CN201855694U

CN201855694U - 新型液相反应器

Info

Publication number: CN201855694U
Application number: CN2010206090174U
Authority: CN
Inventors: 张也贤; 李均
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-11-16
Filing date: 2010-11-16
Publication date: 2011-06-08
Anticipated expiration: 2020-11-16

Abstract

本实用新型公开了一种新型液相反应器，包括搅拌器，在搅拌器的搅拌轴上设置有多个浆叶片，并且在浆叶片上设置有多个涡流孔。本实用新型可在反应器内的液相中形成大旋涡与许多小涡流混流的状态，能有效提高反应器内物料混合的效率，使物料的反应环境更均匀，可促进反应在更理想的状态中进行，在强化化学反应过程的同时，还可以降低能耗。

Description

新型液相反应器

技术领域

本实用新型涉及一种新型液相反应器，主要适用于液-液相、气-液相、固-液相化合物进行反应，可在精细化工和专用化学品行业中(包括医药中间体、农药、生物化工、催化剂、各种添加剂、助剂、涂料、染料、试剂、油田化学品、电子和光化学品等领域)广泛使用。

背景技术

目前我国精细化工和专用化学品行业的企业有2万多家，每年总产量达到约3000万吨，每年总产值约2万亿元。我国精细化工和专用化学产品约生产三万多个品种，由于品种少、有许多产品质量低，满足不了国内需求，每年进口量还较大;加之小企业多、设备小、质量不稳定、能耗高、污染较大、许多产品科技含量低、竞争力较低。

我国已有的2万多家精细化工和专用化学品企业，生产精细化工产品离不开液相反应器(釜)，精细化工行业中有大量液相反应器在使用中。精细化工产品的生产过程中，为了按要求反应好，总是要求反应物料在反应器中应尽快均匀接触并进行反应，其反应温度、浓度、pH值等条件应当尽力均匀并控制在指定范围，应当特别注意防止局部浓度过高、局部温度过高或过低等。尽快混合均匀就成了关键条件。

在常规的反应器(反应釜)中完成的，为了帮助反应物更均匀地进行反应，反应器内通常都配置有电机驱动的搅拌器，搅拌器由数个桨叶片组成，为了提高混合效率，现有技术对桨叶片的形状已创新了许多型式。为了提高混合效率，通常都采用提高搅拌器的转速，至使在进行反应的过程中电机驱动的搅拌器的能耗较大。在大型反应器中，配置的电机驱动的搅拌器(采用多层搅拌器)就更大、能耗就更大，反应器内物料混合的均匀性远不令人满意，制约了反应器的规模放大;当反应物料的粘度大、对反应生成结晶粒度要求严格、反应物或产物是热敏物质、要求反应物料迅速混合均匀时，传统常规的液相反应器(反应釜)就更难满足要求。

传统液相反应器制约着精细化工行业发展的问题，主要表现在:

1. 反应器的大小规模受到限制，许多企业不得不使用很多台反应器，多系列运行。多系列运行导致设备总台数多、投资多、控制繁杂、安全隐患增加、总电能耗高、产品质量的均匀性下降、成本上升。

2. 反应器内多种反应物混合均匀的速度和均匀度不令人满意。均匀地进行反应的前提是混合均匀，为了尽快混合好，除选择相对满意的叶片结构外，改善混合效果主要靠提高搅拌器的旋转速度来完成。从反应器的结构特点看，当搅拌器旋转速度超过一定转速之后，再提高转速已进一步改善混合效果，而驱动搅拌器旋转的电耗却是快速增加。

3. 对于反应物料粘度大的反应体系、产品是结晶而且对结晶大小有要求的、反应器内温度及温度分布均匀度要求更严格等，目前通用的反应器结构就显的更不适应。

目前，传统液相反应器的混合与反应效率成为制约和影响精细化工企业发展的重要因素之一。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有液相反应器存在的上述问题，提供一种新型液相反应器，本实用新型可在反应器内的液相中形成大旋涡与许多小涡流混流的状态，能有效提高反应器内物料混合的效率，使物料的反应环境更均匀，可促进反应在更理想的状态中进行，在强化化学反应过程的同时，还可以降低能耗。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下:

一种新型液相反应器，包括搅拌器，在搅拌器的搅拌轴上设置有多个浆叶片，其特征在于：所述浆叶片上设置有多个涡流孔。

所述涡流孔的总面积为浆叶片的总面积的5%—35%。

所述浆叶片上的涡流孔的形状、尺寸大小、相对位置和数量相同。

所述涡流孔为圆形、椭圆形或长方形。

所述涡流孔为圆形的直径为1mm—20mm。

所述涡流孔为椭圆形的短半轴长为1mm—20mm。

所述涡流孔为长方形的宽为1mm—20mm。

采用本实用新型的优点在于：

一、提高物料混合和反应效率：本实用新型在浆叶片上设置有多个涡流孔后，运转时可在反应器内的液相中形成了大旋涡与许多小涡流混流的状态，对液态或气态物料混合效率提高，其反应速度和效率同步提高。

二、系统内温度更均匀：本实用新型在反应器内的液相中形成了大旋涡与许多小涡流混流的状态，尤其是采用涡流孔的总面积为浆叶片的总面积的5%—35%，使搅拌器对液态(含气态)物料混合效率明显提高，化学反应中的反应热(放热或吸热)有利于更及时、均匀地从反应处移走，更易于与反应器中的换热部件均匀换热(取热或供热)，可有效防止局部过热(成过冷)，使系统内温度更均匀。

三、产品质量提高：本实用新型混合效果更好、系统内温度更均匀、物料浓度更均匀、pH值偏差小、副反应减少、易于分离和洗涤等，产品质量提高。

四、反应物为结晶状时，其结晶粒度更均匀：采用本实用新型后，搅拌速度可以降低，就可以调整到结晶所需要的较理想的状态，达到晶粒均匀、极细微的晶粒减少、易于分离和洗涤，尤其是采用浆叶片上的涡流孔的形状、尺寸大小、相对位置和数量相同后，不但产品晶粒分布更好、质量好，而且物料流失较少。

五、产品纯度上升：采用本实用新型后，混合效果更好，系统内温度更均匀，副反应减少，易于分离和洗涤，使产品纯度上升。

六、节约电耗：采用本实用新型后，在反应器内的液相中形成了大旋涡与许多小涡流混流的状态，尤其是涡流孔采用圆形、椭圆形或长方形，且尺寸为1mm—20mm后，搅拌器对液态(含气态)物料混合效率提高了，且由于开孔后叶片运行受力面减广、阻力降低，而且搅拌器的转速可以降低，使电耗随之降低，电耗可以节约 5%—15%。

七、本实用新型在精细化工和专用化学品行业尤其适用，特别是应用在反应物料粘度大的反应体系、生产沉淀型催化剂用的反应器、产品是结晶形态的反应体系、反应热效应大的反应体系、反应体系中有的原料或反应中间产物、产物是热敏物质的体系、需要特大型机械搅拌式液相反应器时，效果最佳。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图

图中标记为：1、搅拌轴，2、浆叶片，3、涡流孔。

具体实施方式

一种新型液相反应器，包括搅拌器，在搅拌器的搅拌轴1上设置有多个浆叶片2，并且在浆叶片上设置有多个涡流孔3。

本实用新型中，优选方式之一为，涡流孔3的总面积为浆叶片2的总面积的5%—35%。

本实用新型中，优选方式之二为，浆叶片2上的涡流孔3的形状、尺寸大小、相对位置和数量相同。

本实用新型中，优选方式之三为，涡流孔3为圆形、椭圆形或长方形。

当涡流孔3为圆形时，涡流孔3的直径为1mm—20mm。当涡流孔3为椭圆形时，涡流孔3的短半轴长为1mm—20mm。当涡流孔3为长方形时，涡流孔3的宽为1mm—20mm。

以下结合附图对本实用新型作详细说明：

本实用新型主要由内封头、夹套封头、内筒体、夹套筒体和大法兰组成的反应器。用导热油或水蒸汽加热的加热套简(必要时反应器内可以安设立式或卧式加热盘管)、由搅拌器(桨叶片)件、搅拌轴件、机械密封件、传动装置件和本实用新型组成的机械搅拌系统，再配设进料口、放料口、蒸馏口、导热油(或水蒸汽)进口和出口、压力表接口、温度计接口、视镜口、灯孔等。

以一个规模为1000升的传统机械搅拌式液相反应器和采用锚式搅拌桨叶片为例。本实用新型是在其锚式搅拌器的U形桨叶片和十字横叶片上共均布了18个直径为10mm的涡流孔和18个直径5mm的涡流孔，共计增加了32个涡流孔。

同样，本实用新型可以适用于各种不同的搅拌桨叶片上开孔。涡流孔的设计(孔径大小、数量、布置方式等)应按反应器规模大小、搅拌器桨叶片形状和结构、反应物料和产物的性质、反应热大小、液体的粘度、反应温度和压力、对反应产物晶粒大小要求等综合考虑确定。

本实用新型的工作原理过程如下:

将配制成一定浓度的主要液体原料(或纯净水)加到反应器内，启动机械搅拌器并调节转速到规定转速，控制反应器内所需温度、压力、pH值等条件到规定值，按要求的浓度、温度、数量、添加速度等条件，将需要加入的其他原料加到反应器中，进行化学反应，并注意控制反应器内的温度、压力、pH值等条件符合操作规程的要求，直至完成反应，从放料口卸出物料送分离工序提取产品。

在机械搅拌式液相反应器中，液相反应物料混合效果直接影响相应的反应速度和效果。

反应器在运行中搅拌时，在反应器内液态物料除形成传统的较大的旋涡之外，还由涡流孔形成了许多小的涡流。每一个开孔都增加了一个提供不同物料混合的新界面、新涡流，增加了新的混合、反应、换热的机会，在运转时，在反应器内的液相中形成了大旋涡与许多小涡流混流的状态。

在设有机械搅拌器的传统的液相反应器中，当搅拌器的桨叶片形状、结构决定之后，改善反应物料混合和反应效率的大旋涡的作用是有限度的。而采用本实用新型后，每一个涡流孔都增加了一个提供不同物料混合的新界面、新涡流，增加了新的混合、反应、换热的机会。在运转时，在反应器内的液相中形成了大旋涡与许多小涡流混流的状态，即: 本实用新型使液相反应器中液相物料混合流动形态发生了重大变化----在形成大旋涡的同时，在大旋涡中还形成许多小旋涡，混合和反应效率随之有效提高，给液相反应器的运行带来了一系列优点----混合和反应效率提高、系统内温度更均匀、副反应减少、产品质量提高、产品纯度上升、电耗降低等。

以上所述的仅是本实用新型的实施方式。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，无需经过创造性劳动就能够联想到的技术特征，还可以做出若干变型和改进，这些变化显然都应视为等同特征，仍属于本实用新型专利的保护范围之内。

Claims

1.一种新型液相反应器，包括搅拌器，在搅拌器的搅拌轴（1）上设置有多个浆叶片（2），其特征在于：所述浆叶片（2）上设置有多个涡流孔（3）。

2.根据权利要求1所述的新型液相反应器，其特征在于：所述涡流孔（3）的总面积为浆叶片（2）的总面积的5%—35%。

3.根据权利要求1或2所述的新型液相反应器，其特征在于：所述浆叶片（2）上的涡流孔（3）的形状、尺寸大小、相对位置和数量相同。

4.据权利要求3所述的新型液相反应器，其特征在于：所述涡流孔（3）为圆形、椭圆形或长方形。

5.据权利要求4所述的新型液相反应器，其特征在于：所述涡流孔（3）为圆形的直径为1mm—20mm。

6.据权利要求4所述的新型液相反应器，其特征在于：所述涡流孔（3）为椭圆形的短半轴长为1mm—20mm。

7.据权利要求4所述的新型液相反应器，其特征在于：所述涡流孔（3）为长方形的宽为1mm—20mm。