专利名称：煤直接液化催化剂在线反应器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种在线混合反应设备，具体地说是涉及一种新型煤直接液化催化剂的混合反应器。
背景技术：
煤炭是我国能源安全的基石。煤直接液化技术能有效利用煤炭资源，将丰富的煤炭资源转化为石油替代产品，既能够缓解石油紧张状况，又能满足社会对石油的不断增长需求，是保障国家能源安全的重要战略项目之一。催化剂是煤直接液化工艺的关键技术，采用特殊的技术，通过特殊的混合反应设备将催化剂制备成超细颗粒，可使催化剂比表面积大大增加，催化剂活性中心达到最有效发挥，可提高煤的转化率和油收率，降低液化油生产成本。
据有关资料报道，目前用于不同性质的多种液体混合乳化的设备一般有均质器、胶体磨、全自动混合乳化机等。这几种混合乳化设备是以乳化为主要目的，所以，将之用于煤直接液化催化剂制备工艺中，还存在一定的不足之处，如均质器能耗大、效率低、混合乳化时间长，胶体磨设备运转费用高，体积大，物料易发热。
中国专利ZL 91230440.5公开了一种全自动混合乳化机，该设备只能间歇操作，不能连续运行，限制了该设备的使用范围。
而中国专利ZL 02282371.9和ZL02282370.0所公开的新型水煤浆高速剪切分散乳化机机芯，提出转子与定子相对高速运动，转子产生强大的离心作用，将水煤浆由轴向吸入工作腔，甩入定转子间狭窄精密的间隙中，达到粉碎水煤浆的目的。但是，该两项专利缺乏具体实施例的描述，其工作效果、转子和定子的使用寿命以及长期运转的可靠性都难以掌握。该专利中转子和定子所用的材质是1Cr18Ni9Ti材料，抗耐磨性不高，而水煤浆在高速度的状态下对设备的磨损很大，因此其操作稳定性低。
并且现有的混合器均带有一定的吸入度，当有两种物料需要按严格配比混合时，由于吸入度的原因会影响物料配比精确度，所以不适合用于煤直接液化催化剂的在线制备。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种结构简单、能够连续操作的煤直接液化催化剂在线反应器，该煤直接液化催化剂在线反应器能够解决含煤粉的几种反应物料不能按精确比例混合的问题以及煤粉对设备的磨损问题，可连续稳定地运行。
本实用新型是这样实现的。本实用新型的煤直接液化催化剂在线反应器，主要包括电机、转子、定子、混合反应室及密封腔，传动轴通过联轴器与电机连接，混合反应室有物料进口和物料出口，密封腔安装在传动轴周围，所述的定子安装在物料进口处的混合反应室内，转子安装在传动轴一端并嵌入到定子中，转子与定子间根据使用要求可以保持一定间隙，间隙范围δ是0.1～2mm，转子与定子间的间隙可通过垫片调整，转子与传动轴肩间装有辅助搅拌叶轮，安装时，定子与辅助搅拌叶轮间的间隙δ1控制在0.3～3mm。
本实用新型所述的煤直接液化催化剂在线反应器，所述的转子是斜叶式或直叶式， 较佳的转子形式是直叶式，斜叶式转子的角度应控制在0°＜α≤10°。当几种物料需要精确配比时，不同物料分别通过输送设备进入反应器，此时选用直叶式转子或角度为0°＜α≤10°的斜叶式转子，控制由于转子叶片旋转引起的吸入度，使其不要影响所配送物料的配比，保证混合反应的效果达到最佳状态，本实用新型设计的转子可保证物料混合均匀、快速，降低了反应时间。如果反应不需要物料精确配比时，本实用新型也可以选用α角度大于10°的斜叶式转子。
本实用新型所述的煤直接液化催化剂在线反应器，为防止煤粉进入密封腔，在传动轴上密封前端的密封腔靠近混合反应室处开有防煤粉槽，所述防煤粉槽是螺旋形槽，槽的截面可以是方形、矩形、U形或V形。防煤粉槽的螺旋方向与电机的旋转方向相反，当电机旋转时，传动轴上的防煤粉槽同时旋转，由于螺旋方向与电机的转向相反，产生一离心偏转力，而且进口在同轴方向的前端，所产生的离心偏转力对正面进口的混合反应物料产生的甩动推力，避免反应物料进入密封腔。
本实用新型所述的煤直接液化催化剂在线反应器，密封腔、密封填料、压紧螺母组成本实用新型的密封组件，通过调整压紧螺母的拧紧程度来改变密封程度。在密封填料间安装有中间环，中间环上有通道与外接的加压装置相连通，通过加压装置可以向中间环内通入中注油以避免反应物料进入密封填料，影响密封效果。
本实用新型的工作原理电机通过联轴器带动传动轴旋转，安装在传动轴前端的转子随之高速转动，定子固定在混合室上不动。含有煤粉的几种反应物料从混合反应器物料进口由泵按比例精确输送进入，经转子高速搅拌，物料迅速混合反应，通过定子上的孔到达辅助搅拌叶轮再次充分混合，定子和辅助搅拌叶轮起到多次混合作用，保证反应的完全，经充分混合反应后制成的煤浆催化剂中间体从煤直接液化催化剂在线反应器物料出口流出。
本实用新型的特点是高速旋转的转子及辅助搅拌叶轮形成强大的机械剪切力，使含煤粉的几种反应物料在瞬间得到充分混合、完全反应、并使催化剂中间体均匀分散在煤粉表面；传动轴上增设防煤粉槽，可避免反应物料进入填料箱，保证密封的可靠性。
本实用新型的煤直接液化催化剂在线反应器能耗低、效率高、结构简单，适合连续操作，并可根据进料比例混合，输送，设备内无死角，特别适合含固体颗粒物料的在线混合反应。
图1是本实用新型的煤直接液化催化剂在线反应器的结构示意图；图2是本实用新型的转子侧视图；图3是本实用新型的转子俯视图；图4是本实用新型的定子侧视图；图5是本实用新型的定子俯视图；图6是本实用新型的辅助搅拌叶轮侧视图；图7是本实用新型的辅助搅拌叶轮俯视图；图8是本实用新型的定子、转子、辅助搅拌叶轮装配结构示意图。
图中标号所示为1-传动轴，2-压紧螺母，3-密封填料，4-中间环，5-密封腔，6-防煤粉槽，7-物料出口，8-混合反应室，9-辅助搅拌叶轮，10-定子，11-转子，12-物料进口，13-进口通道，14-出口通道。
具体实施方式
下面将通过对本实用新型的煤直接液化催化剂在线反应器的一个具体实施例的详细描述来进一步阐述本实用新型，但实施例不是对本实用新型的限制。
如图1-图8所示，本实用新型所述的煤直接液化催化剂在线反应器，主要包括电机、转子11、定子10、混合反应室8及密封腔5，传动轴1通过联轴器与电机连接，混合反应室8有物料进口12和物料出口7，密封腔5安装在传动轴1周围，在密封腔内的密封填料3间安装有中间环4，中间环4上有进口通道13和出口通道14与外接的中注油加压装置相连通，通过加压装置可以向中间环4内注入中注油，混合器运转时，中注油压力保持在0.1～0.2MPa，使密封腔内压力高于混合腔内压力，防止煤浆进入填料箱。密封填料3可以选用石墨填充炭纤维填料密封组合。在传动轴1上密封前端的密封腔5靠近混合反应室8处开有螺旋形防煤粉槽6，传动轴1旋转时，与防煤粉槽6的螺旋形槽方向相反，反应物料就难以进入填料箱。定子10安装在物料进口7处的混合反应室8内，转子11安装在传动轴1一端并嵌入到定子10中，转子11是直叶式转子，或角度为0°＜α≤5°的斜叶式转子，转子11与传动轴1肩间装有辅助搅拌叶轮9。
含煤粉的几种反应物料分别由计量泵按比例从煤直接液化催化剂在线反应器物料进口12精确输入到混合反应室8内，转子11由电机带动旋转，转速为1450r/min，使物料混合，物料通过定子10孔隙到达辅助搅拌叶轮9时再次混合，经充分混合反应后制成的煤直接液化催化剂中间体从物料出口7排出。
本实施例中转子转速比均质器转子转速低，功率小，均质器的转子与定子之间间隙要求也比本实施例要高，流量小，所需功率大。本实施例中叶轮叶片材料采用硬质合金，使其更耐磨，使用寿命长，尤其适合煤浆等物料。本实施例密封采用石墨填充炭纤维填料密封组合，且密封箱设置中注油系统，避免机械密封面易磨损情况。螺旋形防煤粉槽是本实施例的主要特点之一，它有效的阻止了煤粉等反应物料进入密封腔，延长了使用寿命。
权利要求1.一种煤直接液化催化剂在线反应器，主要包括电机、转子(11)、定子(10)、混合反应室(8)及密封腔(5)，传动轴(1)通过联轴器与电机连接，混合反应室(8)有物料进口(12)和物料出口(7)，密封腔(5)安装在传动轴(1)周围，其特征在于所述的定子(10)安装在物料进口(7)处的混合反应室(8)内，转子(11)安装在传动轴(1)一端并嵌入到定子(10)中，转子(11)与传动轴(1)肩间装有辅助搅拌叶轮(9)。
2.如权利要求1所述的煤直接液化催化剂在线反应器，其特征在于所述的转子(11)是斜叶式或直叶式。
3.如权利要求1或2所述的煤直接液化催化剂在线反应器，其特征在于所述的转子(11)是直叶式转子。
4.如权利要求2所述的煤直接液化催化剂在线反应器，其特征在于所述的斜叶式转子的角度为0°＜α≤10°。
5.如权利要求1所述的煤直接液化催化剂在线反应器，其特征在于在传动轴(1)上密封前端的密封腔(5)靠近混合反应室(8)处开有螺旋形防煤粉槽(6)。
6.如权利要求1所述的煤直接液化催化剂在线反应器，其特征在于在密封腔内的密封填料(3)间安装有中间环(4)，中间环(4)上有进出口通道(13、14)与外接的加压装置相连通。
专利摘要本实用新型的一种煤直接液化催化剂在线反应器，主要包括电机、转子、定子、混合反应室及密封腔，传动轴通过联轴器与电机连接，混合反应室有物料进口和物料出口，密封腔安装在传动轴周围，定子安装在物料进口处的混合反应室内，转子安装在传动轴一端并嵌入到定子中，转子与传动轴肩间装有辅助搅拌叶轮。本实用新型能耗低、效率高、结构简单，适合连续操作，可根据进料比例混合反应及输送，设备内无死角，特别适合含固体颗粒物料的在线混合反应。
文档编号C10G1/00GK2679157SQ200420005799
公开日2005年2月16日 申请日期2004年3月11日 优先权日2004年3月11日
发明者舒歌平, 李文博, 费利江, 李克健, 霍卫东, 章序文, 何平, 何建铧 申请人:煤炭科学研究总院北京煤化学研究所, 上海化工研究院