一种连续流旋转轴反应器及其应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种连续流旋转轴反应器及其应用，尤其是涉及一种能够精确控温和充分混合及搅拌的旋转轴反应器及其在多相流反应(气液、液液、气液固)体系中的应用。特别适合于比重大、粘度大、易沉淀、需要较长停留时间的多相流反应，属于超重力技术领域。
【背景技术】
[0002]超重力技术是在比地球重力加速度(9.8m/s2)大得多的环境下产生的一种高新科技技术。旋转填充床(即超重力机，RPB)是实现超重力技术的核心设备，也是新型的强化相间传质和多相混合的设备。早在1983年，英国帝国化工工业公司将旋转填充床成功的应用在精馏操作上。经过了 30年的发展，超重力技术已经扩展到诸多领域，并且其在国内外的研究进展迅速，已成功应用到油田注水脱氧、锅炉水脱氧、纳米粉体制备、烟气脱硫、生物氧化反应和除尘等过程。
[0003]超重力设备中物料的气液、液液或气固传质是在几十倍于重力的超重力场中进行的，其物料微元在超重力场下，被撕裂成微米或纳米级，大大强化传质和混合过程，使其传质能力至少为釜式反应器的三倍，混合能力至少为釜式反应器的七倍。
[0004]在现代化工生产中，混合在化工产品的加工过程中有重要作用，混合设备也是层出不穷，但是通常可以归为两大类:1、由运动的机械部件完成混合，比如机械搅拌釜、转子搅拌；2、由固定机械部件完成的混合，比如静态混合器、喷射、鼓泡床、塔盘。其中搅拌釜式反应器仍然是化工厂应用最普遍和方便的混合设备，搅拌釜式反应器适用于各种物性(如粘度、密度)和各种操作条件(如温度、压力)的反应过程。工业上应用的搅拌釜式反应器有成百上千种。搅拌器型号和尺寸、转速和操作方法的选择依赖于每种操作将产生的结果。t匕如某些操作最好选用大直径、低速的搅拌器；而另一个操作却要运行小直径、快桨才行，这样造成生产不同产品时需要更换不同型号的搅拌器，导致操作繁琐，通用性差。在某些食品或医药的加工过程中，常常需要在母液中加入一些添加物料，然后进行搅拌加热，在整个工艺过程中，加料、搅拌和温度都有严格的控制参数，现有设备存在造价高，控制复杂等问题，不适合小型加工企业使用，特别是操作场所受限的企业使用。此外，在产物降温过程中组成也会发生变化，这样可能会对产品的纯度、颗粒大小和分布等造成影响。多数搅拌釜不能将比重大、粘度大、易沉淀的物料搅拌均匀，不能使物料充分混合反应，从而达不到生产要求。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的第一个技术问题是提供一种连续流旋转轴反应器。该反应器能将比重大、粘度大、易沉淀的物料搅拌均匀，能使物料充分混合反应，从而达到生产要求。
[0006]本发明要解决的第二个技术问题是提供一种上述连续流旋转轴反应器在多相流反应过程中的应用。
[0007]为解决上述第一个技术问题，本发明一种连续流旋转轴反应器，包括动力装置和反应器体；
[0008]所述反应器体包括壳体、夹套和旋转轴,所述壳体内设夹套,该夹套包围旋转轴，该旋转轴和夹套之间的空腔为反应空间；
[0009]所述壳体上设有通向反应空间的至少两个物料进口和至少一个产物出口 ；所述壳体上还设有通向夹套的至少一个热介质进口和至少一个热介质出口 ；
[0010]所述旋转轴与动力装置的输出轴连接。
[0011]优选地，所述旋转轴为卧式安装。
[0012]优选地，所述旋转轴轴表面光滑。
[0013]优选地，所述旋转轴轴表面设有导流螺纹，所述夹套内侧壁上设有静止导流螺纹；有助于物料之间的反应混合均匀，也方便控制物料在反应空间内的时间等。
[0014]优选地，所述旋转轴的长度与横截面半径比L:D范围为5:1?40:1，优选范围为5:1 ?20:1。
[0015]优选地，所述旋转轴和壳体之间设有密封，防止物料的泄露。
[0016]优选地，所述螺纹的横截面倾斜角范围为1-30° ;更优选地，所述螺纹的横截面倾斜角范围为1-15°，有助于物料之间的反应混合均匀。
[0017]优选地，所述壳体上靠近动力装置的一端上下对称分别设有一个物料进口，远离动力装置的一端上部设有一个产物出口。
[0018]优选地，所述产物出口连接分离提纯设备；所述分离提纯设备是离心机或干燥器。
[0019]为解决上述第二个技术问题，本发明一种连续流旋转轴反应器在多相流反应过程中的应用，包括如下步骤:
[0020]I)将第一液体原料输送到连续流旋转轴反应器，自壳体上部的第一物料进口进入，输送到反应空间内；
[0021]2)往夹套内输送热介质对连续流旋转轴反应器进行加温；
[0022]3)将第二原料输送到连续流旋转轴反应器，自壳体下部的第二物料进口进入，输送到反应空间内；
[0023]4)开动连续流旋转轴反应器，第一液体原料和第二原料在反应器内充分反应混合均匀；最终物料自产物出口排出。
[0024]优选地，第二原料包括气体、液体或固体中一种或两种。
[0025]优选地，所述旋转轴转速为10?2000rpm，热介质温度为_50?500°C;更优选地，所述旋转轴转速20?1200rpm，热介质温度优选_40?350°C。
[0026]本发明具有如下有益效果:
[0027]本发明提供了一种旋转轴反应器装置，通过设置夹套，并在轴强大离心力的作用下，能够实现温度控制精确、物料充分混合和搅拌，有着混合均匀、产品纯度高产量大、通用性强、结构和操作简单等优点，特别适用于比重大、粘度大、易沉淀、停留时间长的物料的多相流(气液、液液、气液固)反应体系。
【附图说明】
[0028]图1是本发明的旋转轴反应器装置结构示意图；
[0029]图2是本发明的旋转轴反应器用于多相流反应流程示意图；
[0030]其中:[0031 ]1-壳体，2-动力装置，3-第一物料进口，4-热介质出口，5-旋转轴，
[0032]51-导流螺纹，6-夹套，61-静止导流螺纹，7_产物出口，8_热介质进口，
[0033]9-第二物料进口，10-密封，11-泵，12-原料罐，13-气液分离器，
[0034]14-储罐，15-支座。
【具体实施方式】
[0035]下面结合附图和实施例对本发明的实施方案做进一步说明。但本发明不限于所列出的实施例。
[0036]实施例1
[0037]一种连续流旋转轴反应器，包括动力装置2和反应器体；
[0038]动力装置2为电机；
[0039]所述反应器体包括壳体1、夹套6和旋转轴5，所述壳体I内设夹套6，该夹套6包围旋转轴5，该旋转轴5和夹套6之间的空腔为反应空间50 ；
[0040]所述壳体I上靠近动力装置2的一端上部设有第一物料进口 3，对称的下部设有第二物料进口 9，壳体I远离动力装置2的一端上部设有一个产物出口 7 ；
[0041]所述旋转轴5与动力装置2的输出轴连接；所述旋转轴5为卧式安装；且所述反应器和动力装置均设置在支座15上；
[0042]所述旋转轴5轴表面光滑；
[0043]所述旋转轴5和壳体I之间设有密封10，防止物料的泄露；
[0044]所述旋转轴的长度与横截面半径比L:D范围为5:1?40:1，优选