液相反应器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种液相反应器，包括反应器筒体和设置在反应器筒体内的搅拌器，在搅拌器的搅拌轴上设置有多个浆叶片，在浆叶片上设置有多个不同大小的涡流孔，反应器筒体内壁上固定设置有3~6块液流挡板，液流挡板沿反应器筒体圆周径向均布，且液流挡板的轴向位置与筒体轴向夹角为；液流挡板的径向位置与筒体径向夹角为+50~+300或-50~-300。本实用新型可以使靠反应釜筒壁的向上液流与靠反应釜中心的向下液流的内循环流动更顺畅，进而可强化化学反应过程，更加有利于提高反应器内物料混合的效率。
【专利说明】液相反应器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种液相反应器,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、催化齐U、各种添加剂、助齐IJ、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】
[0002]生产精细化工产品离不开液相反应器(釜)。在常规的反应器(反应釜)中，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。
[0003]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，再提高转速已很难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。
[0004]为了解决上述问题， 申请人:于2010年11月16日提出了中国专利号“201020609017.4”的一种新型液相反应器，经实际应用取得了很明显的效果——反应速度可提高约40%以上、节约能耗可达509Γ70%。但在实际应用过程中，发现该专利还存在如下不足:一、涡流孔的开孔尺寸范围不能满足大型反应釜搅拌桨的优化开孔需求。二、传统反应釜和 申请人:原来申请的中国专利号“201020609017.4”的一种新型液相反应器均没有有效措施强化大型反应釜内促进液流形成更顺畅的釜内内循环液流(由搅拌桨运行形成中心液流向下流动、环形液流由挡扳角度变化形成向上流动的驱动力而向上运动，使反应釜内形成完整的环形部分液流向上流动和中心部分液流向下流动的内循环)和进一步提高液流混合效率和提高换热效率。
实用新型内容
[0005]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，提供一种改进型液相反应器，本实用新型可以使靠反应釜筒壁的向上液流与靠反应釜中心的向下液流的内循环流动更顺畅；搅拌桨叶开孔尺寸也可以适应大型反应釜的需求；增加换热效果更好的板式换热器作为液流档板；进而可强化化学反应过程，更加有利于提高反应器内物料混合的效率。
[0006]为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下:
[0007]—种液相反应器，其特征在于:包括反应器筒体和设置在反应器筒体内的搅拌器，在搅拌器的搅拌轴上设置有多个浆叶片，在浆叶片上设置有多个不同大小的涡流孔，反应器筒体内壁上固定设置有3飞块液流挡板，液流挡板沿反应器筒体圆周径向均布，且液流挡板的轴向位置与筒体轴向夹角为5°?30° ;液流挡板的径向位置与筒体径向夹角为+5^+30° 或-5。?-300。
[0008]所述涡流孔为圆形孔，直径在Imm — 80mm的多个不同大小的涡流孔组合分布在浆叶片上。
[0009]所述涡流孔为椭圆形孔，短半轴长在Imm — 80mm的多个不同大小的涡流孔组合分布在浆叶片上。
[0010]所述涡流孔为长方形孔，宽在Imm — 80mm的多个不同大小的涡流孔组合分布在浆叶片上。
[0011]所述搅拌器设置为多级搅拌桨时，液流挡板采用按各级搅拌桨对应位置设置夹角相同、相对位置平移的多段液流挡板。
[0012]所述液流挡板为水冷板或加热板。
[0013]所述润流孔的总面积为衆叶片的总面积的5% —35%。
[0014]采用本实用新型的优点在于:
[0015]一、本实用新型在反应器筒体圆周径向均布3飞块液流挡板，液流挡板沿反应器筒体圆周径向均布，且液流挡板的轴向位置与筒体轴向夹角为5卜30°，液流挡板的径向位置与筒体径向夹角为+5^+30°或_5°'30°，采用此方式设置液流挡板后可使反应器内的液相形成多股向上的液流，靠反应釜筒壁的向上液流与靠反应釜中心的向下液流的循环流动更顺畅，有利于在反应釜内形成液流的内循环，进而可强化化学反应过程，更加有利于提高反应器内物料混合的效率。
[0016]二、提高物料混合和反应效率:在浆叶片上设置有多个不同大小的涡流孔，运转时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，使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；在原有专利ZL 20102 0609017.4的渦流孔的开孔尺寸范围和规格不能满足较大反应釜搅拌桨的优化开孔需求；本实用新型中的涡流孔的开孔尺寸范围扩大后，已可以满足采用各种规模的反应釜的需求。
[0017]三、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总面积的59Γ35%，使搅拌器对液态(含气态)物料混合效率明显提高，有利于化学反应中的反应热(放热或吸热)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(或过冷)，使系统内温度更均匀。
[0018]四、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。
[0019]五、反应物为结晶状时，其结晶粒度更均匀:采用本实用新型后，在较低的搅拌速度条件下，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。
[0020]六、产品纯度上升:采用本实用新型后，混合效果更好，尤其是采用了液流挡板，既是挡板、同时又是高效板式换热器，不但有利于反应釜内形成可促进混合均匀的液流内循环流动，均可使系统内的物料的温度更均匀、浓度更均匀，副反应减少，如反应中产生结晶时更易于分离和洗涤，使产品纯度上升。
[0021]七、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ImnTSOmm后，搅拌器不但提高了液态(含气态)物料混合效率，且由于开孔后叶片运行时受力面减小、阻力降低，而且搅拌器的转速可以降低，使电耗随之降低，实践证实其电耗可以节约50%以上％。
[0022]八、本实用新型中，所述液流挡板为水冷板或加热板，水冷板内的水是湍流状态，此湍流流动状态可以使换热效率比传统的蛇管式换热器的换热效率提高了 1.5^2.0倍，还有利于从反应体系中导出或导入热量，使物料的反应温度更均匀，可促进反应在更理想的状态中进行。
[0023]九、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，提高反应速度和节能的效果最佳。
[0024]十、采用了液流挡板，当搅拌器设置为多级搅拌桨时，液流挡板采用按各级搅拌桨对应位置设置夹角相同、相对位置平移的多段液流挡板，设置液流挡板后可使反应器内的液相形成多股向上的液流，有利于靠反应釜筒壁的向上液流与靠反应釜中心得向下液流的内循环流动更顺畅，进一步强化了化学反应过程，更加有利于提高反应器内物料混合的效率，可进一步使反应液混合均匀。
[0025]综上，本实用新型可提高大型反应器内物料混合的效率和强化化学反应过程，系统内的物料的温度均匀性、浓度均匀性可以达到更好的效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1为本实用新型结构示意图
[0027]图2为液流挡板安装示意图
[0028]图3为液流挡板采用水冷板式换热档板剖面放大结构示意图
[0029]图4为液流挡板安装俯视结构示意图
[0030]图中标记为:1、揽祥器，2、衆叶片,3、润流孔，4、液流档板,5、轴向夹角,6、径向夹角。
【具体实施方式】
[0031]实施例1
[0032]一种液相反应器，包括反应器筒体和设置在反应器筒体内的搅拌器1，在搅拌器I的搅拌轴上设置有多个浆叶片2，在浆叶片2上设置有多个不同大小的涡流孔3，反应器筒体内壁上固定设置有3飞块液流挡板4，液流挡板4沿反应器筒体圆周径向均布，且液流挡板4的轴向位置与筒体轴向夹角5 (顺液流方向)为5°?30°，液流挡板4的径向位置与筒体径向夹角6为+5°?+30°或-5°?-30°。
[0033]本实施方式中，优选方式之一为，所述涡流孔3为圆形孔，直径在Imm — 80mm的多个不同大小的涡流孔3组合分布在浆叶片2上。
[0034]本实施方式中，优选方式之二为，所述涡流孔3为椭圆形孔，短半轴长在Imm—80mm的多个不同大小的涡流孔3组合分布在浆叶片2上。
[0035]本实施方式中，优选方式之三为，所述涡流孔3为长方形孔，宽在Imm — 80mm的多个不同大小的涡流孔3组合分布在浆叶片2上。
[0036]本实施方式中，优选方式之四为，所述搅拌器设置为多级搅拌桨时，液流挡板采用按各级搅拌桨对应位置设置夹角相同、相对位置平移的多段液流挡板。且所述液流挡板为水冷板或加热板，既具有挡板的功能，同时又是高效板式换热器。
[0037]本实施方式中，所述涡流孔的总面积为浆叶片的总面积的5% — 35%。
[0038]实施例2
[0039]本实施例与其它实施例基本相同，主要区别在于:
[0040]一种液相反应器，反应器筒体内壁上固定设置有3块液流挡板，液流挡板4沿反应器筒体圆周径向均布，且液流挡板4的轴向位置与筒体轴向夹角(顺液流方向)为30°，液流挡板4的径向位置与筒体径向夹角为+30°或-30°。
[0041]本实施方式中，优选方式为，所述润流孔3为圆形孔,直径为1mm、10mm、80mm的多个不同大小的涡流孔组合分布在浆叶片上。
[0042]本实施方式中，所述涡流孔3的总面积为浆叶片2的总面积的5%。
[0043]实施例3
[0044]本实施例与其它实施例基本相同，主要区别在于:
[0045]一种液相反应器，反应器筒体内壁上固定设置有6块液流挡板，液流挡板沿反应器筒体圆周径向均布，且液流挡板的轴向位置与筒体轴向夹角(顺液流方向)为5°，液流挡板4的径向位置与筒体径向夹角为+5°或-5°。
[0046]本实施方式中，优选方式为，所述润流孔3为椭圆形孔，短半轴长在10mm、40、60mm>80mm的多个不同大小的润流孔组合分布在衆叶片上。
[0047]本实施方式中，所述涡流孔3的总面积为浆叶片2的总面积的35%。
[0048]实施例4
[0049]本实施例与其它实施例基本相同，主要区别在于:
[0050]一种液相反应器，反应器筒体内壁上固定设置有4块液流挡板，液流挡板4沿反应器筒体圆周径向均布，且液流挡板4的轴向位置与筒体轴向夹角(顺液流方向)为20°，液流挡板4的径向位置与筒体径向夹角为20°或-20°。
[0051]本实施方式中，优选方式为，所述润流孔3为长方形孔,宽在10mm、40mm、60mm的多个不同大小的涡流孔组合分布在浆叶片上。
[0052]本实施方式中，所述涡流孔3的总面积为浆叶片2的总面积的20%。
[0053]实施例5
[0054]以下结合附图对本实用新型作详细说明:
[0055]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。
[0056]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1mm的涡流孔和18个直径5mm的涡流孔，共计增加了 36个涡流孔。
[0057]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。
[0058]本实用新型液相反应器，还增设了液流挡板，液流挡板同时又是一个水冷(或加热)板。液流挡板的轴向安装位置与外筒轴向夾角(顺液流方向)为5卜30°。液流挡板数量在反应器筒体径向圆周均布3飞块。当搅拌器设置为多级搅拌桨时，液流挡板采用按各级搅拌桨对应位置设置夹角相同、相对位置平移的多段液流挡板。
[0059]本实用新型的工作原理过程如下:
[0060]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。
[0061]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。
[0062]在运转时，在反应器内的液相中通过不同大小的涡流孔形成了大旋涡与许多小涡流混流的状态，增加了新的混合、反应、换热的条件和机会，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一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一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。
[0063]同样，在反应器筒体径向圆周设置均布的3飞块、具有双功能液流挡板后，可使反应器内的液体流动增加了多股向上的液流，有利于靠反应釜筒壁的向上液流与靠反应釜中心的向下液流形成的内循环流动更加顺畅，更加有利于提高反应器内物料混合的效率，可以进一步强化化学反应过程。此外，由于液流挡板又是水冷(或加热)板，因而它还可从反应体系中较好导出(或导入)部分热量，使物料的反应温度更均匀，可促进反应在更理想的状态中进行。更有利于提高产品质量、节能降耗。
[0064]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。
【权利要求】
1.一种液相反应器，其特征在于:包括反应器筒体和设置在反应器筒体内的搅拌器(1)，在搅拌器(I)的搅拌轴上设置有多个浆叶片(2)，在浆叶片(2)上设置有多个不同大小的涡流孔(3)，反应器筒体内壁上固定设置有3飞块液流挡板(4)，液流挡板(4)沿反应器筒体圆周径向均布，且液流挡板(4)的轴向位置与筒体轴向夹角为5°?30° ;液流挡板(4)的径向位置与筒体径向夹角为+5卜+30°或_5°?-30°。
2.根据权利要求1所述的液相反应器，其特征在于:所述涡流孔(3)为圆形孔，直径在Imm-SOmm的多个不同大小的涡流孔(3)组合分布在浆叶片(2)上。
3.根据权利要求1所述的液相反应器，其特征在于:所述涡流孔(3)为椭圆形孔，短半轴长在Imm — 80mm的多个不同大小的涡流孔(3)组合分布在浆叶片(2)上。
4.根据权利要求1所述的液相反应器，其特征在于:所述涡流孔(3)为长方形孔，宽在Imm-SOmm的多个不同大小的涡流孔(3)组合分布在浆叶片(2)上。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的液相反应器，其特征在于:所述搅拌器设置为多级搅拌桨时，液流挡板(4)采用按各级搅拌桨对应位置设置夹角相同、相对位置平移的多段液流挡板。
6.根据权利要求1、2、3或4所述的液相反应器，其特征在于:所述液流挡板(4)为水冷板或加热板。
7.根据权利要求1、2、3或4所述的液相反应器，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%。
【文档编号】B01J19/18GK203944382SQ201420324617
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年6月18日 优先权日:2014年6月18日
【发明者】张也贤, 李均, 周衡龙 申请人:张也贤, 李均