设备的制作方法

本发明涉及一种用于稳定搅拌轴的稳定设备。更加特别地，本发明涉及一种用于稳定搅拌轴的稳定设备，所述稳定设备不会妨碍从稳定设备所位于的容器中移除物料。仍更加特别地，本发明涉及一种用于稳定搅拌轴的稳定设备，所述稳定设备包括防涡器。在其它布置方案中，本发明涉及一种混合容器(诸如，反应器)，所述混合容器包括用于稳定搅拌轴的稳定设备。

背景技术：

各种处理需要混合成分(诸如组成部分)。在一些布置方案中，待混合的成分是流体或者是流体和固体两者。通常，在混合容器中混合成分以形成所需的混合物。在化学过程中，待混合的成分可以是反应物和/或是反应期望的其它成分(诸如，催化剂)。可以在将这些成分转移到反应器之前在混合容器中混合这些成分。可替代地，可以在反应器中进行混合，使得同时进行混合和反应。在这种布置方案中，从混合容器移除的东西将是反应产物，可选地连同没有反应的组分。在多种反应中，需要混合反应物以确保它们之间的充分接触，使得能够发生有效或改进的反应。在一种布置方案中，待混合的反应物是液体。在另一种布置方案中，至少一种液体反应物需要与气体反应物进行混合。另外，一种或多种固体可以与液体反应物和/或气体反应物共存。

尽管多种机构可以用于辅助混合，但是用于搅拌成分的机械混合器通常用于提供所要求的混合水平。这些机械混合器可以由驱动单元(诸如，电动机)提供动力。驱动单元通常位于混合容器外部，该驱动单元驱动与叶轮叶片附接的旋转轴。在驱动单元运转时，旋转轴旋转，这继而使得叶轮叶片旋转，从而促进在混合容器中混合成分。

在最简单的形式中，旋转轴的远离驱动单元的端部没有被附接并且因此该端部是自由端。这种布置方案简单并且因此制造成本低。然而，因为自由端没有被附接，所以旋转轴在使用期间会摆动和/或振动，这会导致不完全混合并且可能导致混合设备磨损，尤其是在旋转轴连接到驱动单元的情况下。这在大型混合容器中尤其成问题，在所述大型混合容器中，需要更长的旋转轴来实现可接受的混合。

处于解决这些问题的视角，已经建议用于保持旋转轴的自由端的各种设计。一种这样的布置方案是所谓的“稳定轴承”组件，所述“稳定轴承”组件位于混合容器中，使得其能够接收搅拌轴的自由端并且因而在搅拌轴旋转时保持其稳定，从而防止摆动并且减小或消除摆动。

在us3149888和us3489469中描述了稳定轴承的示例。在这种布置方案中，轴承位于混合容器外部并且旋转轴在其被约束到稳定轴承中之前延伸通过混合容器的底部。在其它布置方案中，例如，在us4660989中描述的其它布置方案中，稳定轴承位于混合容器内。

通常，旋转轴将位于混合容器的中央轴线上，以实现最优混合。然而，因为混合容器的出口通常位于容器的底部中心处，所以难以发现用于稳定轴承的合适位置。因此在将出口定位在混合容器的底部中心处的需要和将稳定轴承定位在容器的底部中心处以便确保旋转轴与容器的中央轴线同轴的要求之间存在矛盾。

已经针对此提出了解决方案，将稳定轴承安装在混合容器内的升高的位置处，使得出口和稳定轴承都能够与中央轴线对准。在us2516918、us2657912、us2865615、us3443794、us3489469、us4932787、us5088832、us5568985、us5618107、us7378431和us7402023中描述了这种类型的稳定轴承的示例。

当在混合容器是反应器的情况中通过位于混合容器底部处的出口从混合容器抽取混合组分或产物流时，会形成漩涡。

在稳定轴承位于出口上方的升高位置的情况中，将稳定轴承支撑在升高位置中并且因此与混合容器的底部间隔开的支腿自身可导致形成漩涡。

因为漩涡会导致气体被夹带在从混合容器移除的液体中，所以形成漩涡是不利的。漩涡还能够导致在下游处理中分离欠佳或过度压降。夹带气体的存在还能够致使在下游泵中出现空化现象。

为了最小化在从混合容器底部回收的液体中的蒸汽夹带，能够将所谓的“防涡器”直接安装在容器内部的出口顶部上。这些防涡器起作用以在液体离开排放件时减小液体的角速度中的一些。

在us8439071中描述了防涡器的一个示例。防涡器包括具有圆柱形筛分壁的篮，所述防涡器装配在容器出口上。具有叶片的流动修改器位于篮中，以破坏径向引导流。在us4696741、ep1309393、us8397751和wo2013/096570中描述了防涡器的其它示例。

尽管原则上现有技术的凸起的稳定轴承能够与防涡器组合使用，但是所形成的结构将承受各种劣势和缺陷。因为用于凸起的稳定轴承自身的支撑件增加了漩涡，所以它们的使用尤其加剧了气体夹带问题，防涡器必须设法最小化气体夹带问题。这种额外的复杂化会意味着防涡器不能有效地防止漩涡的形成并且因此将不能最小化或防止形成夹带气体。

尽管在一些情况中上述类型的稳定轴承和防涡器已经令人满意并且可以继续令人满意，但是期望提供一种改进的布置方案，所述改进的布置方案允许设置稳定轴承和防涡器两者，但是布置方案的复杂化程度小于可能设想的使用已知类型稳定轴承与已知类型防涡器的各种组合的布置方案。

技术实现要素：

根据本发明的第一方面，提供了一种用于稳定混合容器中的搅拌轴的稳定设备，所述混合容器具有位于其底部中的出口，所述稳定设备包括：

轴接收轴承，所述轴接收轴承构造成接收所述搅拌轴的端部；和

支撑装置，所述支撑装置用于支撑所述轴接收轴承并且将所述轴接收轴承与混合容器的出口间隔开；

其中，所述支撑装置包括减涡结构件。

因此，本发明的稳定设备提供了用于搅拌轴的稳定轴承以及减涡结构件两者。因此，将轴承与混合容器的底部分离开的器件提供了减涡结构件。因此，不是支撑件增大了在现有技术中注意到的形成漩涡的可能性，而是支撑件实际上减少并且甚至可防止漩涡形成。

通过将轴承和减涡结构件作为单一装置提供，所形成的设备简单、简洁、机械稳定并且构造便宜。

因为本发明的设备将减小或者甚至消除漩涡形成，所以将减少经由出口离开容器的液体中夹带气体的量。

可以使用任何适当的减涡结构件。在一种布置方案中，减涡结构件构造成减小离开的液体的角速度。这可以通过使用至少一片叶片来实现。通常，使用多片叶片。这些叶片可以以任何适当构造布置。在一种布置方案中，叶片可以从设备的中央轴线径向向外延伸到叶片的末端。可以使用两片、三片、四片、五片、六片或更多片叶片。在存在多片叶片的情况中，它们可以均匀间隔开或相邻叶片之间的间隔可以不同。

在一种布置方案中，存在四片基本等距间隔开的叶片。在一种可替代布置方案中，存在六片等距间隔开的叶片。

应当理解的是，出口可以仅仅是位于混合容器的底部中的孔。然而，在一种布置方案中，混合容器的底部可以成形以形成从底部向外延伸的井状出口。在这种布置方案中，减涡结构件可以构造成延伸到成形的出口端口中。

轴接收轴承可以具有任何适当构造。类似地，支撑装置可以具有任何适当构造。在一种布置方案中，支撑装置可以构造为具有三条或四条支撑支腿的平台。

轴接收轴承可以是设备的单独部件，或者轴接收轴承可以与支撑装置一体形成。

支撑装置还可以包括从其延伸的凸缘。凸缘可以限定从所述轴接收轴承和所述支撑装置侧向延伸的圆周边沿。在使用中，凸缘辅助将待从混合容器中移除的物料引导到出口端口。还可以最小化在出口端口处引起的、干扰轴接收轴承运转的扰动。

应当理解的是，本发明的第一方面的稳定设备可以由任何适当材料制成。所选择的材料将取决于混合容器待投入的应用。例如，在混合容器是反应器的情况中，稳定设备处于的反应条件将决定待选择的材料。在一种布置方案中，将使用金属。

根据本发明的第二方面，提供了一种混合设备，所述混合设备包括：

混合容器，所述混合容器包括入口端口和出口端口；

可旋转搅拌轴，所述可旋转搅拌轴延伸到混合容器中；

叶轮，所述叶轮附接到所述可旋转搅拌轴；和

根据上述第一方面的用于稳定搅拌轴的稳定设备，所述稳定设备位于混合容器内并且固定到混合容器的内表面，使得所述稳定设备位于出口上方并且所述可旋转搅拌轴被接收在轴接收轴承中。

混合容器可以是反应器。

用于稳定搅拌轴的稳定设备可以具有任何适当尺寸。在一种布置方案中，第一叶片的末端和第二叶片的末端之间的距离是出口端口宽度的大约1.5倍至大约3倍，可选地为大约2倍至大约2.5倍。在出口端口为圆形截面的情况中，该距离是出口端口直径的大约1.5倍至大约3倍，可选地为大约2倍至大约2.5倍。

设备可以具有任何适当的高度。在一种布置方案中，稳定设备的尺寸可以使得轴接收轴承与出口端口间隔开一距离，所述距离为出口端口宽度的大约1.5倍至大约2.5倍，可选地为大约2倍。在出口端口为圆形截面的情况中，该距离为出端口直径的大约1.5倍至大约2.5倍，可选地为大约2倍。

在一种可替代布置方案中，本发明的第一方面的稳定设备的高度将为出口端口宽度的大约1倍至大约2倍，可选地为大约1.5倍。在出口端口为圆形截面的情况中，该高度将为出口端口直径的大约1倍至大约2倍，可选地为大约1.5倍。

在凸缘设置在本发明的第一方面的稳定设备中的情况下，其可以具有任何适当的尺寸。在一种布置方案中，凸缘延伸超出叶片的末端的距离为出口端口宽度的大约四分之一至大约四分之三，可选地为大约一半。在出口端口为圆形截面的情况中，该距离将为出口端口宽度的大约四分之一至大约四分之三，可选地为大约一半。在一种布置方案中，凸缘可以由盘形成，所述盘的直径基本等同于出口端口宽度的三倍。在出口端口为圆形截面的情况中，凸缘的直径将为出口端口直径的大约两倍至大约四倍，可选地为大约三倍。

在本发明的一种布置方案中，减涡结构件至少部分地延伸到出口端口中。在一种布置方案中，减涡结构件延伸到出口端口中的距离为出口端口宽度的大约四分之一至大约四分之三，可选地为大约一半。在出口端口为圆形截面的情况中，减涡结构件延伸到出口端口中的距离为出口端口直径的大约四分之一至大约四分之三，可选地为大约一半。

在一种可替代布置方案中，减涡结构件的位于出口端口上方的部分终结于出口端口上方的距离为出口端口宽度的大约四分之一至大约四分之三，可选地为大约一半。在出口端口为圆形截面的情况中，其终结于出口端口上方的距离为出口端口直径的约四分之一至大约四分之三，可选地为大约一半。

然而，应当理解的是，减涡结构件可以终结于任何适当位置处，所述位置允许实现期望的减小并且优选地消除漩涡形成。

在混合容器是用于气液反应的反应器的情况中，混合容器将包括用于将气体引入到反应器中的引入器件。在一种布置方案中，混合容器将包括气体供给导管。气体供给导管可以连接到气体分散分布器。在一种布置方案中，分布器可以包括气体分散环。气体分散环通常布置成使得其环绕本发明的第一方面的稳定设备。气体分散环可以与上述第一方面的稳定设备间隔开一距离，所述距离为出口端口宽度的大约三倍至大约五倍，可选地为大约四倍。在出口端口为圆形截面的情况中，该距离是出口端口直径的大约三倍至大约五倍，可选地为大约四倍。

本发明的混合容器可以还包括隔板，所述隔板位于混合容器的底部表面上，环绕所述出口端口。在一种布置方案中，隔板可以是圆形构造。在使用中，隔板最小化从气体分散环流至出口端口的气体。

隔板可以具有任何适当尺寸。在一种布置方案中，隔板的高度介于出口端口宽度的大约四分之一至大约四分之三，可选地为大约一半。在出口端口为圆形截面的情况中，隔板的高度为出口端口宽度的大约四分之一至大约四分之三，可选地为大约一半。

在隔板形成圆的情况中，圆的直径将为出口端口宽度的大约四分之一至大约四分之三，可选地为大约一半。在出口端口为圆形截面的情况中，圆的直径将为出口端口宽度的大约四分之一至大约四分之三，可选地为大约一半。

附图说明

现在参照附图描述本发明，附图中：

图1是用于混合流体的混合设备的示意图，所述混合设备包括根据本发明的第一方面的设备；

图2是图1中示出的混合设备的下部区域的放大侧视图；

图3是图2的设备的放大透视图；

图4是减涡结构件的一种布置方案的放大示意图；

图5是根据本发明的设备处于一种可选布置方案的示意仰视图；

图6是一种可替代减涡结构件的仰视示意性底部平面图；

图7是另一种可替代减涡结构件的放大示意性侧视图；

图8是又一种可替代减涡结构件的放大示意性侧视图；

图9是根据本发明的设备的放大示意性侧视图，所述设备额外地包括气体供给导管和气泡转移引器件。

具体实施方式

特别地，在混合容器是反应器的布置方案中描述了本发明。特别地，参照反应器来描述本发明，所述反应器应用在烯烃形成乙醛的氢甲酰化反应中，其中，烯烃与一氧化碳和氢气接触。通常存在催化剂。

如图1所示，反应器10包括反应器壳体12，所述反应器壳体具有顶壁14、侧壁16和底壁18。顶壁14、侧壁16和底壁18限定了用于容纳液体的室20，在氢甲酰化反应中所述液体是烯烃。反应器壳体12可以具有任何截面构造，但是通常为基本圆筒形的。

反应器10包括搅拌器，所述搅拌器在运转时混合反应物。安装在反应器壳体12外部的驱动单元22(例如，电动机)联接到搅拌轴24，所述搅拌轴24延伸到室20中。当运转时，驱动单元22致使搅拌轴24旋转，这继而驱动叶轮26。叶轮26通常包括多片叶片。

搅拌轴24的远端部接合稳定设备28。稳定设备28包括轴接收轴承30。轴接收轴承30允许搅拌轴24能够围绕其纵向轴线31旋转，而与此同时阻止搅拌轴24振动和/或摆动。轴接收轴承30可以是实现此功能的任何适当构造。

稳定设备28还包括支撑件32，所述支撑件从轴接收轴承30的下侧向下延伸。支撑件32可以与轴接收轴承30分开或可以与轴接收轴承一体形成。支撑件32支撑轴接收轴承30并且使得轴接收轴承30与反应器壳体12的出口端口34分隔开。稳定设备28经由支撑件32适当地固定到反应器壳体12的底壁18。支撑件32构造成使得其允许流体从室20经由出口端口34流动。因为由任何适当器件将稳定设备28固定到反应器壳体12的底壁18，所以支撑件32提供了一种用于轴接收轴承30的稳定底部。

支撑装置32包括在图2至图8中详细示出的流动修改结构件，所述流动改动构造在流体经由所述出口端口34离开所述混合容器12之前修改流体的流动。因此，流动修改结构件是防涡器。

由箭头表示的从混合室20至出口端口34的流体出口路径36由位于支撑装置32下方且围绕支撑装置32的流动修改结构件的空间限定。支撑装置32的流动修改结构件被构造成影响这些流体出口路径36中的流体，以减小流体在流体出口路径36中的角速度。因为这减小或抑制漩涡形成，所以将减小或抑制在流体出口路径36中流体中夹带气体。

在运转时，将液体烯烃38经由供给导管40引入混合室20中。

搅拌轴24由驱动单元22驱动而围绕其纵向轴线31旋转，如由箭头42表示。搅拌轴24的旋转致使叶轮26在混合室20内旋转，使得发生混合。

经由出口端口34从混合室20回收反应产物。随着流体朝向混合室20的底部行进，流体因叶轮26的影响而保持角速度分量。产物流以该角速度分量继续向下并且围绕轴接收轴承30前进并且随后流至流体流出路径36。产物流随后遭遇支撑装置32的流动修改结构件。这用于破坏流体流动并且减小流体混合物的角速度分量。因为产物流的角速度分量减小，所以流动的主分量是向下的速度分量，使得产物流的其它流基本沿着向下方向朝向出口端口34，所述其它流从所述出口端口34视情况抵达下游处理处或存储容器。

在图2中更加详细地示出了混合设备的设有稳定设备28的下部区域的放大侧视图。支撑装置32的流动修改结构件包括多片叶片。在图2示出的实施例中，支撑装置包括四片叶片，仅仅其中的三片叶片可见，并且从支撑装置32的中央轴线径向延伸。第一叶片44沿着第一方向从中央轴线延伸并且终结于位于远离中央轴线的地点处的第一叶片末端46。第二叶片48沿着与第一方向相反的第二方向从中央轴线延伸并且终结于位于远离中央轴线的地点处的第二叶片末端50。第三叶片52沿着横向于第一方向和第二方向的第三方向从中央轴线延伸并且终结于位于远离中央轴线的地点处的第三叶片末端54。在图2中没有示出第四叶片但是在图6中可看到第四叶片。第四叶片56沿着与第三方向相反并且横向于第一方向和第二方向的第四方向从中央轴线延伸并且终结于第四叶片末端58。

由图2中的附图标记60整体表示的叶片中的每一叶片的下边缘的各部分终结于位于混合容器12的底壁18的最下方水平高度下方的水平高度处。即，各叶片44、48、52和56的各部分均向下延伸到出口端口34中。

凸缘62从稳定设备28围绕稳定设备28的圆周延伸。凸缘62从位于轴接收轴承30和支撑装置32之间的位置延伸。凸缘62辅助将向外流的产物流引导到出口。

图3是与图2相关的上文描述的特征的透视图。使用相同的附图标记表示图3中示出的与图1和图2中示出的特征相同的特征。为了清晰，在图3中省略了一些附图标记。

图4示出了支撑装置32的放大示意性侧视图，其中，用附图标记d、h、s、t和w表示各个尺寸，其中：

d是具有圆形截面的出口端口34的直径；

h是位于与混合容器12的底壁18的最下方水平高度相同的水平平面中的点与支撑装置32的顶部之间的距离；

s是凸缘62延伸超出支撑装置32的板的末端的距离；

t是与混合容器12的底壁18的最下方水平高度相同的水平平面中的点和每块所述板的下边缘60之间的距离。因此，其描述了下边缘60位于出口端口34的嘴部上方或下方的距离；和

w是支撑装置32的相反延伸板的末端之间的距离。

尺寸可以具有以下关系：

w＝2d；

h＝d；

t＝d/2；

s＝d/2。

然而，这些尺寸仅仅为指示性的并且视为可改变为适于实现需要的流动，并且提供了支撑装置32中的充分机械强度，使得轴接收轴承30能够安装在支撑装置上。

图5示出了支撑装置32的底部平面图。第一板44、第二板48、第三板52和第四板56从中央轴线31径向向外延伸并且布置成呈交叉构造。即，第一叶片44沿着与第二叶片48相反的方向延伸，使得第一叶片末端46位于中央轴线的与第二叶片末端50相对的侧部上。第三叶片52和第四叶片56沿着横向于第一叶片44和第二叶片48的方向的方向延伸。此外，第三叶片52沿着与第四叶片56相反的方向延伸，使得第三叶片末端54位于中央轴线的与第四叶片末端58相反的侧部上。因此，叶片等距间隔开并且相邻叶片之间的角度基本上为90°。

图6示出了一种可替代构造。在这个布置方案中，支撑装置32包括布置成呈星形构造的六片叶片。第一叶片64、第二叶片66、第三叶片68、第四叶片70、第五叶片72和第六叶片74从中央轴线31径向向外延伸。

第一叶片64沿着与第二叶片66相反的方向延伸。第三叶片68和第四叶片70沿着与第一叶片64和第二叶片66的方向不同的方向延伸。此外，第三叶片68沿着与第四叶片70的方向相反的方向延伸。更另外地，第五叶片72和第六叶片74沿着与第一叶片64、第二叶片66、第三叶片68和第四叶片70的方向不同的方向延伸。第五叶片72沿着与第六叶片74的方向相反的方向延伸。因此，叶片等距间隔开并且相邻叶片之间的角度基本上为60°。

在图7中示出了支撑装置的一个可替代布置方案，示出了稳定设备28的支撑装置32的可选布置方案。在这个可选布置方案中，板的下边缘60终结的水平高度高于混合容器12的底壁18的最下方水平高度。这对应于位于出口端口34的嘴上方的地点。

在图8中示出了稳定设备28的支撑装置32的又一布置方案。在这个可选布置方案中，板的下边缘60终结的水平高度位于与混合容器12的底壁18的最下方水平高度相同的水平平面中的地点处。这对应于进入出口端口34的进入口。

在反应器用于使得气体与液体反应(诸如，在氢甲酰化反应中)的情况下，反应器10包括引入气体的引入器件。该引入器件可位于任何适当的位置中。在图9中示出了一种布置方案。在这种布置方案中，气体供给管道76允许气体被供应到气体分散环78。因此，在氢甲酰化反应中，氢气和一氧化碳通过该气体分散环被供应并且因此能够通过烷烃鼓泡。气体分散环78包括大体环面管道，所述大体环面管道定位成使得其环绕搅拌轴24。通常，隆凸部的中心将与搅拌轴24的纵向轴线上的点相符。气体分散环78包括在管道的壁中的孔口或穿孔，以允许从气体供给管道76将气体引入到混合室。

如图9所示，在一种布置方案中，反应器可以额外地包括板80，所述板80从反应器壳体12的底壁18向上延伸。在一种布置方案中，板80包括圆柱形板，所述圆柱形板定位成使得其轴线与搅拌轴的纵向轴线同轴并且使得其环绕稳定设备。

板80用于减小并且优选地防止流体混合物中的气泡抵达支撑装置32的流动修改结构件，从而还减小了在从反应器10回收的产物流中的夹带气体。

在图9中，用附图标记a、f和g表示多个尺寸，其中：

a是板80的高度，即，板80从底壁18向上延伸的距离；

f是形成板80的圆筒的直径；和

g是气体分散环78在位于与支撑装置32的顶部相同的水平平面中的地点上方的高度。

尺寸可具有以下关系：

g＝4d至6d；

f＝0.5d至3d；

a＝0.5d至1.5d。

气体分散环78的截面直径典型地与气体供给管道76的直径相等。

然而，这些尺寸仅仅为指示性的并且能够变化以适于实现需要的流动，针对不同混合处理而变化和/或针对待混合的不同流体变化。

尽管在使用气体分散环76的情况下通常存在板80，但是可以省略板80。类似地，板80可以存在于不使用气体分散环的布置方案中。

应当理解的是，所描述的反应器可以用于实施其它反应。

为了描述设备的特征件的相对空间布置，参考方向(例如，顶、低、上方、下方等)，并且在任何意义上不旨在进行限制。