专利名称：旋流传质反应和产物分离方法与装置的制作方法
技术领域：
本发明属于化工传质和化学反应器及其产物分离技术领域，涉及釜式反应器、均衡池技术，涉及浮选、曝气、混凝、中和、氧化、还原、酸碱盐沉淀、萃取、汽提、吹脱、结晶技术，还涉及离心沉降技术。
背景技术：
反应池、反应器是化工、环保领域常用的设备。露天者为池，封闭者为器。
有一类反应器(池)的主要目的是在一定压力或温度下由一种或几种单质生产新的物质。在这一类反应器中，釜式反应器是最常见的，它作为化工生产中常用的设备，用来完成单质的磺化、硝化、烃化、聚合、缩合等工艺过程。
釜式反应器安装有单一搅拌功能的搅拌浆，原料在反应器(池)内滞留时间有数十秒的，也有数天的，反应效率不够高，搅拌浆负荷大。大多数釜式反应器都是间歇作业，需要进行装卸、取样、卸料、清洗等操作。
反应器技术向自动化、连续化发展、消除生产环境污染是时代发展的趋势。
另有一类反应器(池)的目的是用物理传质或/和化学的方法分离、或提取、或去除、或增加混和液中某一种或几种成分或组份。具体的工艺方法有曝气法、混凝法、萃取法、汽提法、吹脱法、结晶析出法、浮选法、中和法、氧化法、还原法、酸碱盐沉淀法、沉降分离法，等等。
传质包括气--液和液--液传质。
剪切曝气是最优越的气--液传质技术。目前的剪切曝气技术分三类，一类是表面曝气，另一类是潜水剪切曝气。它们都存在能耗大的问题。潜水剪切曝气必然有气浮的效果。
曝气池或氧化沟是污水处理厂重要、必要的组成设施，常占有污水处理厂10~30％的面积，采用的技术有潜水微孔曝气，垂直碟式转盘表面曝气、水平涡轮表面曝气等。溶氧效率不高，是曝气池占地面积大的根本原因。
气浮浮选池也是污水处理厂的重要设施。它们或者是间歇作业，或者是平流池，池顶都安置刮刀，设施占地面积也很大，根本原因也在于气浮效率不高。
各种传质、化学反应方法都有一种或几种产物，必须进入下一道工序进行处理。
如在化工结晶析出工艺中，通过釜式反应器完成结晶析出，而晶体的分离须在不同的工艺单元分开进行，等于还增加了传输设备。
产物的相属不同，二次处理的方法又有所不同。对于重相，常采用一级或多级沉淀池或离心机沉降；对轻相常采用过滤方法，或浮选方法。
传质反应产物是沉淀物或重相的，如硫酸亚铁--石灰法除铬产生的氢氧化铬沉淀、甲醛除铜生成的氢氧化铜沉淀、硼氢化钠除汞生成的汞、用石灰石调节pH值后产生的污泥、钡盐法回收铬生成的铬酸钡和碳酸钡沉淀，它们常被传输至分离工艺处理。有的反应池或反应器的产物除沉淀外还有气相，如沼气、硫化氢、二氧化碳需要二次回收或处理。
工业废水等常含有一些重金属化合物、或有毒化合物、有机化合物，必须应用化学反应的方法处理。有大量的化学反应工艺，是先通过反应池(器)生成沉淀、或者气体、或者新的液相，然后，在下一级工序里对沉淀物、或气体、或液体另外进行分离的。
归结起来，几乎所有的混合液传质与化学反应与产物分离回收工艺方法都不同程度地存在工艺流程单元多、各单元形体笨重而且占地面积大、或处理不连续、或持续时间长、露天或露味、衔接管道和泵的磨损积垢堵塞、沉淀池清除淤积工作繁重的问题，在分离技术上普遍存在成本太高的问题。运行故障率高、能耗大、投资大是这些工艺和系统广泛存在的问题，还有一些工艺的效率过低，需要重复使用。有一些废水处理的化学工艺和系统处理的废水虽然耗资很大仍然达不到环保要求的排放标准。
中国专利“用于物相分离的针轮”(ZL 982019991.2)公开了一种转子技术。它包括一个带有中心轴孔的轮毂，轮毂一端的外侧刻有放置弹簧卡圈的卡槽；有数个定位环，每个定位环上紧密排列挂着U形针苗；挂好针苗的定位环套在轮毂的外围柱面上；在每两个定位环与轮毂两端之间各有一个环形隔板；定位环、隔板与轮毂通过键连接；一个弹簧卡圈嵌在轮毂一端的卡槽内。
与各种类型的搅拌浆技术相比，这项针轮技术安全、制作成本低、动平衡性能优越、转动负荷低。
发明内容
本发明的目的是1、提出一种高效连续地进行传质和/或化学反应并对产物同期分离的方法。
2、提出一种在同一容器内间歇进行化学反应与产物分离的方法。
3、提出一类新的能够大流量、连续、高效地进行曝气、气浮、混凝、萃取、汽提、吹脱等传质，以及中和、氧化、还原、酸碱盐沉淀、络合等化学反应，并对产物同期或同体分离的、轻便的传质反应池或传质反应器。
4、提出一种新的能够连续进行中和、或氧化反应沉淀、或还原反应沉淀、或酸碱盐反应沉淀、或萃取、或汽提、或吹脱、或曝气、或气浮、或混凝、或磺化、或硝化、或烃化、或聚合、或缩合，并同期对产物完成分离的、轻便的传质反应器。
5、提出一种新的能够综合完成多种传质和化学反应过程并同期对产物完成分离的、轻便的废水处理反应池或反应器。
6、提出一种新的能耗低的釜式反应器。
7、提出一种新的综合完成结晶析出和晶体分离的釜式反应器。
技术方案技术方案一本发明的技术方案一是一种上旋式气--液旋流传质反应和产物分离方法，用于曝气、气浮、汽提、吹脱一类传质与产物分离，用于中和、氧化、还原、酸碱盐沉淀一类化学反应与产物分离，用于结晶与晶体分离。其特征是第一步，浆液经过管道进入一个具有一定深度的轴对称形或近于轴对称形旋流仓7的底部中心，通过一个配浆器10分流，将浆液散布在不同半径的区域向上流动。
第二步，浆液上流过程中，在旋流仓7下部采用静止的曝气装置9从分散的气孔向浆流曝气，分散输入有压空气、或蒸汽、或其它气体，气体以气泡形式在浮力作用下向上运动。
第三步，在曝气装置9上部利用一种由线材呈辐射状紧密排列分层组合成盘状的针轮8转子同轴于旋流仓7旋转，使浆液以一定的速度旋转。
第四步，从曝气头溢出的气泡被旋转的浆液剪切破碎，破碎气泡在旋转过程中向上移动，经过针轮8转子时，中心区域的气泡再次被针轮8剪切破碎。破碎气泡与浆液进行传质或化学反应，破碎气泡上行过程中又促进浆液中的乳化轻相聚集在气泡周围向上运动，实现溶解气体、或传递热量、或吸收热量、或气浮破乳、或释放出可挥发组分、或气—液化学反应。
第五步，在浆液旋转过程中，浆液中的原始或/和新生重相颗粒受离心力作用向仓边缘富集后沉降，经过旋流仓7屏蔽板11的通道进入下部沉淀仓12，通过屏蔽板11的屏蔽与旋流分离，再用管道引出，收集处理。
第六步，利用针轮8的离心力作用，在浆液表面形成一个中心下凹的自由面，使在气浮作用下向上运动到达浆液表层后的轻相颗粒—漂浮物自然向中心汇集，完成浮选。
第七步，用一个漂浮在浆液上部中心的轻相撇出器4从凹液面中心表面将轻相撇出，与旋流分离，收集处理，完成轻相分离。
第八步，经过传质或/和化学反应的液体从旋流仓7上部沿一环周区域从一个对称形或近于对称形的滗水器6流出，再集中于管道排出。
第九步，从凹液面释放出的气体自然向外排放或用旋流仓7顶部的管道引出收集。
这就是一种旋流剪切曝气、或气浮、或吹脱、或汽提气—液传质方法、气—液化学反应方法、与产物离心沉降、浮选方法。
技术方案二本发明的技术方案二是一种下旋式气--液旋流传质反应和产物分离方法，用于曝气、气浮、汽提、吹脱一类传质与产物分离，用于中和、氧化、还原、酸碱盐沉淀一类化学反应与产物分离，用于结晶与晶体分离。其特征是第一步，浆液经过管道进入一个具有一定深度的轴对称形或近于轴对称形旋流仓7的上部，通过一个配浆装置的分流，将浆液散布在环周一定区域向下流动。
第二步，在浆液下流过程中，利用一种由线材呈辐射状紧密排列分层组合成盘状的针轮8转子同轴于旋流仓7旋转，带动浆液以一定的速度旋转起来，使浆液上部表面形成中心下凹的自由面，进入旋流仓7的浆液部分沿此自由面散开，再向下流动。
第三步，在旋流仓7下部采用静止的曝气装置9从分散的气孔向下流过程中的浆流曝气，分散输入有压空气、或蒸汽、或其它气体，气体以气泡形式在浮力作用下向上运动。
第四步，旋转浆液将从气孔中溢出的气泡剪切破碎。破碎气泡在旋转过程中向上移动，经过针轮8转子时，中心区域的气泡再次被针轮8剪切破碎。
第五步，破碎气泡与浆液进行传质或化学反应，破碎气泡上行过程中又促进浆液中的乳化轻相聚集在气泡周围向上运动，实现溶解气体、或传递热量、或吸收热量、或气浮破乳、或释放出可挥发组分、或气—液化学反应。
第六步，在浆液旋转过程中，浆液中的原始或/和新生重相颗粒受离心力作用向仓边缘富集后沉降，经过旋流仓7屏蔽板11的通道进入下部沉淀仓12，通过屏蔽板11的屏蔽与旋流分离，再用管道引出，收集处理。
第七步，轻相颗粒在气浮作用下向上运动到达浆液表层后，自然向凹液面中心汇集，完成浮选。
第八步，用一个漂浮在浆液上部中心的轻相撇出器4从凹液面中心表面将轻相撇出，与旋流分离，收集处理，完成轻相分离。
第九步，处理过的液体流到旋流仓7底部时，通过一个配浆器10将散流汇集，转入管道排出。
第十步，从凹液面释放出的气体自然向外排放或用旋流仓7顶部的管道引出收集。
技术方案三本发明的技术方案三是一种上旋式液--液旋流传质反应和产物分离方法，用于混凝、萃取一类传质与产物分离，用于中和、氧化、还原、酸碱盐沉淀一类化学反应与产物分离，用于结晶与晶体分离。其特征是第一步，浆液经过管道进入一个具有一定深度的轴对称形或近于轴对称形旋流仓7的底部中心，通过一个配浆器10分流，将浆液散布在不同半径的区域向上流动。
第二步，浆液上流过程中，在旋流仓7下部采用静止的喷液装置从分散的喷头向浆流喷射输入液相药剂，或混凝剂、或萃取剂、或酸、或碱、或盐、或络合物、或有机物。
第三步，在喷液装置上部利用一种由线材呈辐射状紧密排列分层组合成盘状的针轮8转子同轴于旋流仓7旋转，使浆液以一定的速度旋转。
第四步，从喷头溢出的药剂液珠被旋转的浆液流剪切破碎分散，破碎的药剂液珠在旋转过程中向上移动，经过针轮8转子时，中心区域的药剂液珠再次被针轮8剪切破碎。破碎药剂液珠与浆液进行传质或化学反应，实现混凝、或萃取等传质、或中和、或氧化、或还原、或酸碱盐沉淀等液--液化学反应。
第五步，在浆液旋转过程中，浆液中的原始或/和新生重相颗粒受离心力作用向仓边缘富集后沉降，经过旋流仓7屏蔽板11的通道进入下部沉淀仓12，通过屏蔽板11的屏蔽与旋流分离，再用管道引出处理。
第六步，利用针轮8的离心力作用，在浆液表面形成一个中心下凹的自由面，使浆液中的原始原始轻相或/和传质或化学反应新生的轻相或气体向心向上运动到达浆液表层后的轻相物质自然向凹液面中心汇集，完成浮选。
第七步，用一个漂浮在浆液上部中心的轻相撇出器4从凹液面中心表面将轻相撇出，与旋流分离，收集处理，完成轻相分离。
第八步，经过传质或/和化学反应的液体从旋流仓7上部沿一环周区域从一个对称形或近于对称形的滗水器6流出，再集中于管道排出。
第九步，传质或化学反应新生的气体从凹液面释放出来，自然向外排放或用旋流仓7顶部的管道引出收集。
技术方案四本发明的技术方案四是一种下旋式液--液旋流传质反应和产物分离方法，用于混凝、萃取一类传质与产物分离，用于中和、氧化、还原、酸碱盐沉淀一类化学反应与产物分离，用于结晶与晶体分离。其特征是第一步，浆液经过管道进入一个具有一定深度的轴对称形或近于轴对称形旋流仓7的上部，通过一个配浆装置分流，将浆液散布在环周一定区域向下流动。
第二步，在浆液下流过程中，利用一种由线材呈辐射状紧密排列分层组合成盘状的针轮8转子同轴于旋流仓7旋转，带动浆液以一定的速度旋转起来，使浆液上部表面形成中心下凹的自由面，进入旋流仓7的浆液部分沿此自由面散开，再向下流动。
第三步，在旋流仓7内浆液凹液面下面部采用静止的喷液装置从分散的喷头向浆流喷射输入液相药剂，或混凝剂、或萃取剂、或酸、或碱、或盐、或络合物。
或者在旋流仓7内浆液凹液面以上采用静止的喷液装置从分散的喷头喷出液相药剂，或混凝剂、或萃取剂、或酸、或碱、或盐、或络合物。液相药剂被雾化后落向浆液凹液面。
第四步，从喷头溢出的药剂液珠被旋转的浆液流剪切破碎分散，破碎的药剂液珠在旋转过程中向上移动，经过针轮8转子时，中心区域的药剂液珠再次被针轮8剪切破碎。破碎药剂液珠与浆液进行传质或化学反应，实现混凝、或萃取等传质、或中和、或氧化、或还原、或酸碱盐沉淀等液--液化学反应。
或者雾化液珠在浆液凹液面极其附近与浆液进行传质或化学反应，实现混凝、或萃取等传质、或中和、或氧化、或还原、或酸碱盐沉淀等液--液化学反应。
第五步，在浆液旋转过程中，浆液中的原始或/和新生重相颗粒受离心力作用逐渐向仓边缘富集后沉降，经过旋流仓7屏蔽板11的通道进入下部沉淀仓12，通过屏蔽板11的屏蔽与旋流分离，再用管道引出，收集处理。
第六步，轻相颗粒向心向上运动到达浆液表层后，自然向凹液面中心汇集，完成浮选。
第七步，用一个漂浮在浆液上部中心的轻相撇出器4从凹液面中心表面将轻相撇出，与旋流分离，收集处理，完成轻相分离。
第八步，经过传质或/和化学反应的液体流到旋流仓7底部时，通过一个配浆器10将散流汇集，转入管道排出。
第九步，传质或化学反应新生的气体从凹液面释放出来，自然向外排放或用旋流仓7顶部的管道引出收集。
技术方案一和技术方案三可以联合，同时进行气--液和液--液传质和化学反应，就可以实现在同一腔体内利用同一动力过程，综合完成处理废水中的悬浮颗粒、有机污染物、生物和化学耗氧物、重金属、挥发酚等。
技术方案二和技术方案四可以联合，同时进行气--液和液--液传质和化学反应，同样可以实现在同一腔体内利用同一动力过程，综合完成处理废水中的悬浮颗粒、有机污染物、生物和化学耗氧物、重金属、挥发酚等。
技术方案五本发明的技术方案五是一种化学反应和产物分离方法，用于混凝、萃取一类传质与产物分离，用于中和、氧化、还原、酸碱盐沉淀一类化学反应与产物分离，用于结晶与晶体分离，用于磺化、硝化、烃化、聚合、缩合，以及产物分离，其特征是第一步、自筒状的反应釜的下部中心、或顶部环周区域向釜内输入一种或多种单质或催化剂。
第二步，利用一套传动装置3驱动一个或数个由线材呈辐射状紧密排列分层组合成盘状的针轮8转子，从下部一定位置对釜内浆液进行切向加速，形成低速旋转的旋流场，对釜内混合液进行搅拌和混合。
第三步，利用加热装置或压力系统对釜内介质加热或加压。
第四步，延续搅拌，直至釜内介质完成混凝、萃取等传质，中和、氧化、还原、酸碱盐沉淀等化学反应，或完成结晶，或完成磺化、或硝化、或烃化、或聚合、或缩合。
第五步，可以对釜内介质卸压，也可以推迟对釜内介质卸压。
第六步，逐渐提高针轮8转子的旋转速度，使釜内混合液反应产物的重相加速离心和向下运动，轻相液体向上运动。
第七步，针轮8转子的提速旋转或高速旋转一定时间后打开反应釜上部的溢流口19，溢出轻相。
第八步，反应釜上部的溢流口19停止溢流后，转换开启反应釜下部中心部位的下浆口15，反向过滤出浆。
第九步，打开反应釜下部的卸料口14卸料。
技术方案六本发明的技术方案六是一种旋流传质反应和产物分离装置，用于曝气、气浮、混凝、萃取、汽提、吹脱等传质与产物分离，用于中和、氧化、还原、酸碱盐沉淀等传质化学反应及产物分离，用于结晶与晶体分离，用于磺化、硝化、烃化、聚合、缩合工艺和产物分离。
该装置包括一个直立或斜立安置的旋流仓7(尺寸大的为反应池，尺寸小的非常压工况的为反应釜)、一套传动装置3、搅拌转子、或传热装置。传热装置可以是夹套23、列管、蛇管、电热器、传热挡板24。釜体内可以设置有直立挡板24。传动装置3由电机、轴承箱、传动轴、或机械密封、或变速箱、或带轮2、或/和变频器等组成。搅拌器转子同轴于旋流仓7。传动装置3可以位于旋流仓7的上部，也可以位于旋流仓7的下部，还可以分几个轴承箱，可以在旋流仓7仓腰或仓底安置有辅助轴承或轴套，用杆件与壳体连接固定该辅助轴承座。传动轴延伸至仓内中部位置以下，传动轴上固定有搅拌器。
该旋流传质化学反应和产物分离装置的特征是1、旋流仓7包括壳体、桁架18、或/和盖板、屏蔽板11、和/或沉淀斗、或法兰、输入/输出管道、加强筋、脚垫、和/或溢流阀门、和/或观测孔、和/或视镜、和/或安装支座。旋流仓7含有至少一个上浆口17和至少一个下浆口15。旋流仓7顶口面上或者有一套仓口桁架18，由数根槽钢或角钢或扁钢或工字钢或平行或交差组成，桁架18上有传动定位台和连接电机支架1；旋流仓7顶口面上或者仅是一个法兰式平面或瓮形盖板，传动装置3固定于其上；旋流仓7顶口面上或者有盖板与桁架18的联合结构。壳体呈园柱形或锥形或旋转体形，锥口向下的锥形壳体对分离重相产物更有利。沉淀斗为锥形或瓮形。沉淀斗与壳体之间可以直接焊接，也可以采用法兰连接，壳体尺寸小时，法兰上必须有止口配合。屏蔽板11可以为平板，也可以是中间高边缘底的凸板，还可以是中间地边缘高的凹板，板上有向沉淀仓12落料的孔或过浆的孔。屏蔽板11盖在沉淀斗上面。
旋流仓7作为反应池时，屏蔽板11中心区域下面可以有弯头或拐头连接一段平伸管道，再从下浆口15接出旋流仓7；沉淀斗下面有弯头或拐头连接一段平伸或斜伸管道，再从卸料口14接出。
旋流仓7作为釜式反应器时，在沉淀斗下部可以错开直接连接输入/输出管。壳体上部还可以局部有夹套23连接出浆口，内层有溢流孔与夹层连通。
2、搅拌器转子为一种针轮8。它由金属或非金属线材呈辐射状均匀密集排列分层组合固定在轮毂上，且针苗末端自由无约束。针轮8针苗可以是等截面的，也可以是根部粗尾部细的变截面直线形。转子轮廓可以呈园柱形或锥台形或纺锤形或不规则同轴形。针轮8覆盖部分离心腔。转子至少有一件。
3、有一套曝气装置9安置在旋流仓7下部。它包括曝气头、输气管道。可以是一个整体曝气头，也可以是多个曝气头环周大致均匀布置。输气管可以贯穿沉淀斗和/或进浆仓，从下部中心连接曝气头，也可以在屏蔽板11之上直接从壳体侧壁连接曝气头或曝气头组。
用曝气头可以向容器内浆液输送热蒸汽，促进浆液中的挥发性组分释放，实现汽提或吹脱。
用曝气头可以向容器内饱和溶液输送冷空气，实现结晶析出。
用曝气头可以向容器内混合液输送空气，实现氧溶解，氧化浆液中的耗氧物质，以及产生气浮作用。
用曝气头还可以向容器内混合液输送特定气体，实现气--液化学反应。
4、旋流仓7上部安置有一个滗水器6，它或者包括多孔筒和环板，固定在壳体上，与出浆口连接。滗水的位置必须距离仓边有一定距离。
5、在旋流仓7下部有一个配浆器10，它或者是分布有孔的平板或凸板或开孔组合结构，或者是开孔板上覆盖有滤料，滤料可以是滤网，或者是呈岛状的过滤器。配浆器10可以高出屏蔽板11一定距离。配浆器10或者固定壳体侧壁上，或者固定在屏蔽板11上，或者固定在沉淀斗上，或者固定在旋流仓7底，与转子轴对称或近似轴对称。配浆器10既可以进浆，又可以出浆。
6、该装置包括一套浮选物撇出装置，它包括一个环形撇出器4、一个浮筏、至少一套输出软管和接头。撇出器4外壁或上边开口或开孔。输出软管与撇出器4内腔连通，再从较低位置的浮选物出口16引出壳体。浮阀或者为对称固定的密封罐，或者为充气胎。浮选物撇出装置套在一个传动装置3的轴承箱外边，轴承箱长度不足时，可以在轴承箱外套一个有足够长度的过渡滑框5或导套。滑框5可以用环固定连杆的形式。
7、在旋流仓7内安置有喷液装置。喷液装置含有至少一个喷头，喷头上至少有一个喷嘴20。喷头或者在浆液上面桁架18上，或者潜入浆液里面。用喷液装置来向浆液添加液态药剂、或混凝剂、或萃取剂、或酸、或碱、或盐、或络合物、或有机物。该技术特征使本发明衍变为一种均衡池或液-液传质和化学反应池。
旋流仓7上的上浆口17与下浆口15的输入/输出浆功能关系可以互换。用下浆口15进浆，更利于有效分离浆液中的重相悬浮颗粒物。屏蔽板11和配浆器10做成凸形，也利于分离浆液中的重相悬浮颗粒物。
本发明技术方案六中技术特征1、2是必要的技术特征，可以进行物料混合传质、化学反应，以及浮选等产物多相分离。
技术特征3对溶气、气浮、汽提、吹脱、气--液化学反应是必要技术特征。
技术特征7对混凝、萃取、或中和、氧化、还原、沉淀反应是必要技术特征。
技术特征3和技术特征7也可以联合。
技术特征4、5、6是附加技术特征，可以分别附加，也可以一并附加。
本发明的有益效果1、与涡轮表面曝气相比，本发明是潜水剪切曝气，气泡破碎程度高，特别是破碎气泡的分布面和均匀度优于一切潜水曝气装置9，溶气效率显著提高；其次本发明采用的转子是具有一定柔性的针轮8，启动省力，在旋转中针苗还能够自动调节动平衡性，所以处理等流量浆液，针轮8转子的能耗比涡轮的能耗显著降低，使用寿命也大大延长。本发明单位千瓦每小时的溶气量高于现有任何曝气技术。针轮8因能自动调整动平衡，加工工艺极为简单，比涡轮的造价低。
2、大多数曝气装置9和曝气池装都是间歇式作业的，中间要清理淤泥。本发明连续作业，颗粒沉淀自动在沉淀斗聚集，淤泥通过阀门放泥来清理，省去了停车、放空、吸泥、转移的工序。
3、大多数气浮装置都是箱式布置的，浮选物均匀分布在表层，需要配备移动刮刀来收集。本发明浮选物汇集在中心，越向中心厚度越大。用漂浮在中心的撇出器4可以随时采出浮选物。
4、传统的均衡池或化学反应池使用的搅拌器是桨叶式、或推力桨叶式、或螺旋带式。反应池内的液体流态紊乱度大，后两种搅拌器的效果还能在上下形成循环流。这些搅拌器的启动和运行能耗大。
本发明针轮8的针苗的比表面积比浆叶式或涡轮式或螺旋带式搅拌器大得多，它们用击打、压缩的方式给混合液或单质传递旋转动量，其迎液面远比浆叶小，同时有充分的柔性，可以发生弯曲。根据流体力学的阻力定律，针苗集合的整体阻力显著小于浆叶。同时，针苗背面的湍流尺寸小，针苗比浆叶等密集而且环周均布的程度高，产生的旋流在环向的均匀程度比浆叶等要高得多，在垂直面上的混参也很小，系统内耗小，启动和运行的能耗小，产生的混合传质均匀效率高。本发明采用了分散度高的加药方式，借助旋流的稳定和有层序的离散作用，增大了单位时间的传质面积，能稳定、分层逐步、连续地和浆液进行传质、化学反应，传质、化学反应的时间缩短了、效率提高了。
5、目前的各类化学反应池都只具有单一化学反应功能，对反应产物的分离要进入到下一道工序完成。
传统搅拌器的强度、动平衡以及磨损后的动平衡问题比较突出，使用转速一般小于600转/分，旋流混参严重，难于实现分离物相的功能。
本发明具有铰支约束针苗的针轮8不仅动平衡要求容易满足，在旋转中针苗还能够自动调节动平衡性，使用转速可以达到1000转/分以上，可以用来高效地分离物相。等效处理等量混合液或单质，针轮8转子的能耗明显比传统搅拌器的能耗小，而且使用寿命大大延长。
本发明能够充分分离反应产物中的可旋浮物，同时有效分离反应产物中的沉淀物，排出的浆液等于经过了一道初步处理工序。延长反应时间，还可以增进澄清的效果。
6、本发明转子速度提高的空间比桨叶式、或推力桨叶式、或螺旋带式搅拌器大数倍。转子速度大时，分离重相反应产物的能力大大增强。对于非常压工况，可以采用变频器来设置低速与高速间隔，用转子低速期来传质反应，用转子高速期来分离反应产物。从卸料口14输出的便是充分浓缩过的料浆，从出浆口排出的浆液纯度也比较理想。本发明产生了优秀的混合液传质、化学反应和产物分离的复合效果。
7、常规的反应器如填料塔和搅拌反应池，它们均体积大，达到数米的直径，流速小，混合液在反应器内要停留数小时至几天，或者系统间歇式进行作业。本发明反应器利用高速旋流的剪切能力，实现如气泡剪切碎化，添加固相或液相物质在混合液中的高速、均匀分散等，大大缩短了混合传质的时间，提高了混合液的均匀程度，既缩短反应时间，又能够降低投药与产物比，显著提高了化学反应效率。
8、与现有的任意一种混合液化工工艺相比，本发明离心机有占地面积小、轻便、可连续作业、经济的特点，可望对现代化工、医药合成等工艺整体技术进步产生推动作用。
9、与工业废水处理工艺流程，特别是重金属处理工艺流程的庞大复合系统相比，本发明反应池可以连续作业、处理效率高、综合实现几种功能和完成几种传质反应过程，一个设施完成多个设施的工艺。本发明装置通过并联与污泥脱水装置连接，便可以把庞大复杂的废水处理厂变为在线处理的车间，从而为企业以至社会提供一种最经济的环保工艺方案。
四
图1是本发明整体曝气气浮气--液传质化学反应池结构图；图2是本发明多头曝气气浮气--液传质化学反应池结构图；图3是本发明下旋流液--液传质化学反应池结构图；图4是本发明蛇管式液--液传质和化学反应器结构图；图5是本发明夹套式液--液传质和化学反应器结构图；图6是本发明溢流卸料式液--液传质和化学反应器结构图；图7是本发明瓮仓溢流卸料式液--液传质和化学反应器结构图；图8是本发明下传动夹套式液--液传质和化学反应器结构图；图9是本发明下传动挡板式液--液传质和化学反应器结构图。
图中序号对应构件如下1-电机支架；2-带轮；3-传动装置；4-撇出器；5-滑框；6-滗水器；7-旋流仓；8-针轮；9-曝气装置；10-配浆器；11-屏蔽板；12-沉淀仓；13-进气口；14-卸料口；15-下浆口；16-浮选物出口；17-上浆口；18-桁架；19-溢流口；20-喷嘴，21-加药口；22-蛇管加热器；23-夹套；24-挡板。
参见图1，本发明气-液传质化学反应和产物分离装置的作业过程同技术方案一所述。
参见图3，本发明液-液传质化学反应和产物分离装置的作业过程同技术方案三所述。
参见图7，本发明液-液传质化学反应和产物分离装置的作业过程同技术方案五所述。
五具体实施例方式
实施例一参见图1，它是根据本发明技术方案设计的一种整体曝气气浮气--液传质化学反应池，用于曝气、气浮、汽提、吹脱一类传质与产物分离，用于中和、氧化、还原、酸碱盐沉淀一类化学反应与产物分离，用于结晶与晶体分离。
该反应池包括一个直立的旋流仓7、一套传动装置3、针轮8、一个配浆器10、一套曝气装置9、和一套浮选物撇出装置。
传动装置3由电机、轴承箱、传动轴、带轮2等组成。搅拌器转子同轴于旋流仓7。传动装置3位于旋流仓7的上部，传动轴延伸至仓内中部位置以下，传动轴上固定有搅拌器。
旋流仓7包括壳体、桁架18、屏蔽板11、沉淀斗、法兰、输入/输出管道、加强筋、脚垫、安装支座。旋流仓7含有一个上浆口17和一个下浆口15。旋流仓7顶口面上有一套仓口桁架18，由两根槽钢平行组成，桁架18上有传动定位台和连接电机支架1。壳体呈园柱形，沉淀斗为锥形。沉淀斗与壳体之间采用法兰连接。屏蔽板11为平板，板边缘有向沉淀仓12落料的孔。屏蔽板11盖在沉淀斗上面。屏蔽板11中心区域下面有弯头或拐头连接一段平伸管道，再从下浆口15接出旋流仓7；沉淀斗下面有弯头或拐头连接一段斜伸管道，再从卸料口14接出。
搅拌器转子为一种针轮8。它由U字形金属线材呈辐射状均匀密集排列分层组合固定在轮毂上，且针苗末端自由无约束。针轮8针苗是等截面的。转子轮廓呈园柱形。针轮8接近旋流仓7底部。
曝气装置9安置在旋流仓7下部。曝气头是一个整体曝气头，输气管贯穿沉淀斗和进浆仓，从旋流仓7下部中心连接曝气头。
滗水器6位于旋流仓7上部，它由多孔筒和环板组成，固定在壳体上，与出浆口连接。
配浆器10在旋流仓7屏蔽板11之上，它是分布有孔的平板。配浆器10与屏蔽板11间距用滚珠垫出。配浆器10固定在屏蔽板11上。
浮选物撇出装置包括一个环形撇出器4、一个浮筏、两套输出管和接头。撇出器4外壁或上边开口或开孔。输出管与撇出器4内腔连通，从较低的位置引出壳体。浮阀或者为对称固定的密封罐。浮选物撇出装置套在通过轴承箱外固定的一个滑框5上。滑框5用环固定连杆。
实施例二参见图2，它是根据本发明技术方案设计的一种多头曝气气浮气--液传质化学反应池，用于曝气、气浮、汽提、吹脱一类传质与产物分离，用于中和、氧化、还原、酸碱盐沉淀一类化学反应与产物分离，用于结晶与晶体分离。
该反应池包括一个直立的旋流仓7、一套传动装置3、针轮8、一个配浆器10、一套曝气装置9、和一套浮选物撇出装置。与实施例一不同的是曝气装置9采用多个曝气分散布置的形式，进气口13在壳体侧壁上；壳体上留了多个溢流口19，旋流仓上口加盖，法兰连接；屏蔽板11与配浆器10为凸形；滗水器6含有锥形孔板，锥口向下敞开。
实施例三参见图3，它是根据本发明技术方案设计的一种下旋流液--液传质化学反应池，用于混凝、萃取一类传质与产物分离，用于中和、氧化、还原、酸碱盐沉淀一类化学反应与产物分离，用于结晶与晶体分离。
该反应池包括一个直立的旋流仓7、一套传动装置3、针轮8、一个配浆器10、和一套喷液装置。与实施例二不同的是没有曝气装置9，没有浮选物撇出装置，也没有导框5；喷液装置由多个雾化喷嘴20、放射状分布的喷液管、和接头组成。加药口21固定在盖板上；旋流仓的上浆口17为进浆口。
实施例四参见图4，它是根据本发明技术方案设计的一种蛇管式液--液传质和化学反应器，用于混凝、萃取等传质，结晶、以及中和、氧化、还原、酸碱盐沉淀等液--液传质化学反应及产物同期分离，或非常压下的磺化、或硝化、或烃化、或聚合、或缩合工艺和产物分离。
该反应器包括一个直立的旋流仓7(或反应釜)、一套上置的传动装置3、针轮8、一个配浆器10、和一个蛇管加热器22。
旋流仓7包括壳体、上下封头、屏蔽板11、法兰、输入/输出管道、和/或观测孔、和/或视镜、和/或安装支座。旋流仓7顶部是一个瓮形封头，传动装置3、视镜固定于其上；旋流仓7底部也是一个瓮形封头，与壳体之间采用法兰连接，屏蔽板11上有落料的孔，屏蔽板11盖在下封头上面。下封头下部错开直接连接输入/输出管。
搅拌器转子为一种针轮8。它由金属或非金属线材呈辐射状均匀密集排列分层组合固定在轮毂上，且针苗末端自由无约束。针轮8针苗可以是等截面的，也可以是根部粗尾部细的变截面直线形。转子轮廓可以呈园柱形或锥台形或纺锤形或不规则同轴形。针轮8覆盖部分离心腔。转子至少有一件。
配浆器10是一个固定在旋流仓7下封头中心岛状微孔金属过滤器，过滤器开孔区下界高出下封头底面，上界高出屏蔽板11。
实施例五参见图5，它是根据本发明技术方案设计的一种夹套式液--液传质和化学反应器，用于混凝、萃取等传质，结晶、以及中和、氧化、还原、酸碱盐沉淀等液--液传质化学反应及产物同期分离，或非常压下的磺化、或硝化、或烃化、或聚合、或缩合工艺和产物分离。
该反应器包括一个直立的旋流仓7(或反应釜)、一套上置的传动装置3、针轮8、一个配浆器10、一套喷液装置、和一个夹套加热器。
与实施例四不同的是在旋流仓7上封头上安置了一套喷液装置；壳体外增加了夹套23。
实施例六参见图6，它是根据本发明技术方案设计的一种溢流卸料式液--液传质和化学反应器，用于混凝、萃取等传质，结晶、以及中和、氧化、还原、酸碱盐沉淀等液--液传质化学反应及产物同期分离，或非常压下的磺化、或硝化、或烃化、或聚合、或缩合工艺和产物分离。
该反应器包括一个直立的旋流仓7(或反应釜)、一套上置的传动装置3、针轮8、一个配浆器10、和一套喷液装置。
与实施例五不同的是，旋流仓7壳体上部仅局部有夹套23，夹套23外连接有溢流口19，壳体上部夹套23覆盖区域环周有孔分布。
实施例七参见图7，它是根据本发明技术方案设计的一种瓮仓溢流卸料式液--液传质和化学反应器，用于混凝、萃取等传质，结晶、以及中和、氧化、还原、酸碱盐沉淀等液--液传质化学反应及产物同期分离，或非常压下的磺化、或硝化、或烃化、或聚合、或缩合工艺和产物分离。
该反应器包括一个直立的旋流仓7(或反应釜)、一套上置的传动装置3、针轮8、一个配浆器10、和一套喷液装置。
与实施例六不同的是，旋流仓7壳体呈下大上小的瓮形。
实施例八参见图8，它是根据本发明技术方案设计的一种下传动夹套式液--液传质和化学反应器，用于混凝、萃取等传质，结晶、以及中和、氧化、还原、酸碱盐沉淀等液--液传质化学反应及产物同期分离，或非常压下的磺化、或硝化、或烃化、或聚合、或缩合工艺和产物分离。
该反应器包括直立的旋流仓7(或反应釜)、下置的传动装置3、针轮8、夹套式加热装置、和喷液装置。旋流仓7没有屏蔽板11，为常规夹套式反应釜，搅拌器为针轮8，喷液装置置于旋流仓7上封头中央，有溢流管穿过夹套23直接连接壳体。
实施例九参见图9，它是根据本发明技术方案设计的一种下传动挡板式液--液传质和化学反应器，用于混凝、萃取等传质，结晶、以及中和、氧化、还原、酸碱盐沉淀等液--液传质化学反应及产物同期分离，或非常压下的磺化、或硝化、或烃化、或聚合、或缩合工艺和产物分离。
该反应器包括直立的旋流仓7(或反应釜)、下置的传动装置3、夹套式加热装置、针轮8、和挡板24。旋流仓7没有屏蔽板11，为常规挡板式反应釜，搅拌器却为针轮8。
权利要求
1.一种旋流传质反应和产物分离方法，用于曝气、气浮、汽提、吹脱一类传质与产物分离，用于中和、氧化、还原、酸碱盐沉淀一类化学反应与产物分离，用于结晶与晶体分离，其特征在于第一步，浆液经过管道进入一个具有一定深度的轴对称形或近于轴对称形旋流仓[7]的底部中心，通过一个配浆器[10]分流，将浆液散布在不同半径的区域向上流动；第二步，浆液上流过程中，在旋流仓[7]下部采用静止的曝气装置[9]从分散的气孔向浆流曝气，分散输入有压空气、或蒸汽、或其它气体，气体以气泡形式在浮力作用下向上运动；第三步，在曝气装置[9]上部利用一种由线材呈辐射状紧密排列分层组合成盘状的针轮[8]转子同轴于旋流仓[7]旋转，使浆液以一定的速度旋转；第四步，从曝气头溢出的气泡被旋转的浆液剪切破碎，破碎气泡在旋转过程中向上移动，经过针轮[8]转子时，中心区域的气泡再次被针轮[8]剪切破碎，破碎气泡与浆液进行传质或化学反应，破碎气泡上行过程中又促进浆液中的乳化轻相聚集在气泡周围向上运动，实现溶解气体、或传递热量、或吸收热量、或气浮破乳、或释放出可挥发组分、或气—液化学反应；第五步，在浆液旋转过程中，浆液中的原始或/和新生重相颗粒受离心力作用向仓边缘富集后沉降，经过旋流仓[7]屏蔽板[11]的通道进入下部沉淀仓[12]，通过屏蔽板[11]的屏蔽与旋流分离，再用管道引出，收集处理；第六步，利用针轮[8]的离心力作用，在浆液表面形成一个中心下凹的自由面，使在气浮作用下向上运动到达浆液表层后的轻相颗粒—漂浮物自然向中心汇集，完成浮选；第七步，用一个漂浮在浆液上部中心的轻相撇出器[4]从凹液面中心表面将轻相撇出，与旋流分离，收集处理，完成轻相分离；第八步，经过传质或/和化学反应的液体从旋流仓[7]上部沿一环周区域从一个对称形或近于对称形的滗水器[6]流出，再集中于管道排出；第九步，从凹液面释放出的气体自然向外排放或用旋流仓[7]顶部的管道引出收集。
2.一种旋流传质反应和产物分离方法，用于曝气、气浮、汽提、吹脱一类传质与产物分离，用于中和、氧化、还原、酸碱盐沉淀一类化学反应与产物分离，用于结晶与晶体分离，其特征在于第一步，浆液经过管道进入一个具有一定深度的轴对称形或近于轴对称形旋流仓[7]的上部，通过一个配浆装置的分流，将浆液散布在环周一定区域向下流动；第二步，在浆液下流过程中，利用一种由线材呈辐射状紧密排列分层组合成盘状的针轮[8]转子同轴于旋流仓[7]旋转，带动浆液以一定的速度旋转起来，使浆液上部表面形成中心下凹的自由面，进入旋流仓[7]的浆液部分沿此自由面散开，再向下流动；第三步，在旋流仓[7]下部采用静止的曝气装置[9]从分散的气孔向下流过程中的浆流曝气，分散输入有压空气、或蒸汽、或其它气体，气体以气泡形式在浮力作用下向上运动；第四步，旋转浆液将从气孔中溢出的气泡剪切破碎，破碎气泡在旋转过程中向上移动，经过针轮[8]转子时，中心区域的气泡再次被针轮[8]剪切破碎；第五步，破碎气泡与浆液进行传质或化学反应，破碎气泡上行过程中又促进浆液中的乳化轻相聚集在气泡周围向上运动，实现溶解气体、或传递热量、或吸收热量、或气浮破乳、或释放出可挥发组分、或气—液化学反应；第六步，在浆液旋转过程中，浆液中的原始或/和新生重相颗粒受离心力作用向仓边缘富集后沉降，经过旋流仓[7]屏蔽板[11]的通道进入下部沉淀仓[12]，通过屏蔽板[11]的屏蔽与旋流分离，再用管道引出，收集处理；第七步，轻相颗粒在气浮作用下向上运动到达浆液表层后，自然向凹液面中心汇集，完成浮选；第八步，用一个漂浮在浆液上部中心的轻相撇出器[4]从凹液面中心表面将轻相撇出，与旋流分离，收集处理，完成轻相分离；第九步，处理过的液体流到旋流仓[7]底部时，通过一个配浆器[10]将散流汇集，转入管道排出；第十步，从凹液面释放出的气体自然向外排放或用旋流仓[7]顶部的管道引出收集。
3.一种旋流传质反应和产物分离方法，用于混凝、萃取一类传质与产物分离，用于中和、氧化、还原、酸碱盐沉淀一类化学反应与产物分离，用于结晶与晶体分离，其特征在于第一步，浆液经过管道进入一个具有一定深度的轴对称形或近于轴对称形旋流仓[7]的底部中心，通过一个配浆器[10]分流，将浆液散布在不同半径的区域向上流动；第二步，浆液上流过程中，在旋流仓[7]下部采用静止的喷液装置从分散的喷头向浆流喷射输入液相药剂，或混凝剂、或萃取剂、或酸、或碱、或盐、或络合物、或有机物；第三步，在喷液装置上部利用一种由线材呈辐射状紧密排列分层组合成盘状的针轮[8]转子同轴于旋流仓[7]旋转，使浆液以一定的速度旋转；第四步，从喷头溢出的药剂液珠被旋转的浆液流剪切破碎分散，破碎的药剂液珠在旋转过程中向上移动，经过针轮[8]转子时，中心区域的药剂液珠再次被针轮[8]剪切破碎，破碎药剂液珠与浆液进行传质或化学反应，实现混凝、或萃取一类传质、或中和、或氧化、或还原、或酸碱盐沉淀一类液--液化学反应；第五步，在浆液旋转过程中，浆液中的原始或/和新生重相颗粒受离心力作用向仓边缘富集后沉降，经过旋流仓[7]屏蔽板[11]的通道进入下部沉淀仓[12]，通过屏蔽板[11]的屏蔽与旋流分离，再用管道引出处理；第六步，利用针轮[8]的离心力作用，在浆液表面形成一个中心下凹的自由面，使浆液中的原始原始轻相或/和传质或化学反应新生的轻相或气体向心向上运动到达浆液表层后的轻相物质自然向凹液面中心汇集，完成浮选；第七步，用一个漂浮在浆液上部中心的轻相撇出器[4]从凹液面中心表面将轻相撇出，与旋流分离，收集处理，完成轻相分离；第八步，经过传质或/和化学反应的液体从旋流仓[7]上部沿一环周区域从一个对称形或近于对称形的滗水器[6]流出，再集中于管道排出；第九步，传质或化学反应新生的气体从凹液面释放出来，自然向外排放或用旋流仓[7]顶部的管道引出收集。
4.一种旋流传质反应和产物分离方法，用于混凝、萃取一类传质与产物分离，用于中和、氧化、还原、酸碱盐沉淀一类化学反应与产物分离，用于结晶与晶体分离，其特征是第一步，浆液经过管道进入一个具有一定深度的轴对称形或近于轴对称形旋流仓[7]的上部，通过一个配浆装置分流，将浆液散布在环周一定区域向下流动；第二步，在浆液下流过程中，利用一种由线材呈辐射状紧密排列分层组合成盘状的针轮[8]转子同轴于旋流仓[7]旋转，带动浆液以一定的速度旋转起来，使浆液上部表面形成中心下凹的自由面，进入旋流仓[7]的浆液部分沿此自由面散开，再向下流动；第三步，在旋流仓[7]内浆液凹液面下面部采用静止的喷液装置从分散的喷头向浆流喷射输入液相药剂，或混凝剂、或萃取剂、或酸、或碱、或盐、或络合物；或者在旋流仓[7]内浆液凹液面以上采用静止的喷液装置从分散的喷头喷出液相药剂，或混凝剂、或萃取剂、或酸、或碱、或盐、或络合物，液相药剂被雾化后落向浆液凹液面；第四步，从喷头溢出的药剂液珠被旋转的浆液流剪切破碎分散，破碎的药剂液珠在旋转过程中向上移动，经过针轮[8]转子时，中心区域的药剂液珠再次被针轮[8]剪切破碎，破碎药剂液珠与浆液进行传质或化学反应，实现混凝、或萃取一类传质、或中和、或氧化、或还原、或酸碱盐沉淀一类液--液化学反应；或者雾化液珠在浆液凹液面极其附近与浆液进行传质或化学反应，实现混凝、或萃取一类传质、或中和、或氧化、或还原、或酸碱盐沉淀一类液--液化学反应；第五步，在浆液旋转过程中，浆液中的原始或/和新生重相颗粒受离心力作用逐渐向仓边缘富集后沉降，经过旋流仓[7]屏蔽板[11]的通道进入下部沉淀仓[12]，通过屏蔽板[11]的屏蔽与旋流分离，再用管道引出，收集处理；第六步，轻相颗粒向心向上运动到达浆液表层后，自然向凹液面中心汇集，完成浮选；第七步，用一个漂浮在浆液上部中心的轻相撇出器[4]从凹液面中心表面将轻相撇出，与旋流分离，收集处理，完成轻相分离；第八步，经过传质或/和化学反应的液体流到旋流仓[7]底部时，通过一个配浆器[10]将散流汇集，转入管道排出；第九步，传质或化学反应新生的气体从凹液面释放出来，自然向外排放或用旋流仓[7]顶部的管道引出收集。
5.根据权利要求1所述的旋流传质反应和产物分离方法，用于曝气、气浮、汽提、吹脱、混凝、萃取一类传质与产物分离，用于中和、氧化、还原、酸碱盐沉淀一类化学反应与产物分离，用于结晶与晶体分离，其特征在于，在曝气之前或曝气之后，采用潜水喷液装置分散的喷嘴[20]向浆液输入液体药剂。
6.根据权利要求2所述的旋流传质反应和产物分离方法，用于曝气、气浮、汽提、吹脱、混凝、萃取一类传质与产物分离，用于中和、氧化、还原、酸碱盐沉淀一类化学反应与产物分离，用于结晶与晶体分离，其特征在于，在曝气之前或曝气之后，采用潜水喷液装置分散的喷嘴[20]向浆液输入液体药剂，或采用浆液面上空喷液装置分散的雾化喷嘴[20]向浆液凹液面撒液体药剂。
7.一种化学反应和产物分离方法，用于混凝、萃取一类传质与产物分离，中和、氧化、还原、酸碱盐沉淀一类化学反应与产物分离，用于结晶与晶体分离，用于磺化、硝化、烃化、聚合、缩合以及产物分离，其特征在于第一步、自筒状的反应釜的下部中心、或顶部环周区域向釜内输入一种或多种单质或催化剂；第二步，利用一套传动装置[3]驱动一个或数个由线材呈辐射状紧密排列分层组合成盘状的针轮[8]转子，从下部一定位置对釜内浆液进行切向加速，形成低速旋转的旋流场，对釜内混合液进行搅拌和混合；第三步，利用加热装置或压力系统对釜内介质加热或加压；第四步，延续搅拌，直至釜内介质完成传质、或化学反应、或结晶，或完成磺化、或硝化、或烃化、或聚合、或缩合；第五步，对釜内介质卸压，可以推迟对釜内介质卸压；第六步，逐渐提高针轮[8]转子的旋转速度，使釜内混合液反应产物的重相加速离心和向下运动，轻相液体向上运动；第七步，针轮[8]转子的提速旋转或高速旋转一定时间后打开反应釜上部的溢流口[19]，溢出轻相；第八步，反应釜上部的溢流口[19]停止溢流后，转换开启反应釜下部中心部位的下浆口[15]，反向过滤出浆；第九步，打开反应釜下部的卸料口[14]卸料。
8.一种旋流传质反应和产物分离装置，用于曝气、气浮、汽提、吹脱、混凝、萃取一类传质与产物分离，用于中和、氧化、还原、酸碱盐沉淀一类化学反应与产物分离，用于结晶与晶体分离，该装置包括一个直立或斜立安置的旋流仓[7]一套传动装置[3]、搅拌转子传动装置[3]由电机、轴承箱、传动轴、或变速箱、或带轮[2]、或/和变频器，搅拌器转子同轴于旋流仓[7]，传动装置[3]可以位于旋流仓[7]的上部，可以分几个轴承箱，可以在仓腰或仓底安置有辅助轴承或轴套，用杆件与壳体连接固定该辅助轴承座，传动轴延伸至仓内中部位置以下，传动轴上固定有搅拌器；该旋流传质反应和产物分离装置的特征在于(1)、旋流仓[7]包括壳体、桁架[18]、或/和盖板、屏蔽板[11]、和/或沉淀斗、或法兰、输入/输出管道、加强筋、脚垫、和/或溢流阀门、和/或安装支座，旋流仓[7]含有至少一个上浆口[17]和至少一个下浆口[15]，旋流仓[7]顶口面上有一套仓口桁架[18]，由数根槽钢或角钢或扁钢或工字钢或平行或交差组成，桁架[18]上有传动定位台和连接电机支架[1]；旋流仓[7]顶口面上或者仅是一个法兰式平面或瓮形盖板，传动装置[3]固定于其上；旋流仓[7]顶口面上或者有盖板与桁架[18]的联合结构，壳体呈园柱形或锥形或旋转体形，沉淀斗为锥形或瓮形，沉淀斗与壳体之间可以直接焊接，也可以采用法兰连接，壳体尺寸小时，法兰上必须有止口配合，屏蔽板[11]可以为平板，也可以是中间高边缘底的凸板，还可以是中间地边缘高的凹板，板上有向沉淀仓[12]落料的孔或过浆的孔，屏蔽板[11]盖在沉淀斗上面，屏蔽板[11]中心区域下面可以有弯头或拐头连接一段平伸管道，再从下浆口[15]接出旋流仓[7]；沉淀斗下面有弯头或拐头连接一段平伸或斜伸管道，再从卸料口[14]接出；(2)、搅拌器转子为一种针轮[8]，它由金属或非金属线材呈辐射状均匀密集排列分层组合固定在轮毂上，且针苗末端自由无约束，针轮[8]针苗可以是一类截面的，也可以是根部粗尾部细的变截面直线形，转子轮廓可以呈园柱形或锥台形或纺锤形或不规则同轴形，针轮[8]覆盖部分离心腔，转子至少有一件。
9.根据权利要求8所述的一种旋流传质反应和产物分离装置，用于曝气、气浮、汽提、吹脱、混凝、萃取一类传质与产物分离，用于中和、氧化、还原、酸碱盐沉淀一类化学反应与产物分离，用于结晶与晶体分离，其特征在于，有一套曝气装置[9]安置在旋流仓[7]下部，它包括曝气头、输气管道，可以是一个整体曝气头，也可以是多个曝气头环周大致均匀布置，输气管可以贯穿沉淀斗和/或进浆仓，从下部中心连接曝气头，也可以在屏蔽板[11]之上直接从壳体侧壁连接曝气头或曝气头组。
10.根据权利要求8所述的一种旋流传质反应和产物分离装置，用于曝气、气浮、汽提、吹脱、混凝、萃取一类传质与产物分离，用于中和、氧化、还原、酸碱盐沉淀一类化学反应与产物分离，用于结晶与晶体分离，其特征在于，在旋流仓[7]内安置有喷液装置，喷液装置含有至少一个喷头，喷头上至少有一个喷嘴[20]，喷头或者在浆液上面桁架[18]上，或者潜入浆液里面，用喷液装置来向浆液添加液态药剂、或混凝剂、或萃取剂、或酸、或碱、或盐、或络合物、或有机物，该技术特征使本发明衍变为一种均衡池或液-液传质和化学反应池。
11.根据权利要求8所述的一种旋流传质反应和产物分离装置，用于曝气、气浮、汽提、吹脱、混凝、萃取一类传质与产物分离，用于中和、氧化、还原、酸碱盐沉淀一类化学反应与产物分离，用于结晶与晶体分离，其特征在于，该装置包括一套浮选物撇出装置，它包括一个环形撇出器[4]、一个浮筏、至少一套输出软管和接头，撇出器[4]外壁或上边开口或开孔，输出软管与撇出器[4]内腔连通，再从较低位置的浮选物出口[16]引出壳体，浮阀或者为对称固定的密封罐，或者为充气胎，浮选物撇出装置套在一个传动装置[3]的轴承箱外边，轴承箱长度不足时，可以在轴承箱外套一个有足够长度的过渡滑框[5]或导套，滑框[5]可以用环固定连杆的形式。
12.根据权利要求8所述的一种旋流传质反应和产物分离装置，用于曝气、气浮、汽提、吹脱、混凝、萃取一类传质与产物分离，用于中和、氧化、还原、酸碱盐沉淀一类化学反应与产物分离，用于结晶与晶体分离，其特征在于，旋流仓[7]上部安置有一个滗水器[6]，它或者包括多孔筒和环板，固定在壳体上，与出浆口连接，滗水的位置必须距离仓边有一定距离。
13.根据权利要求8所述的一种旋流传质反应和产物分离装置，用于曝气、气浮、汽提、吹脱、混凝、萃取一类传质与产物分离，用于中和、氧化、还原、酸碱盐沉淀一类化学反应与产物分离，用于结晶与晶体分离，其特征在于，在旋流仓[7]下部有一个配浆器[10]，它或者是分布有孔的平板或凸板或开孔组合结构，或者是开孔板上覆盖有滤料，滤料可以是滤网，或者是呈岛状的过滤器，配浆器[10]可以高出屏蔽板[11]一定距离，配浆器[10]或者固定壳体侧壁上，或者固定在屏蔽板[11]上，或者固定在沉淀斗上，或者固定在旋流仓[7]底，与转子轴对称或近似轴对称。
14.根据权利要求9所述的一种旋流传质反应和产物分离装置，用于曝气、气浮、汽提、吹脱、混凝、萃取一类传质与产物分离，用于中和、氧化、还原、酸碱盐沉淀一类化学反应与产物分离，用于结晶与晶体分离，其特征在于，在旋流仓[7]内安置有喷液装置，喷液装置含有至少一个喷头，喷头上至少有一个喷嘴[20]，喷头或者在浆液上面桁架[18]上，或者潜入浆液里面，用喷液装置来向浆液添加液态药剂、或混凝剂、或萃取剂、或酸、或碱、或盐、或络合物、或有机物，该技术特征使本发明衍变为一种均衡池或液-液传质和化学反应池。
15.根据权利要求9、10、12、13、14其中之一所述的一种旋流传质反应和产物分离装置，用于曝气、气浮、汽提、吹脱、混凝、萃取一类传质与产物分离，用于中和、氧化、还原、酸碱盐沉淀一类化学反应与产物分离，用于结晶与晶体分离，其特征在于，该装置包括一套浮选物撇出装置，它包括一个环形撇出器[4]、一个浮筏、至少一套输出软管和接头，撇出器[4]外壁或上边开口或开孔，输出软管与撇出器[4]内腔连通，再从较低位置的浮选物出口[16]引出壳体，浮阀或者为对称固定的密封罐，或者为充气胎，浮选物撇出装置套在一个传动装置[3]的轴承箱外边，轴承箱长度不足时，可以在轴承箱外套一个有足够长度的过渡滑框[5]或导套，滑框[5]可以用环固定连杆的形式。
16.根据权利要求9、10、13、14其中之一所述的一种旋流传质反应和产物分离装置，用于曝气、气浮、汽提、吹脱、混凝、萃取一类传质与产物分离，用于中和、氧化、还原、酸碱盐沉淀一类化学反应与产物分离，用于结晶与晶体分离，其特征在于，旋流仓[7]上部安置有一个滗水器[6]，它或者包括多孔筒和环板，固定在壳体上，与出浆口连接，滗水的位置必须距离仓边有一定距离。
17.根据权利要求9、10、14其中之一所述的一种旋流传质反应和产物分离装置，用于曝气、气浮、汽提、吹脱、混凝、萃取一类传质与产物分离，用于中和、氧化、还原、酸碱盐沉淀一类化学反应与产物分离，用于结晶与晶体分离，其特征在于，在旋流仓[7]下部有一个配浆器[10]，它或者是分布有孔的平板或凸板或开孔组合结构，或者是开孔板上覆盖有滤料，滤料可以是滤网，或者是呈岛状的过滤器，配浆器[10]可以高出屏蔽板[11]一定距离，配浆器[10]或者固定壳体侧壁上，或者固定在屏蔽板[11]上，或者固定在沉淀斗上，或者固定在旋流仓[7]底，与转子轴对称或近似轴对称。
18.根据权利要求15所述的一种旋流传质反应和产物分离装置，用于曝气、气浮、汽提、吹脱、混凝、萃取一类传质与产物分离，用于中和、氧化、还原、酸碱盐沉淀一类化学反应与产物分离，用于结晶与晶体分离，它含有曝气装置[9]、喷液装置和撇出装置，其特征在于，旋流仓[7]上部安置有一个滗水器[6]，它或者包括多孔筒和环板，固定在壳体上，与出浆口连接，滗水的位置必须距离仓边有一定距离。
19.根据权利要求16所述的一种旋流传质反应和产物分离装置，用于曝气、气浮、汽提、吹脱、混凝、萃取一类传质与产物分离，用于中和、氧化、还原、酸碱盐沉淀一类化学反应与产物分离，用于结晶与晶体分离，它含有曝气装置[9]、喷液装置和撇出装置，其特征在于，在旋流仓[7]下部有一个配浆器[10]，它或者是分布有孔的平板或凸板或开孔组合结构，或者是开孔板上覆盖有滤料，滤料可以是滤网，或者是呈岛状的过滤器，配浆器[10]可以高出屏蔽板[11]一定距离，配浆器[10]或者固定壳体侧壁上，或者固定在屏蔽板[11]上，或者固定在沉淀斗上，或者固定在旋流仓[7]底，与转子轴对称或近似轴对称。
20.根据权利要求18所述的一种旋流传质反应和产物分离装置，用于曝气、气浮、汽提、吹脱、混凝、萃取一类传质与产物分离，用于中和、氧化、还原、酸碱盐沉淀一类化学反应与产物分离，用于结晶与晶体分离，其特征在于，在旋流仓[7]下部有一个配浆器[10]，它或者是分布有孔的平板或凸板或开孔组合结构，或者是开孔板上覆盖有滤料，滤料可以是滤网，或者是呈岛状的过滤器，配浆器[10]可以高出屏蔽板[11]一定距离，配浆器[10]或者固定壳体侧壁上，或者固定在屏蔽板[11]上，或者固定在沉淀斗上，或者固定在旋流仓[7]底，与转子轴对称或近似轴对称。
21.一种旋流传质化学反应和产物分离装置，用于混凝、萃取一类传质与产物分离，用于中和、氧化、还原、酸碱盐沉淀一类化学反应与产物分离，用于结晶与晶体分离，用于磺化、硝化、烃化、聚合、缩合工艺与产物分离，该装置包括一个直立或斜立安置的旋流仓[7]、一套传动装置[3]、搅拌器、或传热装置，传热装置可以是夹套[23]、列管、蛇管、电热器、传热挡板[24]，釜体内可以设置有直立挡板[24]，传动装置[3]由电机、轴承箱、传动轴、或机械密封、或变速箱、或带轮[2]、或/和变频器一类组成，搅拌器转子同轴于旋流仓[7]，传动装置[3]可以位于旋流仓[7]的上部，也可以位于旋流仓[7]的下部，还可以分几个轴承箱，可以在旋流仓[7]仓腰或仓底安置有辅助轴承或轴套，用杆件与壳体连接固定该辅助轴承座，传动轴延伸至仓内中部位置以下，传动轴上固定有搅拌器，旋流仓[7]包括壳体、上下封头、法兰、输入/输出管道、和/或观测孔、和/或视镜、和/或安装支座，壳体呈筒形，其特征在于搅拌器转子为一种针轮[8]，它由金属或非金属线材呈辐射状均匀密集排列分层组合固定在轮毂上，且针苗末端自由无约束，针轮[8]针苗可以是一类截面的，也可以是根部粗尾部细的变截面直线形，转子轮廓可以呈园柱形或锥台形或纺锤形或不规则同轴形，针轮[8]覆盖部分离心腔，转子至少有一件。
22.根据权利要求21所述的一种旋流传质反应和产物分离装置，用于混凝、萃取一类传质与产物分离，用于中和、氧化、还原、酸碱盐沉淀一类化学反应与产物分离，用于结晶与晶体分离，用于磺化、硝化、烃化、聚合、缩合工艺与产物分离，其特征在于，旋流仓[7]下部有一个屏蔽板[11]，可以为平板，也可以是中间高边缘底的凸板，还可以是中间地边缘高的凹板，板上有向沉淀仓[12]落料的孔，屏蔽板[11]盖在下封头上面。
23.根据权利要求21所述的一种旋流传质反应和产物分离装置，用于混凝、萃取一类传质与产物分离，用于中和、氧化、还原、酸碱盐沉淀一类化学反应与产物分离，用于结晶与晶体分离，用于磺化、硝化、烃化、聚合、缩合工艺与产物分离，其特征在于，在旋流仓[7]下部有一个配浆器[10]，它是呈岛状的过滤器，过滤器滤孔区高出旋流仓底一定距离，与转子轴对称或近似轴对称固定在旋流仓[7]底。
24.根据权利要求21所述的一种旋流传质反应和产物分离装置，用于混凝、萃取一类传质与产物分离，用于中和、氧化、还原、酸碱盐沉淀一类化学反应与产物分离，用于结晶与晶体分离，用于磺化、硝化、烃化、聚合、缩合工艺与产物分离，其特征在于；在旋流仓[7]内安置有喷液装置，喷液装置含有至少一个喷头，喷头上至少有一个喷嘴[20]。
25.根据权利要求21所述的一种旋流传质反应和产物分离装置，用于混凝、萃取一类传质与产物分离，用于中和、氧化、还原、酸碱盐沉淀一类化学反应与产物分离，用于结晶与晶体分离，用于磺化、硝化、烃化、聚合、缩合工艺与产物分离，其特征在于，在旋流仓[7]壳体上部有溢流结构，或者是溢流管直接连通壳体，或者壳体上环周有孔，连通一个溢流中转仓，再接溢流管。
26.根据权利要求22所述的一种旋流传质反应和产物分离装置，用于混凝、萃取一类传质与产物分离，用于中和、氧化、还原、酸碱盐沉淀一类化学反应与产物分离，用于结晶与晶体分离，用于磺化、硝化、烃化、聚合、缩合工艺与产物分离，其特征在于，在旋流仓[7]下部有一个配浆器[10]，它是呈岛状的过滤器，过滤器滤孔区高出旋流仓底一定距离，与转子轴对称或近似轴对称固定在旋流仓[7]底。
27.根据权利要求22、23、25、26其中之一所述的一种旋流传质反应和产物分离装置，用于混凝、萃取一类传质与产物分离，用于中和、氧化、还原、酸碱盐沉淀一类化学反应与产物分离，用于结晶与晶体分离，用于磺化、硝化、烃化、聚合、缩合工艺与产物分离，其特征在于；在旋流仓[7]内安置有喷液装置，喷液装置含有至少一个喷头，喷头上至少有一个喷嘴[20]。
28.根据权利要求22、23其中之一所述的一种旋流传质反应和产物分离装置，用于混凝、萃取一类传质与产物分离，用于中和、氧化、还原、酸碱盐沉淀一类化学反应与产物分离，用于结晶与晶体分离，用于磺化、硝化、烃化、聚合、缩合工艺与产物分离，用于磺化、硝化、烃化、聚合、缩合工艺和产物分离，其特征在于，在旋流仓[7]壳体上部有溢流结构，或者是溢流管直接连通壳体，或者壳体上环周有孔，连通一个溢流中转仓，再接溢流管。
29.根据权利要求27所述的一种旋流传质反应和产物分离装置，用于混凝、萃取一类传质与产物分离，用于中和、氧化、还原、酸碱盐沉淀一类化学反应与产物分离，用于结晶与晶体分离，用于磺化、硝化、烃化、聚合、缩合工艺与产物分离，用于磺化、硝化、烃化、聚合、缩合工艺和产物分离，它包含屏蔽板[11]、过滤器、和喷液装置，其特征在于，在旋流仓[7]壳体上部有溢流结构，或者是溢流管直接连通壳体，或者壳体上环周有孔，连通一个溢流中转仓，再接溢流管。
全文摘要
本发明旋流传质化学反应与产物分离装置属于化工反应池(器)技术领域。包括传动装置3、针轮8、曝气装置9、喷液装置、配浆器10、轻相撇出器4、滗水器6。螺旋带等搅拌器能耗大,局限于起搅拌作用。本发明采用线材呈辐射状均匀密集排列分层迭置的针轮8做复合搅拌器,启旋能耗小,借助针轮8产生的稳定层序好的旋流分次序进行高效剪切曝气、药剂分散,提高了传质化学反应效率,同时依靠旋流离心来同腔完成或者同期进行澄清、浮选、分离产物。可以归并化工工艺设施,可以对废水处理设施综合化、归一化、车间化,并缩短处理时间。本发明用于中和、氧化、还原、酸碱盐反应、汽提、吹脱、结晶、气浮、混凝、萃取、及其产物分离工艺。
文档编号B01J19/00GK1383912SQ02103988
公开日2002年12月11日 申请日期2002年3月5日 优先权日2002年3月5日
发明者高根树 申请人:高根树