[實用新型]超空泡高速攪拌反應器

有效

• 申請號: 201720275459.1
• 申請日: 2017-03-21
• 公開（公告）號: CN206731103U
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發明（設計）人: 楊衛民;程祥;閻華;李經龍;相臣;丁玉梅
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: B01J19/18
• 分類號: B01J19/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于高分子材料先進制造領域，涉及到一種攪拌器領域，特別是基于超空泡技術的高速攪拌反應器。

背景技術

高分子聚合物反應器，特別是反應過程中添加纖維或無機粉體的原位復合材料制備的復雜反應工藝裝備，要求對氣、液、固多相體系在分子尺度進行高效傳熱傳質的均勻混合。以聚氯乙烯(PVC)懸浮聚合反應為例，聚合體系主要由氯乙烯單體、引發劑、水和分散劑四組分組成，通過強力攪拌并在分散劑的作用下，把單體分散成無數的小液珠懸浮于水中由油溶性引發劑引發而進行聚合。傳統的螺旋槳高速攪拌器使得聚合熱易擴散，聚合反應溫度易控制，聚合產物分子量分布窄，但存在著自動加速作用，穩定性不足、能耗高、壽命短；反應需用分散劑來提高分散性，但分散劑在聚合完成后很難從聚合產物中除去，并且聚合產物顆粒會殘留少量單體，不易徹底清除，整個過程效率低、容易影響產物的性能。

發明內容

針對現有高速攪拌器的不足，提高高分子聚合反應中氣、液、固多相體系混合的均勻性、穩定性，降低機器能耗并延長壽命。

本發明的技術方案是將超空泡技術應用在高速攪拌器中，具體方案如下：

本發明一種超空泡高速攪拌反應器，包括轉子、主軸、高速電機和箱體。轉子以主軸為軸。箱體含有進氣孔、加料孔以及減速箱，其中減速箱配合高速電機驅動主軸。該裝置預先注入反應所需液體及固體助劑。轉子、主軸均有氣流孔道，通過箱體中進氣孔進氣，通過主軸以及轉子，可以將需要攪拌的氣體通入于轉子處與液體進行攪拌，氣液混合均勻性好。以PVC聚合為例，通入氯乙烯氣體，與水等懸浮液混合更加均勻，聚合反應效率大大提高。

本發明一種超空泡高速攪拌反應器，轉子包括進氣通道、內腔和空化器。空化器可以是圓錐形、圓盤形、橢圓盤型等，其表面均勻分布氣孔，可以生成氣泡流場，還可以充當水平舵，在轉動時能平衡一部分重力并產生相應的力矩。進氣通道連接主軸的氣孔通道，將主軸中傳輸的氣體傳送到內腔中。內腔除了將進氣通道中的氣體導入到空化器中外，還裝有傳感器來檢測通氣速度及通氣量，以一定的供氣規律向空化器供氣，保證氣泡的穩定性。

本發明一種超空泡高速攪拌反應器，轉子采用3D打印等先進制造技術，實現中空復雜結構及低成本加工。轉子與水平方向成一定角度、中心對稱分布，轉動時會將氣體以一定角度往斜上及斜下方向傳輸，成螺旋形分布，并根據攪拌需要確定轉子的數量及距離，進一步提高氣液混合均勻性。轉子斷面為圓錐形結構，運動過程中形成包覆氣流，螺旋形運動及圓錐結構使得錐面氣流與固體撞擊，氣流得以分散，并由于快速充氣又重新連續，整個攪拌過程氣流為分散-連續循環進行，使得氣液固分散反應均勻。

本發明一種超空泡高速攪拌反應器，其優點在于：(1)氣體混合均勻，穩定性提高，混合效果大大提升；(2)運動阻力小，能夠節能降耗；(3)氣體覆蓋轉子后能夠降低轉子磨損，延長機器壽命。

附圖說明

圖1是本發明一種超空泡高速攪拌反應器的結構示意圖。

圖2是本發明一種超空泡高速攪拌反應器的轉子局剖示意圖。

圖3是本發明一種圖2的A-A斷面示意圖。

圖中，1-轉子，2-主軸，3-高速電機，4-箱體，5-進氣通道，6-內腔，7-空化器。

具體實施方式

本發明一種超空泡高速攪拌反應器，如圖1所示，包括轉子1、主軸2、高速電機3和箱體4。轉子1以主軸2為軸。箱體4含有進氣孔、加料孔以及減速箱，其中減速箱配合高速電機3驅動主軸2。如圖2所示，該裝置預先注入反應所需液體及固體助劑。轉子1、主軸2均有氣流孔道，通過箱體4中進氣孔進氣，通過主軸2以及轉子1，可以將需要攪拌的氣體通入于轉子處與液體進行攪拌，氣液混合均勻性好。以PVC聚合為例，通入氯乙烯氣體，與水等懸浮液混合更加均勻，聚合反應效率大大提高。

本發明一種超空泡高速攪拌反應器，如圖3所示，轉子1包括進氣通道5、內腔6和空化器7。空化器7可以是圓錐形、圓盤形、橢圓盤型等，其表面均勻分布氣孔，可以生成氣泡流場，還可以充當水平舵，在轉動時能平衡一部分重力并產生相應的力矩。進氣通道5連接主軸2的氣孔通道，將主軸2中傳輸的氣體傳送到內腔6中。內腔6除了將進氣通道5中的氣體導入到空化器7中外，還裝有傳感器來檢測通氣速度及通氣量，以一定的供氣規律向空化器7供氣，保證氣泡的穩定性。

本發明一種超空泡高速攪拌反應器，轉子采用3D打印等先進制造技術，實現中空復雜結構及低成本加工。如圖1所示，轉子1與水平方向成一定角度、中心對稱分布，轉動時會將氣體以一定角度往斜上及斜下方向傳輸，成螺旋形分布，并根據攪拌需要確定轉子1的數量及距離，進一步提高氣液混合均勻性。如圖3所示，轉子斷面為圓錐形結構，運動過程中形成包覆氣流，螺旋形運動及圓錐結構使得錐面氣流與固體撞擊，氣流得以分散，并由于快速充氣又重新連續，整個攪拌過程氣流為分散-連續循環進行，使得氣液固分散反應均勻。