專利名稱：自吸排氣式攪拌反應器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種自吸排氣式攪拌器，尤其是一種適合氣液反應和氣固液三相
等高換熱要求反應的自吸排氣式攪拌反應器。
背景技術：
氣液反應是一種在石化、精細化工、生物化工、醫(yī)藥化工經常碰到的一種反應，典 型的應用有催化加氫、催化氧化、發(fā)酵等過程，其共同的特點是氣液接觸面積的大小和換熱 效果顯著影響反應速率的高低。 市售氣液反應器可分為兩大類一類是傳統(tǒng)攪拌式反應器，容器上端空間氣體在 液相內得不到循環(huán)由于氣液的不相溶性，且密度差別比較大，反應器中未反應氣體積聚在 反應器的上部空間，嚴重影響反應速率，同時，固體催化劑的懸浮不均勻也制約了反應速 率；一類是自吸排氣式攪拌器是一種不用額外氣體輸送機械而能自行吸入反應器上部空間 氣體進行氣液接觸的反應裝置，通過自吸式攪拌槳在進行料液混合的同時不斷吸入外界氣 體，達到氣液分散反應的目的。 在許多過程中，氣液接觸是十分重要的。氣液相接觸面積的大小顯著影響反應速 率的高低，一般的攪拌設備總是圍繞如何提高補充氣體的分散特性而設計制造的，但補充 的氣體流量有時是十分有限的，這就嚴重制約了反應速率提高。而自吸式攪拌機具備將釜 內液面上的氣體重新吸入并分散于液相的顯著特點，可大幅度提高氣含率和氣_液相的接 觸面積，從而達到提高反應速率的目的。如果用在三相反應中，比如液相中有固體顆粒時， 自吸式攪拌器則通常要配以能懸浮固體顆粒的攪拌器。 多數(shù)反應是要換熱的，由于容量小，因而反應器內的反應區(qū)域和容器外的冷卻介 質溫差是很小的。但隨著反應有效容積的增大，反應器換熱接觸面積受到限制，它和容量的 比率在急劇下降，國內反應器對于高度放熱的反應多數(shù)內置2 3層的內盤管，但在某些劇 烈換熱反應情況下，大量盤管的內置減少了有效反應容積的同時，也導致攪拌效果受盤管 占用路徑的影響。由于換熱問題得不到有效解決，以至反應速率放慢。 傳統(tǒng)的反應器由于采用釜外夾套及釜內放置多組盤管的方式進行換熱，但由于有 些反應為高換熱反應，這種傳熱設計結構在有限的時間及空間內傳熱效果并不理想。這也 是為何傳統(tǒng)的反應器反應容積受制約的原因所在。 中國專利文獻CN101444715、 CN101439275等公開了一些自吸排氣式攪拌反應裝 置，大多采用空心攪拌槳與下層攪拌槳的雙層槳結構，空心攪拌槳置于上層以帶入更多的 氣體，在反應器中設置擾流板以期更好的混合反應。 目前國內外各種專利所述的自吸排氣式攪拌器，都將自吸排氣式攪拌槳置于攪拌 軸上層，現(xiàn)有專利報道沒有研究將自吸排氣式攪拌槳置于攪拌軸下層的影響，也沒有專利 報道研究將換熱板置于容器內這種安裝結構。 但是，以上現(xiàn)有技術的自吸排氣式攪拌反應裝置仍存在以下技術問題 1、將自吸排氣式攪拌槳置于攪拌軸上層，仍沒有解決反應器的下部氣含率遠低于上部的問題； 2、現(xiàn)有自吸排氣式攪拌槳大多為徑向流形式，影響固體物的懸浮及流動； 3、通常需要在空心軸上開進氣口或在聯(lián)軸器上鉆圓孔，造成空心軸強度降低或進
氣口尺寸受限制； 4、反應器換熱效果不理想，影響反應效果。
發(fā)明內容本實用新型針對上述現(xiàn)有技術的不足，通過將自吸排氣式攪拌器置于空心軸下
層，同時將換熱板與攪拌器相結合，提供了一種高效的自吸排氣式攪拌反應器。 自吸排氣式攪拌反應器，主要由筒體、安裝于筒體中部的攪拌裝置及設于筒體內
壁側的換熱裝置組成，攪拌裝置包括一空心攪拌軸和設置于空心攪拌軸上的攪拌槳，其特
征在于 所述的空心攪拌軸的下部依次設置軸流槳和軸流型自吸排氣式攪拌槳； 所述自吸排氣式攪拌槳槳葉與垂直主軸呈5 45度夾角，自吸排氣式攪拌槳槳葉
與水平面呈5 35度夾角。 優(yōu)化地，所述的自吸排氣式攪拌槳與軸流槳之間的距離為自吸排氣式攪拌槳槳葉 直徑的1 2.5倍。 更優(yōu)化地，所述空心攪拌軸的聯(lián)軸器處上開有若干進氣槽；所述的空心攪拌軸伸 入到自吸排氣式攪拌槳內，空心攪拌軸出氣口與自吸排氣式攪拌槳進氣口的間距為2 30mm。 更優(yōu)化地，所述的自吸排氣式攪拌槳設置于空心攪拌軸的底部，空心軸與自吸排 氣式攪拌槳可通過法蘭連接。 更進一步地，所述的自吸排氣式攪拌槳出氣口呈V字形。 所述的換熱裝置主要由設置于筒體內的若干換熱板組成，換熱板呈擋板狀固定于 筒體內，其中靠近筒體端的相鄰兩塊換熱板的間距大于靠近空心攪拌軸端的相鄰兩塊換熱 板的間距5 300mm。 所述的換熱板呈直線形或漸開曲線形。 所述的換熱板靠近筒體端與筒體內壁的間距為3 400mm，換熱板靠近空心攪拌 軸端與自吸排氣式攪拌槳槳葉的間距為20 500mm。 本實用新型的自吸排氣式攪拌槳的進氣口傾斜度應與自吸排氣式攪拌槳槳葉與
垂直主軸的夾角相一致，以獲得更好的氣液交換效率；當所述的自吸排氣式攪拌槳設置于
空心攪拌軸的底部，空心軸與自吸排氣式攪拌槳可通過法蘭或銷鍵連接；以上所述的軸流
槳可為下壓式軸流槳，自吸排氣式攪拌槳可為下壓軸流型自吸排氣式攪拌槳。 本實用新型根據(jù)流體力學和空氣動力學設計的自吸排氣式攪拌槳，具有更高的吸
氣效率，設置于底層的設計配合軸流槳以及外形更符合流體運動的隔熱板，解決了反應器
的下部氣含率遠低于上部的問題，同時改進了傳熱系統(tǒng)，并且具有良好的傳質效率，使產品
的得率顯著提高。

圖1為本實用新型自吸排氣反應器主視結構示意圖 圖2為本實用新型自吸排氣反應器俯視結構示意圖 圖3為自吸排氣式攪拌槳主視結構示意圖 圖4為自吸排氣式攪拌槳立體結構示意圖 圖5為自吸排氣式攪拌槳與空心攪拌軸法蘭連接局部結構示意圖 圖6為空心攪拌軸伸入自吸排氣式攪拌槳的局部結構示意圖 圖7為自吸排氣式攪拌反應器流體運動示意圖 其中，筒體IO，自吸排氣式攪拌槳20，空心攪拌軸21，軸流槳22，槳葉23，法蘭24， 換熱裝置30，換熱板31，內圈32、外圈33、介質總進出口 35，介質分進出口 34，槳葉根部 201，自吸排氣式攪拌槳出氣口 202，自吸排氣式攪拌槳進氣口 203，總進氣口 204，空心軸出 氣口 210，空心軸出氣口 211，進氣孔212，聯(lián)軸器21具體實施方式實施例1 如圖1、圖2、圖3、圖4、圖6和圖7所示，自吸排氣式攪拌反應器主要由筒體10、安 裝于筒體中部的攪拌裝置及設于筒體10內壁側的換熱裝置30組成，攪拌裝置包括在聯(lián)軸 器213處設有若干進氣孔212的空心攪拌軸21和設置于空心攪拌軸21上的攪拌槳，所述 的空心攪拌軸21的下部依次設置軸流槳22和自吸排氣式攪拌槳20 ;所述自吸排氣式攪拌 槳槳葉23與垂直主軸之間夾角13呈5度，槳葉23與水平面之間夾角a呈5度。 自吸排氣式攪拌槳20與軸流槳22的距離為自吸排氣式攪拌槳20直徑的1倍；空 心攪拌軸21伸入到自吸排氣式攪拌槳20內，空心軸出氣口 211與自吸排氣式攪拌槳進氣 口 203之間的間距為2mm，空心攪拌軸21與自吸排氣式攪拌槳20通過法蘭24固定連接； 所述的自吸排氣式攪拌槳出氣口 202呈V字形。 換熱裝置30主要由設置于筒體內的若干換熱板31和內圈32、外圈33、設置于筒 體10上的介質總進出口 35組成，內圈32、外圈33上分別連接換熱板內的介質分進出口 34， 換熱板31以外寬內窄的形式固定于內圈32和外圈33上，其中相鄰兩塊換熱板310、311在 外圈33上的間距比換熱板310、311在內圈32上的間距大5mm ;換熱板31靠近筒體10 — 端與筒體10內壁之間的間距為3mm，換熱板31靠近空心攪拌軸21 —端與與自吸排氣式攪 拌槳20之間的間距為20mm。 實施例2 如圖1、圖2、圖3、圖4、圖6和圖7所示，自吸排氣式攪拌反應器主要由筒體10、安 裝于筒體中部的攪拌裝置及設于筒體10內壁側的換熱裝置30組成，攪拌裝置包括在聯(lián)軸 器213處設有若干進氣孔212的空心攪拌軸21和設置于空心攪拌軸21上的攪拌槳，所述 的空心攪拌軸21的下部依次設置軸流槳22和自吸排氣式攪拌槳20 ;所述自吸排氣式攪拌 槳槳葉23與垂直主軸之間夾角13呈45度，槳葉23與水平面之間夾角a呈35度。 自吸排氣式攪拌槳20與軸流槳22的距離為自吸排氣式攪拌槳20直徑的2. 5倍； 空心攪拌軸21伸入到自吸排氣式攪拌槳20內，空心軸出氣口 211與自吸排氣式攪拌槳進 氣口 203之間的間距為30mm，空心攪拌軸21與自吸排氣式攪拌槳20通過法蘭24固定連接；所述的自吸排氣式攪拌槳出氣口 202呈V字形。 換熱裝置30主要由設置于筒體內的若干換熱板31和內圈32、外圈33、設置于筒 體10上的介質總進出口 35組成，內圈32、外圈33上分別連接換熱板內的介質分進出口 34， 換熱板31以外寬內窄的形式固定于內圈32和外圈33上，其中相鄰兩塊換熱板310、311在 外圈33上的間距比換熱板310、311在內圈32上的間距大300mm ;換熱板31靠近筒體10 — 端與筒體10內壁之間的間距為400mm，換熱板31靠近空心攪拌軸21 —端與與自吸排氣式 攪拌槳20之間的間距為500mm。 實施例3 如圖1、圖2、圖3、圖4、圖6和圖7所示，自吸排氣式攪拌反應器主要由筒體10、安 裝于筒體中部的攪拌裝置及設于筒體10內壁側的換熱裝置30組成，攪拌裝置包括在聯(lián)軸 器213處設有若干進氣孔212的空心攪拌軸21和設置于空心攪拌軸21上的攪拌槳，所述 的空心攪拌軸21的下部依次設置軸流槳22和自吸排氣式攪拌槳20 ;所述自吸排氣式攪拌 槳槳葉23與垂直主軸之間夾角13呈35度，槳葉23與水平面之間夾角a呈25度。 自吸排氣式攪拌槳20與軸流槳22的距離為自吸排氣式攪拌槳20直徑的1. 5倍； 空心攪拌軸21伸入到自吸排氣式攪拌槳20內，空心軸出氣口 211與自吸排氣式攪拌槳進 氣口 203之間的間距為15mm，空心攪拌軸21與自吸排氣式攪拌槳20通過法蘭24固定連 接；所述的自吸排氣式攪拌槳出氣口 202呈V字形。 換熱裝置30主要由設置于筒體內的若干換熱板31和內圈32、外圈33、設置于筒 體10上的介質總進出口 35組成，內圈32、外圈33上分別連接換熱板內的介質分進出口 34， 換熱板31以外寬內窄的形式固定于內圈32和外圈33上，其中相鄰兩塊換熱板310、311在 外圈33上的間距比換熱板310、311在內圈32上的間距大200mm ;換熱板31靠近筒體10 — 端與筒體10內壁之間的間距為300mm，換熱板31靠近空心攪拌軸21 —端與與自吸排氣式 攪拌槳20之間的間距為400mm。 實施例4 如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5和圖7所示，自吸排氣式攪拌反應器主要由筒體10、安 裝于筒體中部的攪拌裝置及設于筒體10內壁側的換熱裝置30組成，攪拌裝置包括在聯(lián)軸 器213處設有若干進氣孔212的空心攪拌軸21和設置于空心攪拌軸21上的攪拌槳，所述 的空心攪拌軸21的下部依次設置軸流槳22和自吸排氣式攪拌槳20 ;所述自吸排氣式攪拌 槳槳葉23與垂直主軸之間夾角13呈5度，槳葉23與水平面之間夾角a呈5度。 自吸排氣式攪拌槳20與軸流槳22的距離為自吸排氣式攪拌槳20直徑的1倍；空 心攪拌軸21與自吸排氣式攪拌槳20通過法蘭24固定連接，攪拌軸21的末端210與攪拌 槳20的總進氣口 204相接；所述的自吸排氣式攪拌槳出氣口 202呈V字形。 換熱裝置30主要由設置于筒體內的若干換熱板31和內圈32、外圈33、設置于筒 體10上的介質總進出口 35組成，內圈32、外圈33上分別連接換熱板內的介質分進出口 34， 換熱板31以外寬內窄的形式固定于內圈32和外圈33上，其中相鄰兩塊換熱板310、311在 外圈33上的間距比換熱板310、311在內圈32上的間距大5mm ;換熱板31靠近筒體10 — 端與筒體10內壁之間的間距為3mm，換熱板31靠近空心攪拌軸21 —端與與自吸排氣式攪 拌槳20之間的間距為20mm。 實施例5[0052] 如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5和圖7所示，自吸排氣式攪拌反應器主要由筒體10、安 裝于筒體中部的攪拌裝置及設于筒體10內壁側的換熱裝置30組成，攪拌裝置包括在聯(lián)軸 器213處設有若干進氣孔212的空心攪拌軸21和設置于空心攪拌軸21上的攪拌槳，所述 的空心攪拌軸21的下部依次設置軸流槳22和自吸排氣式攪拌槳20 ;所述自吸排氣式攪拌 槳槳葉23與垂直主軸之間夾角13呈45度，槳葉23與水平面之間夾角a呈35度。 自吸排氣式攪拌槳20與軸流槳22的距離為自吸排氣式攪拌槳20直徑的2. 5倍； 空心攪拌軸21與自吸排氣式攪拌槳20通過法蘭24固定連接，攪拌軸21的末端210與攪 拌槳20的總進氣口 204相接；所述的自吸排氣式攪拌槳出氣口 202呈V字形。 換熱裝置30主要由設置于筒體內的若干換熱板31和內圈32、外圈33、設置于筒 體10上的介質總進出口 35組成，內圈32、外圈33上分別連接換熱板內的介質分進出口 34， 換熱板31以外寬內窄的形式固定于內圈32和外圈33上，其中相鄰兩塊換熱板310、311在 外圈33上的間距比換熱板310、311在內圈32上的間距大300mm ;換熱板31靠近筒體10 — 端與筒體10內壁之間的間距為400mm，換熱板31靠近空心攪拌軸21 —端與與自吸排氣式 攪拌槳20之間的間距為500mm。 實施例6 如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5和圖7所示，自吸排氣式攪拌反應器主要由筒體10、安 裝于筒體中部的攪拌裝置及設于筒體10內壁側的換熱裝置30組成，攪拌裝置包括在聯(lián)軸 器213處設有若干進氣孔212的空心攪拌軸21和設置于空心攪拌軸21上的攪拌槳，所述 的空心攪拌軸21的下部依次設置軸流槳22和自吸排氣式攪拌槳20 ;所述自吸排氣式攪拌 槳槳葉23與垂直主軸之間夾角13呈35度，槳葉23與水平面之間夾角a呈25度。 自吸排氣式攪拌槳20與軸流槳22的距離為自吸排氣式攪拌槳20直徑的1. 5倍； 空心攪拌軸21與自吸排氣式攪拌槳20通過法蘭24固定連接，攪拌軸21的末端210與攪 拌槳20的總進氣口 204相接；所述的自吸排氣式攪拌槳出氣口 202呈V字形。 換熱裝置30主要由設置于筒體內的若干換熱板31和內圈32、外圈33、設置于筒 體10上的介質總進出口 35組成，內圈32、外圈33上分別連接換熱板內的介質分進出口 34， 換熱板31以外寬內窄的形式固定于內圈32和外圈33上，其中相鄰兩塊換熱板310、311在 外圈33上的間距比換熱板310、311在內圈32上的間距大200mm ;換熱板31靠近筒體10 — 端與筒體10內壁之間的間距為300mm，換熱板31靠近空心攪拌軸21 —端與與自吸排氣式 攪拌槳20之間的間距為400mm。 應指出的是，本實用新型不僅僅局限于上述實施例，任何簡單變形都應認為落入 本實用新型的保護范圍。
權利要求自吸排氣式攪拌反應器，主要由筒體、安裝于筒體中部的攪拌裝置及設于筒體內壁側的換熱裝置組成，攪拌裝置包括一空心攪拌軸和設置于空心攪拌軸上的攪拌槳，其特征在于所述的空心攪拌軸的下部依次設置軸流槳和軸流型自吸排氣式攪拌槳；所述自吸排氣式攪拌槳槳葉與垂直主軸呈5～45度夾角，自吸排氣式攪拌槳槳葉與水平面呈5～35度夾角。
2. 根據(jù)權利要求1所述的自吸排氣式攪拌反應器，其特征在于所述的自吸排氣式攪拌 槳與軸流槳之間的距離為自吸排氣式攪拌槳槳葉直徑的1 2. 5倍。
3. 根據(jù)權利要求2所述的自吸排氣式攪拌反應器，其特征在于所述的自吸排氣式攪拌 槳設置于空心攪拌軸的底部，空心軸與自吸排氣式攪拌槳通過法蘭連接。
4. 根據(jù)權利要求3所述的自吸排氣式攪拌反應器，其特征在于所述空心攪拌軸的聯(lián)軸 器處上開有若干進氣槽；所述的空心攪拌軸伸入到自吸排氣式攪拌槳內，空心攪拌軸出氣 口與自吸排氣式攪拌槳進氣口的間距為2 30mm。
5. 根據(jù)權利要求3或4所述的自吸排氣式攪拌反應器，其特征在于所述的自吸排氣式 攪拌槳出氣口呈V字形。
6. 根據(jù)權利要求5所述的自吸排氣式攪拌反應器，其特征在于所述的換熱裝置主要由 設置于筒體內的若干換熱板組成，換熱板呈擋板狀固定于筒體內，其中靠近筒體端的相鄰 兩塊換熱板的間距大于靠近空心攪拌軸端的相鄰兩塊換熱板的間距5 300mm。
7. 根據(jù)權利要求6所述的自吸排氣式攪拌反應器，其特征在于所述的換熱板呈直線形 或漸開曲線形。
8. 根據(jù)權利要求7所述的自吸排氣式攪拌反應器，其特征在于所述的換熱板靠近筒體 端與筒體內壁的間距為3 400mm，換熱板靠近空心攪拌軸端與自吸排氣式攪拌槳槳葉的 間距為20 500mm。
專利摘要本實用新型涉及一種適合氣液反應和氣固液三相等高換熱要求反應的自吸排氣式攪拌反應器。主要由筒體、安裝于筒體中部的攪拌裝置及設于筒體內壁側的換熱裝置組成，攪拌裝置包括一空心攪拌軸和設置于空心攪拌軸上的攪拌槳，其特征在于所述的空心攪拌軸的下部依次設置軸流槳和軸流型自吸排氣式攪拌槳；所述自吸排氣式攪拌槳槳葉與垂直主軸呈5～45度夾角，自吸排氣式攪拌槳槳葉與水平面呈5～35度夾角。本實用新型具有更高的吸氣效率，解決了反應器的下部氣含率遠低于上部的問題，同時改進了傳熱系統(tǒng)，并且具有良好的傳質效率，使產品的得率顯著提高。
文檔編號B01F7/16GK201482481SQ20092019248
公開日2010年5月26日 申請日期2009年9月3日 優(yōu)先權日2009年9月3日
發(fā)明者程豪 申請人:程豪