新型靜態混合器的製作方法

2023-06-03 01:39:26

專利名稱：新型靜態混合器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種新型靜態混合器，特別是涉及一種能有效地消除流體流經管體或筒體或塔體時流體狀態徑向差異的新型靜態混合器。
二十世紀七十年代起，靜態混合器的開發研究進展甚快，各種針對不同混合目的的形態各異的靜態混合器結構相繼問世。在很多場合，混合的主要目的在於消除流體狀態的徑向差異，例如，流體流經管體或筒體或塔體時中心部流速高，邊緣部流速低，流體停滯時間分布寬；又如用夾套加熱或冷卻，邊緣部溫度高或低，中心部溫度低或高。要消除上述差異，最簡捷的方法是在無死角、無短路和低阻力的前提下讓管體或筒體或塔體中心部和邊緣部的流體有規則地交替互換位置，使任意質點流經管體或筒體或塔體過程徑向座標變化的歷程相似。但是，迄今為止已經工業化或已有專利及非專利文獻中報導的各種靜態混合器都缺乏實現上述功能的簡單而有效的手段。
本發明的目的是在於克服上述存在問題提供一種結構簡單的新型靜態混合器，所述混合器的流動阻力小，無死角或短路，能讓中心部位和邊緣部位的流體有規則地交替互換位置，使任意質點流經管體或筒體或塔體過程徑向座標變化的歷程相似，從而消除流體狀態的徑向差異。
本發明提供的新型靜態混合器，其特徵在於包括管體或筒體或塔體1和至少兩層立交盤2，所述立交盤底2-1為圓錐面，圓錐底徑為小於管體或筒體或塔體內徑，優選為管體或筒體或塔體內徑的0．6～0．8倍，圓錐頂角根據流體特性以及管體或筒體或塔體內徑和盤間距確定。圓錐面均勻分布至少兩個缺口或孔，每一缺口或孔聯接一根異形短管2-2，朝錐頂側，指向管體或筒體或塔體壁。異形短管由內端面、外端面和兩側面組成，內、外端面為曲面，兩側面為平面或曲面。亦可將內端面縮為一直線或曲線，兩側面直接相交。相鄰兩異形短管上口側壁間設拱形頂蓋2-3。諸異形短管上口和拱形頂蓋的外緣組成的空間曲線在管體或筒體或塔體橫截面上的投影為直徑等於管體或筒體或塔體內徑的完整圓周。立交盤盤底圓錐頂內設一倒置小圓錐2-4，其底部和盤底圓錐所開缺口或孔相切。立交盤與管體或筒體或塔體壁直接焊接或裝配支撐，優先選擇焊接。管體或筒體或塔體的兩端通常設置帶有物料進出口的構件封閉。
本發明的新型靜態混合器中，各層立交盤的設置沒有嚴格限制，優選為無角度偏轉；盤數取決於應用要求，盤數愈多，流體狀態差異愈小。
在本發明的新型靜態混合器中，在每一立交盤的盤底，諸異形短管下口外緣和相鄰異形短管間的盤底圓錐弧所組成的空間曲線將管體或筒體或塔體截面分為兩部分，內側為底心區，外側為底邊區。同樣，在立交盤盤頂，諸異形短管上口及拱形頂蓋的內緣組成的空間曲線也將管體或筒體或塔體截面分為兩部分，內側為頂心區，外側為頂邊區。諸異形短管連通底心區和頂邊區，相鄰異形短管間通道連通底邊區和頂心區。
本發明的新型靜態混合器運行時可雙向流動。如流體從盤底流入，底心區的流體經諸異形短管進入頂邊區，底邊區流體經諸異形短管間通道進頂心區；又如流體從盤頂流入，頂邊區流體經諸異形短管進入底心區，頂心區流體經諸異形短管間通道進入底邊區。這樣，流體每流經一層立交盤，中心部位和邊緣部位流體互換一次位置，在管體或筒體或塔體內設置多層立交盤串聯操作，使管體或筒體或塔體內的流體內任意質點的徑向座標變化經歷相似，趨向活塞型流動。
本發明的新型靜態混合器的另一種實施方案可以在上述結構基礎上變形，即在管體或筒體或塔體1內另設內管體或筒體或塔體3，原立交盤底2-1圓錐面變為圓臺面，圓臺頂直徑等於內管體或筒體或塔體外徑，原立交盤底錐頂內倒置小圓錐2-4消失，立交盤成為立交環。其餘結構和工作原理與前述立交盤式靜態混合器相同(見圖4-6)。
本發明的新型靜態混合器應用於管內可為立式或臥式，應用於筒、塔內則為立式。
本發明的靜態混合器具有以下優點1．效率高，可充分保證流體流經管體或筒體或塔體時徑向座標變化歷程相似，從而消除流體狀態的徑向差異；2．無流動死角，無短路；3．流動阻力小，特別適合高粘度體系；4．結構簡單，立交盤或立交環可直接與管體或筒體或塔體焊接；5．使用管體或筒體或塔體直徑範圍廣，特別適合大直徑塔。
本發明的新型靜態混合器用途廣泛，包括高粘流體熱交換器、螺杆擠壓機出口溫度均化器、要求活塞型流動的充填式反應塔如聚醯胺聚合反應器、聚酯第二級酯化和預縮聚反應器等。


圖1是立交盤式靜態混合器的正視結構示意2是立交盤的俯視結構示意3是立交盤的A-A剖面4是立交環式靜態混合器的正視結構示意5是立交環的俯視結構示意6是立交環的A-A剖面圖本發明的立交盤式靜態混合器用作聚對苯二甲酸乙二酯的預縮聚反應塔，塔底設預熱器，塔體設18塊立交盤，塔頂直徑放大，提供足夠的蒸發空間。塔體設夾套，開熱媒進、出口，完成酯化的齊聚物從底部進料口入塔，經預熱器加熱後向上順序通過18層立交盤，從上部出料口出塔，生成的乙二醇蒸汽從頂部抽氣口離塔。立交盤有效縮小了物料流動狀態的徑向差異，使流動趨向活塞流，從而有效地加快了縮聚速度在反應溫度280-285℃，壓力2000-3000Pa，反應時間40-75分鐘條件下，入口齊聚物數均聚合度為4-6，出口預聚物數均聚合度可達20-35，而且質量均一。
權利要求
1 一種新型靜態混合器，其特徵在於包括管體或筒體或塔體(1)和至少兩層立交盤(2)，所述立交盤的盤底(2-1)為圓錐面，圓錐底徑為小於管體或筒體或塔體內徑，圓錐面均勻分布至少兩個缺口或孔，每一缺口或孔連接一根異形短管(2-2)，朝錐頂側，指向管體或筒體或塔體壁；相鄰異形短管上口側壁間設拱形頂蓋(2-3)，諸異形短管上口和拱形頂蓋外緣組成的空間曲線在管體或筒體或塔體橫截面的投影為直徑等於管體或筒體或塔體內徑的完整圓周；圓錐頂內設置一倒置小圓錐(2-4)，其底部和立交盤錐面上所開缺口相切；立交盤與管體或筒體或塔體壁直接焊接或裝配支撐。
2.根據權利要求1的新型靜態混合器，其特徵在於所述異形短管由內端面、外端面和兩側面組成，內外兩端面為曲面，兩側面為平面或曲面，亦可將內端面縮為一直線或曲線，兩側面直接相交。
3.根據權利要求1的新型靜態混合器，其特徵在於在立交盤盤底，諸異形短管下口外緣和相鄰兩異形短管間錐底圓弧所組成的空間曲線將管體或筒體或塔體截面分為兩部分，內側為底心區，外側為底邊區；在立交盤盤頂，諸異形短管上口及拱形頂蓋內緣組成的空間曲線將管體或筒體或塔體截面分為兩部分，內側為頂心區，外側為頂邊區；諸異形短管連通底心區和頂邊區，管間通道則連通底邊區和頂心區。
4.根據權利要求1的新型靜態混合器，其特徵在於在所述管體或筒體或塔體內另設置一內管體或筒體或塔體(3)，原立交盤底圓錐變為圓臺，圓臺頂直徑等於內管體或筒體或塔體外徑，倒置小圓錐消失，立交盤變成立交環，兩管體或筒體或塔體環隙空間設置至少兩層立交環。
5.根據權利要求1-4的新型靜態混合器，其特徵在於圓錐底徑為管體或筒體或塔體內徑的0．6～0．8倍。
全文摘要
本發明涉及一種立交盤式新型靜態混合器,它包括管體或筒體或塔體和至少兩層立交盤,所述立交盤盤底為圓錐面,均布至少兩個缺口或孔,各連接一異形短管,相鄰短管間設置拱形頂蓋,諸異形短管上口及拱形頂蓋外緣組成的空間曲線在管體或筒體或塔體橫截面的投影為直徑等於管體或筒體或塔體內徑的完整圓周。本發明的靜態混合器結構簡單、無流動死角,有效地消除流體狀態徑向差異。可用於各種工業領域,特別適合要求平推流的大直徑反應器。
文檔編號B01J19/32GK1278457SQ0010987
公開日2001年1月3日 申請日期2000年7月10日 優先權日2000年7月10日
發明者施景雲, 劉兆彥 申請人:劉兆彥