一種立式固液混合裝置的製作方法

2023-06-17 10:39:01

專利名稱：一種立式固液混合裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種固液混合裝置。
背景技術：
常用的固液兩相混合一般採用將兩種物料分別添加到反應器中，然後通過機械攪拌或鼓泡攪拌的方法混合。對於粒度較細的粉體，特別是粒度小於100目的粉體在與液體混合時極易出現「包裹」現象，即細粉與液體混合時，液體僅僅使粉體塊表面溶解，不能浸透到粉體的內部，產生粉末的二次凝聚粒(即粉團)，而要將已產生的二次凝聚粒再分散到液體中是非常困難的。在實際使用過程中，將小於100目的煤粉末加入到一定粘度的溶劑油中進行混合，常常會發生上述現象，達不到固液充分混合的目的。
為了解決上述問題，中國專利申請CN1459328A公開了一種粉體和液體混合的裝置和方法，是利用從管道中噴出的液體噴射流噴向不斷自由落體落下的粉體，使其崩壞，從而完成液體和粉體的均勻混合。但是，該方法粉體是呈自由落體狀態從容器的頂部落下，液體噴射流從容器下部向上噴射，依靠噴射流對下落粉體的衝擊來完成其粉體與液體的混合，其混合的均勻程度完全是靠噴射流將下落的粉體衝散，由於粉體與液體的接觸時間短促，因此，這種混合方式不能滿足混合要求程度較高的場合。
中國專利申請CN1496756A公開了一種帶有振動源的粉體與液體的攪拌混合裝置，其是通過連接在振動源上的攪拌軸轉動，帶動攪拌漿轉動，使容器中的粉體和液體充分混合。但是，由於該混合裝置的粉體加料口是通過閥與粉末導入口連接，液體介質在攪拌槳作用下產生細小液滴的飛濺，易造成粉末在導入口處形成粉團，時間久了，使進口堵塞，即使不被堵塞，所形成的粉團在振動的作用下剝落，再將形成的粉團分散混合就很困難。

發明內容
針對上述現有技術中的缺陷，本實用新型提供了一種新型的固液混合裝置，本裝置結構簡單，能夠在短時間內完成固液兩相的充分混合。
本實用新型是這樣實現的，本實用新型的立式固液混合裝置，主要包括由筒體圍成的混合室，筒體上有粉體進料口、液體進料口、卸料口、排氣口，筒體中央有旋轉軸，混合葉輪固定在旋轉軸上，每一混合葉輪上固定有一組刮片，筒體內壁設置有擋板將混合室分割成多個攪拌室，其特徵在於固定在混合葉輪上的刮片外沿與筒體內壁的距離是1～15mm，刮片外沿的線速度是3～20m/s。
本實用新型的固液混合裝置的工作原理是粉體物料從粉體進料口均勻加入，可以採用螺旋進料器，或者與之相比起到相似進料功能的加料裝置連續定量地加入到混合室中。液體從液體進料口經過計量連續不斷地加入到混合室中。電機通過減速機減速，驅動與減速機相連的旋轉軸，固定在旋轉軸上的混合葉輪及刮片隨之轉動。為了防止相鄰的混合葉輪間物料短路，在混合室筒體內壁上設置了擋板，擋板數與混合葉輪數相對應。混合室用擋板被分隔成數個較小的混合區域，每一區域由混合葉輪與筒體壁構成的狹小間隙形成高剪切區，在旋轉葉輪以及刮片的作用下，液體與固體物料由於離心力產生較高的切應力，作用在固體與液體混合物上，使混合物料撞擊筒體內壁及擋板，使固體和液體物料充分分散混合，同時，混合葉輪以及固定在混合葉輪上的刮片外沿與筒體內壁限定了很小的間隙，又保證了混合物料在混合室內的按一定的運動路徑和運動範圍流動，在此過程中，物料不斷通過小間隙的高剪切區，混合裝置設置兩個以上的混合區域，固液兩相通過三級以上的混合，使得物料反覆承受剪切而得到充分地分散混合。經過這樣一個混合過程，粉體不會產生粉末二次凝聚粒現象，也不會出現「粉塊」或「粉團」等不溶解物或者未分散的塊狀物。混合後的物料向下經卸料口進入下一道工序。
液體進料口的位置應比粉體進料口的位置高，以防止粉體物料加入時產生的粉體飛揚。儘管如此，粉體飛揚的現象還是比較嚴重的，因此，本發明人在液體進料口的下方和粉體進料口的上方設置一動態液體分布板，動態液體分布板固定在旋轉軸上，並向中間向下傾斜一定角度β，β角在10°～30°，最佳為12°～18°，可以隨旋轉軸的轉動而轉動，這樣，液體進入時由於分布板的旋轉作用，在粉體進料口的上方形成一水簾，既可以起到阻擋粉體飛揚，又可以承接液體起到液體均布作用。
在動態液體分布板上開有10～40個0.5～5mm的孔，開孔面積與液體進料管的面積之比為0.6～1.5∶1，優選0.9～1.1∶1。孔徑大小與加入液體的粘度有關，液體粘度大的，開孔孔徑大，粘度低的，開孔孔徑小。
在混合室筒體的頂部有排氣口，排氣口內襯有過濾網，過濾網的孔徑小於加入固體的粒徑。由於加入粉體時產生分粉體飛揚，會造成排氣口堵塞，因此，排氣口至少設置兩個，可以切換使用，便於清洗。
旋轉軸上混合葉輪的數目由混合室的長度決定匹配合適的數量。在兩個混合葉輪中間的混合室筒體內壁上設置擋板，將混合室分割成數個較小的混合區域。每一混合葉輪上固定了一組刮片，刮片可以根據物料的性質選用不同的型式，如直葉或彎葉圓盤渦輪式，斜葉或彎葉開啟渦輪式，MIG式，INTERMIG式等。刮片外沿與筒體內壁的距離是1～15mm，優選2～6mm，刮片外沿的線速度是3～20m/s，優選5～14m/s。筒體內壁最下方的一塊擋板設計成向下傾斜一定角度的斜擋板，以方便混合好的料漿卸出，斜擋板與垂直線的夾角是60°～85°，優選75°～80°。在斜擋板下方、旋轉軸的末端又設置一推進式螺帶式攪拌器，增加循環及便於卸料。
本實用新型與現有技術相比具有混合效率高、物料混合均勻的特點，不會產生粉體與液體混合時常產生的粉團。本混合裝置結構簡單，適合連續操作，並可根據需要，不同的幾種粉體按比例進料，幾種液體按比例進料進行混合，可方便實現多組分按比例混合。本混合裝置所設計的動態液體分布板，可起到較好的阻隔粉體飛揚及液體均勻分布的作用。


圖1是本實用新型的立式固液混合裝置的結構示意圖。
圖2是本實用新型裝置的混合葉輪、刮片及筒體的局部結構示意圖。
圖3是本實用新型裝置的動態液體分布板的結構示意圖。
圖中標號所示為1-電機，2-排氣口，3-液體進料口，4-動態液體分布板，5、6-擋板，7-旋轉軸，8-斜擋板，9-攪拌槳，10-筒體，11-卸料口，12-混合葉輪，13-刮片，14-粉體進料口，15-混合室，16-減速機。
具體實施方式
下面結合對本實用新型的具體實施例的詳細描述來進一步說明本實用新型，但是實施例不是對本實用新型的限制。
本實用新型的立式固液混合裝置主要包括由筒體10圍成的混合室15，筒體10上有粉體進料口14、液體進料口3、卸料口11、排氣口2，筒體10中央有旋轉軸7。在液體進料口3的下方和粉體進料口14的上方設置一動態液體分布板4，動態液體分布板4固定在旋轉軸7上，並向中間向下傾斜一定角度β，β是10°～30°，最佳為12°～18°。動態液體分布板4上開有10～40個0.5～5mm的孔，以開15～28個孔較為適宜。動態液體分布板4隨旋轉軸7的轉動而轉動，可以起到阻擋粉體飛揚和液體勻布作用。混合葉輪12固定在旋轉軸7上，每一混合葉輪12上固定有一組刮片13，固定在混合葉輪12上的刮片13外沿與筒體10內壁的距離是2～15mm，刮片13外沿的線速度是4～15m/s。筒體10內壁設置有擋板5和6將混合室15分割成多個攪拌室。筒體10內壁最下方的一塊擋板設計成向下傾斜一定角度的斜擋板8，斜擋板8與垂直線的夾角是60°～85°。
進行固液物料的混合時，粉體物料通過螺旋進料器從粉體進料口13均勻加入，液體物料從液體進料口3經過計量不斷地加入到混合室15中。電機1通過減速機16減速，驅動與減速機16相連的旋轉軸7，刮片13隨之轉動，進行粉體和液體的混合。由於混合室15用擋板被分隔成一個個較小的混合區域，在加上固定在混合葉輪12上的刮片13外沿與筒體10內壁被限定成很小的間隙，使物料在混合過程中按一定的運動路徑和運動範圍在混合室15內流動，在此過程中，物料不斷通過小間隙的高剪切區，保證了物料充分地分散混合。混合後的物料在推進式攪拌槳9的作用下，從卸料口11卸出加入下一道工序。
立式固液混合裝置用於煤液化工藝中製備催化劑料漿(1)立式固液混合裝置容積為35L。固體物料為一種煤直接液化催化劑，該催化劑是以煤粉為載體，載有的活性組分為γ-FeOOH，其中Fe含量為7.8％左右。液體物料為常溫下粘度是20cp左右的煤液化溶劑。通過使用本發明專利的裝置，將這兩種物料混合製成富含催化劑的煤漿。裝置起動前，容器內先注入容積80％量的煤液化溶劑，啟動計量泵以4.5L/h量加入煤液化溶劑，打開卸料閥，開啟電機，帶動旋轉軸以500轉/min的速度旋轉，然後以5.5kg/h的量加入上述催化劑。動態液體分布板開有直徑為2mm的孔25個，混合葉輪與筒體內壁的間隙為1mm，經過三級彎葉圓盤渦輪式刮片的攪拌，及末端推進式槳葉的作用，6分鐘後，形成富含Fe催化劑的煤漿，送入下一道工序與已製備好的煤漿混合後進入反應系統。
由該固液混合裝置及混合方法製備的催化劑料漿，不會產生二次凝聚粒的現象，分散度好，進入液化反應系統，其流動性好，不易在管路中產生沉積和堵塞。而採用原工藝操作是在催化劑配製罐內加入溶劑油，開啟攪拌槳，緩慢加入催化劑，攪拌10分鐘後開啟催化劑配製罐循環泵，增加混合效果。但是，由於催化劑在加入時，部分催化劑漂浮在煤液化溶劑表面，攪拌槳所產生的徑向流和軸向流，使催化劑分散到煤液化溶劑過程中，極易形成二次凝聚粒，而這種形式的攪拌剪切力低，不易使二次凝聚粒再分散，混合後的料漿進入後續工序時，二次凝聚粒易造成管路的堵塞。
(2)固體物料有兩種，一種是載有催化劑的煤粉，一種是不含催化劑的煤粉，這兩種固體物料的粒度都小於0.15mm。液體物料是常溫下粘度為20cp左右的煤液化溶劑。通過使用本發明的立式固液混合裝置，將這兩種固體物料和一種液體物料混合製成可泵送的，用於煤直接加氫液化反應的煤漿。立式固液混合裝置容積為100L。裝置起動前，容器內先注入容積80％量的煤液化溶劑，然後啟動計量泵以44L/h量加入煤液化溶劑，粉體加料器以4.9kg/h的量加入含催化劑的煤粉，以31.1kg/h的量加入不含催化劑的煤粉。開啟電機，帶動旋轉軸以380轉/min的速度旋轉，混合葉輪與筒體內壁的間隙為2mm，動態液體分布板開有直徑為2.5mm的孔30個，經過四級MIG式刮片的攪拌，及末端推進式槳葉的作用，3分鐘後，製成合格的含催化劑煤漿，送入煤漿預熱和煤加氫液化反應單元。
權利要求1.一種立式固液混合裝置，主要包括由筒體(10)圍成的混合室(15)，筒體(10)上有粉體進料口(14)、液體進料口(3)、卸料口(11)、排氣口(2)，筒體(10)中央有旋轉軸(7)，混合葉輪(12)固定在旋轉軸(7)上，每一混合葉輪(12)上固定有一組刮片(13)，筒體(10)內壁設置有擋板(5、6)將混合室(15)分割成多個攪拌室，其特徵在於固定在混合葉輪(12)上的刮片(13)外沿與筒體(10)內壁的距離是1～15mm，刮片(13)外沿的線速度是3～20m/s。
2.如權利要求1所述的固液混合裝置，其特徵在於固定在混合葉輪(12)上的刮片(13)外沿與筒體(10)內壁的距離是2～6mm，刮片(13)外沿的線速度是5～14m/s。
3.如權利要求1所述的固液混合裝置，其特徵在於所述的旋轉軸(7)上固定有動態液體分布板(4)。
4.如權利要求1所述的固液混合裝置，其特徵在於所述的動態液體分布板(4)向中間向下傾斜一定角度β，β是10°～30°。
5.如權利要求4所述的固液混合裝置，其特徵在於所述的動態液體分布板(4)向中間向下傾斜一定角度β，β是12°～18°。
6.如權利要求1或4所述的固液混合裝置，其特徵在於所述的動態液體分布板(4)上開有10～40個0.5～5mm的孔，開孔面積與液體進料管的面積之比為0.6～1.5∶1。
7.如權利要求1或4所述的固液混合裝置，其特徵在於所述的動態液體分布板(4)上開孔面積與液體進料管的面積之比為0.9～1.1∶1。
8.如權利要求1所述的固液混合裝置，其特徵在於所述的筒體(10)內壁最下方的一塊擋板是斜擋板(8)，斜擋板(8)與垂直線的夾角是60°～85°。
專利摘要一種立式固液混合裝置，主要包括由筒體圍成的混合室，筒體上有粉體進料口、液體進料口、卸料口、排氣口，筒體中央有旋轉軸，混合葉輪固定在旋轉軸上，每一混合葉輪上固定有一組刮片，筒體內壁設置有擋板將混合室分割成多個攪拌室，刮片外沿與筒體內壁的距離是1～15mm，刮片外沿的線速度是3～20m/s。本裝置具有混合效率高、物料混合均勻的特點，不會產生粉體與液體混合時常產生的粉團，並且結構簡單，適合連續操作。本裝置所設計的動態液體分布板可起到較好的阻隔粉體飛揚及液體均勻分布的作用。
文檔編號B01F3/12GK2794619SQ20042011055
公開日2006年7月12日 申請日期2004年12月1日 優先權日2004年12月1日
發明者李文博, 李克健, 章序文, 舒歌平, 何建鏵, 霍衛東, 費利江, 何平 申請人:煤炭科學研究總院北京煤化工研究分院, 上海化工研究院