專利名稱：液液兩相快速反應(yīng)混合器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于溶液混合裝置，特別涉及液液不互溶兩相體系的液液兩相快速反應(yīng)混合器。
液液兩相的反應(yīng)包括相間的傳質(zhì)和反應(yīng)物之間的反應(yīng)。當反應(yīng)物之間反應(yīng)速度很快時，兩相的傳質(zhì)為控制步驟，反應(yīng)結(jié)果的好壞主要由質(zhì)量傳遞的速度決定；而相間傳質(zhì)速度由傳質(zhì)系數(shù)和傳質(zhì)面積決定，反應(yīng)條件決定傳質(zhì)系數(shù)難以大幅度提高，因此經(jīng)常采用減小液滴體積來增大傳質(zhì)面積，從而有效強化傳質(zhì)。
現(xiàn)有的方法主要是通過提高攪拌槳的轉(zhuǎn)速和改變攪拌槳形狀達到強力攪拌，加入電場，磁場或超聲波來強化傳質(zhì)，以及其中一相由側(cè)壁或底部噴入，形成噴射流來促進兩相混合。專利85205017和86105817是通過增強攪拌力，或改變攪拌槳的形狀，或加入外界場；另一種是利用射流混合法來使液液混合，但它們都存在一些問題。如單純依靠攪拌很難使液滴分散成細小的部分若攪拌速率提高，液滴會進一步破裂；但同時會增加液滴的碰撞機會，導(dǎo)致液滴凝并。因此攪拌速率大幅度提高對液滴的大小影響不大，反而會導(dǎo)致不必要的能源浪費。同樣攪拌槳形狀的改變也不會使液滴進一步分散。引入噴射流則不會使流場產(chǎn)生很大變化，仍舊不會得到很小的液滴。至于加入電場，磁場或超聲波，則因成本太高而不適合放大使用。
再有如專利93237216所述的采用噴射式流體混合器，但是該方法得到的液滴并未和另一相流體混合均勻，如果進行化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)器各個部分的反應(yīng)程度不相同，因此得不到均勻的產(chǎn)物。
從以上所述的種種液液混合的方法來看，還沒有人通過改變液液混合的裝置，解決液液不互溶兩相體系的形狀均勻性。
本實用新型的目的是針對液液兩相快速反應(yīng)，克服已有反應(yīng)裝置的缺陷，既能夠得到很細小的液滴，在短時間內(nèi)液滴長大較少，可以保證較大的傳質(zhì)面積；又能使得到的液滴大小相近，以求在攪拌筒各個位置的兩相傳質(zhì)速度基本相同，得到形狀均勻的合格產(chǎn)品，而提供一種液液兩相快速反應(yīng)混合器。
本實用新型的技術(shù)方案是液液兩相快速反應(yīng)混合器包括攪拌筒9，攪拌槳8等，其特征在于在攪拌筒9上部的里面安裝有一通過帶有密封閥門2的管道與貯液罐3相連的噴頭6，在罐中還有一通過傳動桿與罐外面馬達4相連的攪拌槳8。在攪拌筒9的側(cè)壁有擋板7。
先在攪拌筒中加入連續(xù)相，開動攪拌槳攪拌。貯液罐中加入分散相，貯液罐與高壓氮瓶或空氣壓縮機相連，利用壓力使分散相通過噴頭分散成細小的液滴并噴入連續(xù)相中，液滴在攪拌筒中迅速分散到各個位置，并同連續(xù)相反應(yīng)。
為了使噴出的液滴能夠迅速地分布在整個攪拌筒內(nèi)，選用推進式攪拌槳，而且槳葉需要為攪拌筒內(nèi)徑的三分之二。這樣既可以使液滴在攪拌筒內(nèi)分布均勻，又可以減慢液滴的凝并速度，得到快而且均勻的傳質(zhì)速度。
本實用新型的實施具有顯著的效果，選用300毫升水為分散相，1.5升煤油為連續(xù)相進行了實驗研究。四個大氣壓下，本實用新型得到的噴出液滴直徑可達到100微米，而且在攪拌筒內(nèi)選取九個位置測得的液滴直徑極為相近；轉(zhuǎn)速為400rpm時三分鐘內(nèi)長到300微米左右，九個位置測得的液滴直徑范圍為270-350微米。而對于單純攪拌，400rpm時得到的最小液滴平均直徑為500微米，轉(zhuǎn)速為700rpm時，最小液滴平均直徑還是超過400微米。如果分散相噴入后不加以攪拌，轉(zhuǎn)速為400rpm時三分鐘后液滴的直徑會長到大約500微米，而且九個位置的液滴分布范圍為320-750微米。由于一般的快速反應(yīng)在三分鐘內(nèi)基本完成，本實用新型對于液液兩相快速反應(yīng)極大地提高了兩相的混合，促進了兩相的反應(yīng)，優(yōu)化了反應(yīng)的產(chǎn)品。
以下結(jié)合附圖對本實用新型的技術(shù)方案作進一步的描述。


圖1．本實用新型一種實施例的原理圖。
圖2．本實用新型的示意圖。
1．高壓氮瓶2．閥門3．貯液罐4．馬達5．激光測速儀6．噴頭7．擋板8．攪拌槳9．攪拌筒如
圖1所示，高壓氮瓶1通過帶有閥門2的不銹鋼管與貯液罐3相連，用于進氣。貯液罐3的上端有閥門2，用于加入分散相。貯液罐3的下端有一個閥門2，平時關(guān)閉以在貯液罐3中貯存連續(xù)相和一定的壓力。使用時打開，液體被氣體壓出，通過噴頭6噴出。攪拌筒9中存放連續(xù)相，在分散相噴出之前開動攪拌槳8進行攪拌，擋板7使攪拌更為劇烈。通過馬達4改變攪拌速度，由激光測速儀5讀出，選擇一個合適的攪拌速度。實施例1攪拌筒9內(nèi)加入3升1∶1的濃氨水，開動攪拌槳8在400rpm下攪拌。貯液罐3中加入1升ZrOCl2和鹽酸，調(diào)節(jié)pH值為2。先在貯液罐3中加入4個大氣壓，然后打開閥門2，使兩相混合反應(yīng)，得到白色的氫氧化鋯粉術(shù)。
經(jīng)電鏡觀察，得到的粉末平均粒徑為540納米，粒徑分布的最小偏差為10％。實施例2先用TBP在酸性條件下萃取ZrOCl2溶液，得到含Zr的反膠團溶液。攪拌筒9中加入1.5升該溶液，400rpm下攪拌。貯液罐9中加入300毫升1∶1的濃氨水，再加入4個大氣壓的壓力，然后打開閥門2，使兩相混合反應(yīng)，得到白色的氫氧化鋯粉末。
經(jīng)透射電鏡觀察，得到的粉末平均粒徑為40納米，基本為球形，粒徑分布的最小偏差為4％。
權(quán)利要求1．一種液液兩相快速反應(yīng)混合器，包括攪拌筒(9)，攪拌槳(8)等，其特征在于在攪拌筒(9)上部的里面安裝有一通過帶有密封閥門(2)的管道與貯液罐(3)相連的噴頭(6)，在罐中還有一通過傳動桿與罐外面馬達(4)相連的攪拌槳(8)。
2．如權(quán)利要求1所述的液液兩相快速反應(yīng)混合器，其特征在于所述的在攪拌筒(9)的側(cè)壁有擋板(7)。
專利摘要本實用新型屬于溶液混合裝置,特別涉及液液不互溶兩相體系的液液兩相快速反應(yīng)混合器。在攪拌筒9上部的里面安裝有一通過帶有密封閥門2的管道與貯液罐3相連的噴頭6,在罐中還有一通過傳動桿與罐外面馬達4相連的攪拌槳8;攪拌筒9的側(cè)壁有擋板7。本實用新型對于液液兩相快速反應(yīng)極大地提高了兩相的混合,促進了兩相的反應(yīng),優(yōu)化了反應(yīng)的產(chǎn)品。對于類似反萃制粉的兩相反應(yīng)也能夠得到滿意的產(chǎn)品。
文檔編號B01F7/16GK2350115SQ9824784
公開日1999年11月24日 申請日期1998年12月4日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月4日
發(fā)明者王浩然, 安振濤, 楊傳芳, 劉會洲, 陳家鏞 申請人:中國科學(xué)院化工冶金研究所