[發明專利]一種組合式層狀流體配分混合裝置及其應用

有效

• 申請號: 201310409412.6
• 申請日: 2013-09-10
• 公開（公告）號: CN103977720A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 王永華;楊林濤;羅鴻椾
• 申請（專利權）人: 中國中化股份有限公司;沈陽化工研究院有限公司
• 主分類號: B01F5/06
• 分類號: B01F5/06;B01J19/00
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 白振宇;何薇

技術領域

本發明涉及化工行業中的混合裝置，具體地說是一種組合式層狀流體配分混合裝置及其應用。

背景技術

混合是使兩種或多種物料相互分散而達到一定均勻程度的單元操作，是一切化學反應首先要完成的步驟，可分為宏觀混合與微觀混合兩類。宏觀混合指大尺度的混合，描述物料在整個反應器中的循環、分散和混合的過程；通常采用攪拌器及震動器等設備來完成，如超聲波振蕩器、磁力攪拌器、以及大型設備中錨式、框式、組合式等等各種攪拌器。微觀混合指小尺度的湍流流動將流體破碎成微團，最終通過分子擴散使系統達到分子尺度均勻的過程。分子擴散是實現微觀混合的關鍵控制因素。

在精細化工、聚合過程、生物化工、制藥工程等工業過程中，常常涉及到一些復雜、快速的化學反應或物理過程，強化分子擴散實現良好的微觀混合是非常重要的。根據費克定律，物料的擴散時間與擴散距離成正比，因此減小擴散距離可以顯著地縮短擴散時間，從而達到快速混合的目的。

這種強化物料擴散的混合反應裝置并不陌生，目前流行的微反應設備就是以此為基礎的。K.Jahnisch,V.Hessel.等在《Chemistry?in?Microstructured?Reactors》中介紹微反應器的多種混合裝置形式，如Bessoth?F?G等利用分流方法混合的微混合器，Mengeaud?V等的Z形微控連續混合器，dertiger?S?K?W等的“圣誕樹”形微流控混合器，stroock?A?D等報道的混沌微混合器等；但這些物料的混合形式大多是以液滴狀混合，裝置較復雜，加工精度較高。

US4.239.732介紹一種混合頭,可用于兩組或多組物料的混合和分散。該設備為噴射式混合，可用于高粘度物質。

US4.735.359介紹一種液體混合裝置,該物料混合形式為層狀混合,利用離心裝置將物料呈薄層狀態送出,薄層厚度約為0.1毫米,最短在0.1毫秒即可完成充分混合。這種裝置是固定的，單位時間的混合量是一定的，因此應用上有一定限制；同時機械加工較復雜，設備維護要求高。

薄層狀混合較簡單，應用范圍廣。早在1963年，前蘇聯科學家Yu?B.Kletenik在《蘇聯物理化學雜志》上發表文章，詳細介紹了一種多層狀混合裝置。該裝置對后來的研究有很大的借鑒意義。

CN101234324同樣介紹了一種層狀混合器，該混合器由上下腔室嵌在一個整體的殼體內或彼此緊密連接的殼件組件搭接而成，因而該裝置明顯存在加工困難，可調節度小，以及出口不易與其他裝置連接等缺點。

目前有資料報道的均為一體化的裝置，加工精度高，工作條件苛刻，維護費用較高，不便于維修，若出現堵塞，則很難處理，所以一般只能用于不會產生堵塞的液狀物質的反應。

發明內容

本發明的目的在于提供一種組合式層狀流體配分混合裝置及其應用。該流體配分混合裝置以“減小擴散距離可以顯著縮短擴散時間”為理論基礎，通過縮短流體的擴散距離，強化流體的擴散，實現兩股流體如液-液、液-氣、氣-氣的薄層配分，從而實現快速傳質及傳熱，最終達到物料的快速混合、加速化學反應、提高化學單元反應安全性和可控性等目的。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

本發明的流體配分混合裝置為多層板依次密封連接而成的層狀結構，其中位于首層的蓋板上開有多個供不同流體進入的進料口及至少一個供混合后流體流出的出料口，在所述流體配分混合裝置內部分別開有容置不同流體且相互獨立的駐留腔以及容置混合后流體的混合腔，每個駐留腔均與一進料口相連通，所述混合腔與出料口相連通；所述各駐留腔分別通過層狀配分通道與混合腔相連通，流經不同流體的層狀配分通道由上至下交替設置、且相互獨立，各駐留腔中的不同流體分別通過各自的層狀配分通道流出，流出的各流體以層狀交替排列，并在所述混合腔中混合后由出料口流出。

其中：所述位于首層的蓋板與位于底層的底板之間的各層板上分別開有形成各駐留腔的通孔以及形成所述混合腔的通孔；