣口；上述排氣口上設置有氣液分離器，上述氣液分離器的排氣口連接有限壓閥。
2. 根據權利要求1所述的氣舉反循環攪拌裝置，其特征在于上述反 應容器為O形、帶過橋管的U形、螺旋形、雙螺旋形、以及帶多過橋管 的反應容器。
3. 根據權利要求1或2所述的氣舉反循環攪拌裝置，其特征在于上 述進料口設置于反應容器的頂部，數目為一個或一個以上。
4. 根據權利要求1所述的氣舉反循環攪拌裝置，其特征在于在上述 進氣口外部連接有向外沿伸的氣體管路，上述氣體管路的另一端連接有氣 體供應裝置。
5. 根據權利要求4所述的氣舉反循環攪拌裝置，其特征在于在上述進 氣口與上述氣體供應裝置之間的氣體管路上設置有氣體流量控制裝置。
6. 根據權利要求5所述的氣舉反循環攪拌裝置，其特征在于在上述 反應容器內的循環回路的上部設有流速和/或流量檢測裝置。
7. 根據權利要求6所述的氣舉反循環攪拌裝置，其特征在于還包括 總控制裝置，上述氣體流量控制裝置和上述流速和/或流量檢測裝置均連接 到上述總控制裝置，上述總控裝置通過控制通過上述氣體流量控制裝置的 氣體的流量得到預定的反應介質體流速和/或流量。
8. 根據權利要求4到7中任一項所述的氣舉反循環攪拌裝置，其特 征在于從上述氣體供應裝置通過上述氣體管路進入反應容器的氣體為壓 縮空氣、惰性氣體、反應氣體、或經預冷卻或預加熱的氣體。
9. 根據權利要求1或2所述的氣舉反循環攪拌裝置，其特征在于上 述進氣口設置于上述反應容器的側面，距上述反應容器的頂部的距離不小于反應器高度的1/3。
10. 根據權利要求9所述的氣舉反循環攪拌裝置，其特征在于上述反 應容器上設置有一個或一個以上進氣口。
11. 根據權利要求1或2所述的氣舉反循環攪拌裝置，其特征在于上 述排氣口設置于反應容器上部的基本上中間的位置，上述排氣口通過限壓 閥連接有回收裝置。
全文摘要
本發明涉及化學反應的攪拌裝置，且特別涉及一種氣舉反循環攪拌裝置。本發明的一種氣舉反循環攪拌裝置包括可形成循環回路的反應容器，設置于上述反應容器上部的進料口，設置于上述反應容器底部的出料口，設置于上述反應容器上部的排氣口，以及設置于上述排氣口下方的反應容器上的進氣口；上述排氣口上設置有氣液分離器，上述氣液分離器的排氣口連接有限壓閥。本發明的一種氣舉反循環攪拌裝置能使氣-液或氣-液-固反應物充分混合，達到較好的傳質傳熱效果。
文檔編號B01F13/02GK101352664SQ20071011948
公開日2009年1月28日 申請日期2007年7月25日 優先權日2007年7月25日
發明者偉 劉, 楊海鵬, 剛 武 申請人:培安儀器(北京)有限公司