一種基于八卦圖原理的超重力-連續(xù)微撞擊流反應器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及化學反應工程技術領域，特別涉及一種基于八卦圖原理的超重力-連續(xù)微撞擊流反應器。
【背景技術】
[0002]伏羲是中華民族的人文始祖，《太平御覽》曾這樣描述“伏羲坐于方壇之上，聽八風之氣，乃畫八卦”。八卦圖中揭示了旋轉(zhuǎn)運動的兩種方式:第一種是始終按一個方向旋轉(zhuǎn)，稱之為一次旋轉(zhuǎn)，車輪、螺旋槳、馬達等旋轉(zhuǎn)設備都屬于一次旋轉(zhuǎn)設備。第二種是在第一種的基礎上當轉(zhuǎn)到180度時，旋轉(zhuǎn)方向突然發(fā)生180度的改變，由順時針變?yōu)槟鏁r針，或者相反，稱之為二次旋轉(zhuǎn)，二次旋轉(zhuǎn)設備非常少見。此外，八卦圖中還包含一黑、一白兩個小螺旋。1927年，ff.R.Dean教授在研宄彎管內(nèi)流體流動時最早發(fā)現(xiàn)了垂直于流道的旋轉(zhuǎn)渦流，為紀念這一發(fā)現(xiàn)，該渦流被命名為迪恩渦。迪恩渦的存在詮釋了八卦圖中蘊涵的宏觀與微觀運動、運動與物質(zhì)和能量傳遞之間的內(nèi)在聯(lián)系。
[0003]“反應器乃國之重器”，反應器為人類社會的發(fā)展提供了必要的物質(zhì)和能量基礎。隨著科學技術的迅猛發(fā)展，對反應器的要求也越來越高，現(xiàn)有的反應器在解決液-液快速反應過程中存在的強化傳質(zhì)問題頗為棘手。名稱為“雙魚反應器”、專利申請?zhí)枮?01410380345.4和名稱為“魚形反應器”、專利申請?zhí)枮?01310087052.2的中國發(fā)明專利申請?zhí)岢鲈谝?液快速反應過程中，通過反應料液快速的二次旋轉(zhuǎn)形成高頻顛倒的超重力場，強化液-液傳質(zhì)過程中的介觀與微觀混合過程；通過24條薄液膜的高頻率撞擊強化宏觀混合與初始分散過程。因而，上述兩種反應器具有強化液-液多尺度混合的功效，其中的液-液多尺度混合包括:宏觀混合、初始分散、介觀混合與微觀混合。
[0004]雖然，上述兩種反應器與傳統(tǒng)反應器相比在強化多尺度混合方面存在明顯優(yōu)勢，但在具體實施過程中仍發(fā)現(xiàn)存在很大的弊端，主要體現(xiàn)在以下三個方面:
[0005]第一，在強化初始分散方面，24條支流的總量很高，對主流產(chǎn)生了嚴重的稀釋作用，這種稀釋作用對于液-液快速反應過程非常不利。
[0006]第二，在強化宏觀混合方面，由于液-液快速反應的速率很難把握，導致24條支流撞擊主流的頻率無法確定，在每個撞擊周期中，存在混合一反應一間歇三個不同的時間段，造成反應過程中反應物濃度波動很大，反應時間和反應器空間利用率很低，導致包覆率很低。
[0007]第三，在強化二次旋轉(zhuǎn)方面，由于主流道流通截面是ImmX5mm的規(guī)整矩形流道，因此，二次旋轉(zhuǎn)的流線度不佳，強化介觀與微觀混合存在死角。
[0008]總之，上述兩種反應器在強化多尺度混合方面的功效仍有待進一步加強。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本實用新型的目的在于提供一種超重力-連續(xù)微撞擊流反應器，以實現(xiàn)進一步強化宏觀混合、初始分散、介觀與微觀混合等目的。
[0010]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供如下技術方案:
[0011]一種基于八卦圖原理的超重力-連續(xù)微撞擊流反應器，包括I條主流道和與24條支流道對應的24個支流道出口，所述主流道包括依次對接且沿著直線方向布置的24個半徑相等或由小變大的半圓形流道，其中，24個支流道出口分別位于24個半圓形流道的內(nèi)偵牝以及，24個所述支流道出口的流通截面均為半徑相等的圓且其圓心與各自對應的所述半圓形流道的圓心相重合；所述支流道出口和與其對應的半圓形流道之間通過扇形狹縫連通，所述扇形狹縫的圓心與所述支流道出口的圓心重合，所述扇形狹縫的寬度則以確保支流撞入主流時的初速度在lm/s以上為準。
[0012]優(yōu)選地，所述扇形狹縫的角度為180°。
[0013]優(yōu)選地，所述扇形狹縫的頂面為平面、底面為邊緣高并向圓心處逐漸降低的扇形斜坡面。
[0014]優(yōu)選地，所述主流道的流通截面呈圓形。
[0015]優(yōu)選地，所述主流道的流通截面的直徑為0.5至5.0毫米。
[0016]優(yōu)選地，所述扇形狹縫的寬度介于2至20微米范圍之間。
[0017]優(yōu)選地，還包括流量分布控制機構(gòu)，所述流量分布控制機構(gòu)包括四個支流道入口、由支流道入口平均延伸出的24個支流道、四個流量調(diào)控部，每一所述流量調(diào)控部分別調(diào)控每6個支流道，所述支流道與所述支流道出口一一對應連接。
[0018]優(yōu)選地，包括固定疊置的多個傳質(zhì)模塊，位于中間的每個傳質(zhì)模塊具有一正面和與之相對的一反面，所述主流道平均地位于所述傳質(zhì)模塊的正面、反面，所述支流道出口位于每一所述傳質(zhì)模塊上。
[0019]優(yōu)選地，在所述支流道出口的側(cè)面，位于下方的所述傳質(zhì)模塊下凹，位于上方的所述傳質(zhì)模塊平滑，借此，在所述支流道出口的側(cè)面形成所述扇形狹縫。
[0020]優(yōu)選地，所述流量分布控制機構(gòu)位于一流量分布控制模塊上，所述流量分布控制模塊上設有固定連接結(jié)構(gòu)。
[0021]綜上，本實用新型根據(jù)八卦圖的原理設計，因此，亦可稱之為八卦反應器，其用于液-液快速反應過程中強化傳質(zhì)過程，具體而言，其利用高頻顛倒的超重力場和連續(xù)超薄液膜撞擊強化液-液反應過程中多尺度混合。在該反應器內(nèi)，由于24條支流以微分連續(xù)撞擊進料的方式注入主流道中，因此，可以顯著強化宏觀混合與初始分散過程。
[0022]此外，該反應器的主流道的流通截面呈規(guī)整的圓形，二次旋轉(zhuǎn)的流線度達到最佳，強化介觀與微觀混合不存在死角。
[0023]再者，整臺反應器被分解成多個傳質(zhì)模塊，可以根據(jù)產(chǎn)量的多少調(diào)節(jié)模塊的數(shù)量。因此，該反應器可以大批量、低成本、高質(zhì)量地完成各類液-液快速反應的工藝過程。
【附圖說明】
[0024]圖1為本實用新型實施例的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2為本實用新型實施例的傳質(zhì)模塊的正面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖3為本實用新型實施例的傳質(zhì)模塊的反面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖4為圖2中沿線A-A的剖視結(jié)構(gòu)示意圖(多個傳質(zhì)模塊上下層疊)；
[0028]圖5為圖4中B處的放大示意圖。
【具體實施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型做進一步詳細說明。
[0030]為了便于理解本實用新型，下面先對能夠?qū)崿F(xiàn)本實用新型的一實施例的具體結(jié)構(gòu)進行詳細描述，需要理解的是，本實用新型的具體實現(xiàn)存在多種結(jié)構(gòu)形式，下述并非對本實用新型的限制，而是舉例性描述。
[0031]如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5所示，本實用新型實施例包括一個流量分布控制模塊I和依次疊置其上的多個傳質(zhì)模塊2 (圖4清楚的顯示了該層疊結(jié)構(gòu))，流量分布控制模塊I上設有流量分布控制機構(gòu)，以向各傳質(zhì)模塊輸送支流溶液并調(diào)節(jié)溶液流量。傳質(zhì)模塊2則實施液-液快速反應。流量分布控制模塊1、傳質(zhì)模塊2都基本呈板狀，二者均設有多個上下對應的螺孔7，多個螺栓(未示出)穿過上下依次對應的螺孔7，從而將流量分布控制模塊1、多個傳質(zhì)模塊2固定在一起。傳質(zhì)模塊2的數(shù)量多少根據(jù)產(chǎn)量的需要進行調(diào)節(jié)。
[0032]優(yōu)選地，傳質(zhì)模塊2、流量分布控制模塊I的材質(zhì)根據(jù)需要可選擇具備良好的耐腐蝕性能和高機械強度的不銹鋼、鈦合金材料等，根據(jù)其它需要，也可選擇特氟龍、石墨、陶瓷等材料。
[0033]如圖2、圖3所示，傳質(zhì)模塊2包括正面21、反面22，主流道3平均地分布于傳質(zhì)模塊2的正面21、反面22，當一個傳質(zhì)模塊2的正面21疊合在另一傳質(zhì)模塊2的反面22時，位于正面21、反面22上的凹槽組合即形成主流道3。在傳質(zhì)模塊2上，還設有與主流道3連通的主流道入口 31、主流道入口 32和主流道出口 33 (在多個傳質(zhì)模塊2疊置時，各入口、出口也是上下對應、連通的)。
[0034]再如圖2所示，本實施例包括I條主流道和與24條支流道10對應的24個支流道出口 100，主流道3包括依次對接且沿著直線方向布置的24個半徑相等或由小變大的半圓形流道34，該24個半圓形流道34對接形成波浪線，對接后的相鄰兩個半圓形流道呈顯示一個周期的正弦形。24個支流道出口 100分別位于24個半圓形流道34的內(nèi)側(cè)，并且，24個支流道出口 100的流通截面均為半徑相等的圓且其圓心與各自對應的半圓形流道34的圓心相重合。在支流道出口 100與其對應的半圓形流道34之間通過扇形狹縫101連通，扇形狹縫101的圓心與支流道出口 100的圓心重合，扇形狹縫101的寬度則以確保支流道10的溶液撞入主流道3的溶液時的初速度在lm/s以上為準。應用時，由于24條支流10以微分連續(xù)撞擊進料的方式注入主流道3中，因此，本實施例顯著強化了宏觀混合與初始分散過程。沿溶液的流動方向，溶液由入口進入，可以經(jīng)U形流道然后再進入第一個半圓形流道，U形流道與第一個半圓形流道分別位于圓心的兩側(cè)。
[0035]由上述可知，本實施例包括多個傳質(zhì)模塊2、一個流量分布控制模塊1，其間通過扣板和螺栓緊密疊合在一起。所有傳質(zhì)模塊2(圖4最上方的傳質(zhì)模塊除外)的正面21結(jié)構(gòu)相同，反面22結(jié)構(gòu)也相同，相鄰的兩個傳質(zhì)模塊2之間形成I條主流道3和24個支流道出口 100，主流道3主要由24個半徑相等或由小變大的半圓形流道34對接而成。24條支流道10在每個傳質(zhì)模塊2的支流道出口 100的流通截面均為半徑相等的圓，圓心所在位置與各自對應的主流道3中半圓形流道34的圓心位置相重合。相鄰的兩個半圓形流道34再加上其對應的兩個支流道出口 100，整體觀之，與中國傳統(tǒng)文化中的八卦圖中心區(qū)域的太極圖案十分相似。
[0036]如圖2、圖3所示，主流道3的流通截面是由上、下兩個相鄰傳質(zhì)模塊2的半圓形流通截面緊密扣在一起形成一圓形流通截面，主流道3的圓形流通截面使二次旋轉(zhuǎn)過程中的流線度達到最佳，有利于強化介觀與微觀混合過程。
[0037]優(yōu)選地，主流道3的圓形流通截面的直徑為0.5-5.0毫米，更優(yōu)選為1.0-1.5毫米。
[0038]再如圖2、圖3和圖4所示，24條支流道10與主流道3中各自對應的半圓形流道通過扇形狹縫101相通，扇形狹縫101是由上/下兩個傳質(zhì)模