一种冲击射流连续混合反应器的制作方法

1.本发明涉及反应器技术领域，具体是一种冲击射流连续混合反应器。


背景技术：

2.当射流入射到壁面时就产生冲击射流，冲击射流通常基于流动结构分为三 个区域：1，自由射流区；2，冲击区；3，壁面射流区；由于在冲击区和壁面射 流区有很强的换热系数，因此这种流动被广泛应用于要求很大的传热，冷却， 干燥速率的工业过程中。同时，射流喷出管嘴/小孔后，由于流体质点的扩散和 分子的黏性作用，流体质点把动量通过碰撞传给了周围的介质，带动了介质一 起运动。通常经过很短的距离后，即变成完全的湍流。由于湍流脉动，射流与 周围流体相掺混，周围流体被射流流体夹带，射流发生卷吸、截面扩张和中心 速度衰减等现象。这种复杂运动强化了流体间的传质系数，但目前在传质方面 应用较少。
3.传统反应釜和微通道反应器传热效率低，适用性小，反应器中物料混合不 均、反应效果差的问题。冲击射流混合反应器，利用冲击射流的强化换热和传 质特性，在连续反应器的基础上，对射流雷诺数、射流孔孔径、射流冲击距离、 射流孔分布、流体流出路径及冲击流体的流动状态进行理论和实验研究，设计 出一种高效的冲击射流混合装置，并可串联连续混合反应区域以延长反应停留 时间。这一混合反应系统比传统反应釜和微通道反应器具有更高效的传质和传 热效率，适用性强，可靠性高，更加低碳环保等。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种冲击射流连续混合反应器，解决现有技术中反 应釜传热效率低、物料混合不均、反应效果差的问题。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
6.一种冲击射流连续混合反应器，反应器包括两个端板，所述端板之间设有 由反应腔体和冷/热交换腔体构成的冲击射流混合区和连续反应混合区，反应腔 体和冷/热交换腔体由冲压成型的导流板分隔构成，导流板上设有混合通道，混 合通道包括相互连通的均料槽、导流槽，冲击射流混合区内的导流板上设有射 流孔。
7.进一步的，所述端板上设有阵列分布的角孔，一个端板上设有进出料管， 另一个端板上设有冷热介质进/出管，进出料管、冷热介质进/出管分别与对应 端板上的角孔连接，端板之间设有至少一个反应腔体和至少两个冷/热交换腔 体。
8.进一步的，所述导流板上设有角孔和凹槽，凹槽采用倾斜设置，相邻导流 板间对称安装，导流板的一侧设有均料槽和导流槽，均料槽与同一导流板上的 角孔、导流槽连通，反应腔体与进出料管相连通，冷/热交换腔体与冷热介质进 /出管相连通，导流板上设有密封垫圈，密封垫圈将角孔、均料槽和导流槽封闭 在反应腔体或冷/热交换腔体内。
9.进一步的，所述连续反应混合区内的反应腔体和冷/热交换腔体交替设置， 连续反应混合区中腔体的个数取决于设置的导流板数量，导流板之间通过密封 垫圈或焊接来
分隔不同流体进口和出口来形成不同功能的腔体。
10.进一步的，所述导流板上的射流孔的开孔率为0.5％-30％，射流孔的孔直 径为0.1-10mm，孔形状包括圆形、方形、心形，射流孔中喷出的物料流向与其 他物流流向相互垂直。
11.进一步的，所述导流板的厚度为0.3-10mm，导流槽为平行凹槽，相邻导流 板上的导流槽交错连接，凸起的脊线形成交错的接触点，构成交错的流道体系。
12.本发明的有益效果：
13.1、本发明反应器，多腔体组合混合反应区，腔体间通过一体成型的导流板 隔断，导流槽上设有混合通道，对物料进行混合，导料槽以一定夹角连接，对 物料进行充分混合；
14.2、本发明反应器，混合物料与冷/热介质对流，对物料进行充分换热，对 物料进一步混合，混合效果好，反应效果好，传热效率高。
附图说明
15.下面结合附图对本发明作进一步的说明。
16.图1是本发明反应器爆炸结构示意图；
17.图2是本发明物料混合示意图；
18.图3是本发明换热流体流向示意图；
19.图4是本发明导流板结构示意图。
具体实施方式
20.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清 楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是 全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造 性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
21.实施例1
22.一种冲击射流连续混合反应器，如图1、图4所示，反应器的两端设有用于 固定反应器的端板5，端板5之间设有冲击射流混合区1和连续反应混合区2， 端板5上设有阵列分布的角孔6，一个端板5上设有进出料管7，另一个端板5 上设有冷热介质进/出管8，进出料管7、冷热介质进/出管8分别与对应端板5 上的角孔6连接，反应器包括反应腔体3和冷/热交换腔体4，端板5之间设有 至少两个反应腔体3和冷/热交换腔体4，端板5之间通过螺栓相连固定，螺栓 穿过一个端板5、至少三个的导流板9、另一个端板5与螺母配合固定。
23.导流板9上设有凹槽，凹槽平行设置，如图4所示，相邻两块导流板9间 的凹槽贴合形成均料槽10、导流槽11，导流板9上的均料槽10连通同一导流 板9上的角孔6和导流槽11，导流板9上的角孔6与进出料管7、冷热介质进/ 出管8直接或间接相连，反应腔体3和冷/热交换腔体4交替设置，反应腔体3 与进出料管7相连通，冷/热交换腔体4与冷热介质进/出管8相连通，导流板9 的一侧设有密封垫圈12，也可以通过焊接固定，密封垫圈12将导流板9上的角 孔6、均料槽10和导流槽11封闭在反应腔体3或冷/热交换腔体4内。
24.冲击射流混合区1和连续反应混合区2分别包括数组导流板9构成的反应 腔体3和冷/热交换腔体4，腔体的个数取决于设置的导流板9数量，导流板9 间的腔体作用取决于角
孔6处使用密封垫圈12或焊接来分隔不同流体进口和出 口，以此来形成不同功能的腔体。
25.冲击射流混合区1包括一组或多组导流板9，每组导流板9间形成一个反应 腔体，如图1所示，自左向右为第一冷/热交换腔体、第一反应腔体、第二冷/ 热交换腔体腔体、第二反应腔体
……
，第一反应腔体的中间导流板9上设有2-100 个射流孔13，射流孔13的密度为0.5％-30％，射流孔总面积约为导流板总面积 0.5％-30％，孔形状可以是圆形、方形、心形或其它，孔直径或水力直径为0.1-10 mm。其中第一反应腔体与第一反应物料的进出料管7相连，并通过射流孔13喷 射入后续的腔体内，与第二反应物料、第三反应物料等混合。
26.如图2所示，当两种物料混合时，物料a经端板5上连接的进出料管7进 入端板5与冲击射流混合区1中第一反应腔体3，由于导流板9上开设有射流孔 13，物料a经射流孔13由一定初速度喷射，与其他反应腔体3内的物料b或导 流板9内壁形成冲击，冲击过程中会在射流边界存在剪切层，此区域内的流体 具有卷吸效果，将沿板面流动的流体卷吸和混合，射流到达导流板9对壁面进 行冲击，在冲击区内流线弯曲并折转过渡到平行于壁面的射流流动形态,在此过 程中射流会与横流、固体板面之间产生复杂的相互作用，达到均匀混合及反应 的目的。若物料a、物料b和物料c三种物料混合反应时，则物料a，物料b的 混合物料将从另一组导流板9上的射流孔13喷射与物料c进行均匀混合和反应， 物料c为液/气相物料。
27.连续反应混合区2包括多组导流板9构成的反应腔体3和冷/热交换腔体4， 如图3所示，反应腔体3和冷/热交换腔体4交替设置，反应腔体3内的混合物 料和冷/热交换腔体4内的冷/热介质对向流动，导流板9上物料与冷/热介质对 向流动接触充分，在混合反应的同时实现高效地冷/热交换。充分混合后的物料 通过角孔6流入连续反应混合区2的反应腔体3内，经角孔6上开设的均料槽 10流入由导流板9上凸凹波纹形成特定形状的导流槽11，由于相邻的导流板9 上均料槽10叠放在一起，导致凸起部分相连，物料在流动过程中撞击，增加混 合和反应效果。
28.使用时，反应物料由一端的端板5上的进料管进入，经过冲击射流混合区1 时，物料经射流孔13喷出，与其他反应腔体3内的物料或导流板9内壁形成冲 击，冲击过程中对沿板面流动的流体进行卷吸和混合，达到均匀混合及反应的 目的，混合后的物料进入连续反应混合区2的各腔室内，与冷/热介质形成对流， 加速冷/热交换过程，同时导流板9上凸起的脊线形成交错的接触点，物料继续 与导流板9上的凹凸波纹发生碰撞，增强混合效果。
29.实施例2
30.如图4所示，在实施例1的基础上，导流槽11为平行凹槽，且与相邻的导 流板9上的导流槽11以一定夹角叠放在一起，均料槽10由相邻两块导流板9 贴合时，凸凹板上的凹陷形成的物料流道。
31.使用时，相邻的导流板9对称叠放在一起，凸起的脊线形成交错的接触点， 这些接触点构成交错的流道体系，对体系内的介质形成紊流，达到充分混合和 换热的效果，从而促进反应的进行。
32.实施例3
33.在实施例1的基础上，端板5之间可以通过焊接固定。
34.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例
”ꢀ
等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含 于本发明的至少一个实
施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表 述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或 者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
35.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业 的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中 描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明 还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。