CN103007866A - 搅拌反应器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种搅拌反应器，该搅拌反应器包括容器(1)和安装在所述容器(1)中的搅拌装置(2)，所述搅拌装置(2)包括转轴(16)和安装在该转轴(16)上的搅拌桨(17)，其中，所述容器(1)中设置有水平的剪切板(19)，该剪切板(19)与所述容器(1)固定连接。本发明提供的搅拌反应器在工作时，通过搅拌装置对物料进行搅拌，并通过剪切板对物料进行剪切，从而加强了流体的湍流形态，使固液两相混合得更加均匀，所以本发明提供的搅拌反应器尤其适用于固体颗粒与液体混合后发生反应或形成粘稠流体的体系。

Description

搅拌反应器

技术领域

本发明涉及一种搅拌反应器。

背景技术

搅拌反应器是化工生产中最常用的设备，其一般包括容器、置于容器中部的搅拌装置和垂直设置在容器内壁上的挡板。当搅拌装置旋转时，容器中的物料随搅拌装置的叶轮绕轴旋转，中心液面部分下降，自由面呈抛物线形成漩涡。垂直设置在容器内壁上的挡板可以改变流体运动流型，导致容器中的物料的流型、速度大小和方向发生改变，从而起到控制流型和强化搅拌效果的作用。

如图1所示，CN2565537Y公开了一种搅拌反应器，该搅拌反应器包括容器1、置于容器1中部的搅拌装置2和垂直设置在容器内壁3上的挡板4，挡板4上开设有与挡板4的铅垂线相平行的槽缝5。对于固体颗粒与液体混合后发生反应或形成粘稠流体的体系，上述搅拌反应器不能实现均匀的混合和反应。

发明内容

本发明旨在克服上述问题，提供一种搅拌反应器，该搅拌反应器适用于固体颗粒与液体混合后发生反应或形成粘稠流体的体系。

为了实现上述目的，本发明提供一种搅拌反应器，该搅拌反应器包括容器和位于所述容器中的搅拌装置，所述搅拌装置包括转轴和安装在该转轴上的搅拌桨，其中，所述容器中设置有水平的剪切板，该剪切板与所述容器固定连接。

优选地，所述剪切板为多块，该多块剪切板在同一平面上间隔分布。

优选地，所述搅拌桨为多个，所述剪切板设置在相邻的两个所述搅拌桨之间。

优选地，每两个相邻的所述搅拌桨之间均设置有所述剪切板。

优选地，所述剪切板设置在相邻的两个所述搅拌桨之间的中间位置。

优选地，该搅拌反应器还包括固定环，所述搅拌装置的转轴穿过所述固定环伸出，所述剪切板固定安装在所述固定环的外周表面上。

优选地，所述剪切板沿着所述固定环的外周表面均匀分布。

优选地，该搅拌反应器还包括剪切装置，该剪切装置包括壳体、转轴和驱动机构，所述壳体上设置有物料入口和物料出口，所述转轴穿过所述壳体伸出且安装有剪切器，该剪切器位于所述壳体的内部且包括多个叶片，所述驱动机构用于驱动所述转轴旋转，所述壳***于所述容器中且与所述容器固定连接，所述剪切装置的转轴与所述搅拌装置的转轴平行。

优选地，所述剪切器的叶片的边缘为刀刃状。

优选地，所述剪切器还包括套筒，所述叶片固定在所述套筒上，所述套筒套装在所述转轴上。

优选地，所述物料入口和物料出口分别位于所述剪切器的下方和上方。

优选地，所述剪切器的叶片与水平面之间的夹角为5度～90度。

优选地，所述剪切器为多个，该多个剪切器沿着所述转轴分段布置，所述物料入口和物料出口为多个，且分别位于分段布置的所述剪切器的下方和上方。

优选地，所述物料出口的上方设置有隔板，该隔板套在所述转轴上且固定在所述壳体的内壁上。

优选地，所述物料入口为所述壳体下表面上的开口或者所述壳体上的缺口。

优选地，所述物料出口为多个小孔。

优选地，所述物料出口设置在所述壳体的后侧。

优选地，所述剪切装置还包括固定架，所述壳体通过所述固定架固定在所述容器上。

优选地，所述剪切装置还包括底座，该底座固定在所述容器上，所述转轴的下端可转动地安装在所述底座中，所述转轴的上端与所述驱动机构连接。

优选地，所述壳体上的物料入口靠近所述搅拌装置的搅拌桨设置。

本发明提供的搅拌反应器在工作时，通过搅拌装置对物料进行搅拌，并通过剪切板对物料进行剪切，从而加强了流体的湍流形态，使固液两相混合得更加均匀，所以本发明提供的搅拌反应器尤其适用于固体颗粒与液体混合后发生反应或形成粘稠流体的体系。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是现有搅拌反应器的结构示意图；

图2是本发明提供的搅拌反应器的正视图；

图3是本发明提供的搅拌反应器的俯视图。

图4是本发明提供的搅拌反应器的剪切装置的壳体的侧视图。

附图标记说明

1：容器；2：搅拌装置；3：容器内壁；4：挡板；5：槽缝；6：剪切器；7：隔板；8：壳体；9：剪切装置的转轴；10：固定架；11：底座；12、18：驱动机构；13：物料入口；14：物料出口；15：剪切装置；16：搅拌装置的转轴；17：搅拌桨；19：剪切板；20：固定环。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、前、后”通常是在本发明提供的前切装置的装配状态下定义的。壳体的前侧是指在搅拌反应器的容器中的物料的转动过程中迎着物料流动方向的一侧，壳体的后侧则是指与壳体的前侧相反的一侧。

如图2至图4所示，本发明提供了一种搅拌反应器，该搅拌反应器包括容器1和位于所述容器1中的搅拌装置2，所述搅拌装置2包括转轴16和安装在该转轴16上的搅拌桨17，其中，所述容器1中设置有水平的剪切板19，该剪切板19与所述容器1固定连接。在此，水平的剪切板19是指剪切板19的面积最大的平面与水平面平行。

本发明提供的搅拌反应器在工作时，通过搅拌装置2对物料进行搅拌，并通过剪切板19对物料进行剪切，从而加强了流体的湍流形态，使固液两相混合得更加均匀，所以本发明提供的搅拌反应器尤其适用于固体颗粒与液体混合后发生反应或形成粘稠流体的体系。

剪切板19可以为普通的薄板。剪切板19可以采取各种适当的方式与容器1固定连接，例如焊接或者通过紧固件(例如螺钉或者螺栓)连接。为了方便剪切板19的拆装，优选地，剪切板19通过紧固件与容器1可拆卸地连接。所述剪切板19可以为一块，也可以为多块，而且所述剪切板19可以采取多种排布方式。

为了进一步提高固液两相混合的均匀性，优选地，所述剪切板19为多块，该多块剪切板19在同一平面上间隔分布。

当所述搅拌桨17为多个时，为了方便剪切板19的设置，优选地，所述剪切板19设置在相邻的两个所述搅拌桨17之间。更优选地，所述剪切板19设置在相邻的两个所述搅拌桨17之间的中间位置。为了进一步提高固液两相混合的均匀性，优选地，每两个相邻的所述搅拌桨17之间均设置有所述剪切板19，更优选地，两个相邻的所述搅拌桨17之间设置的多个剪切板19均在同一平面上间隔分布。另外，当搅拌桨17为一个时，可以将剪切板19设置在搅拌桨17的上方。

为了方便剪切板19的设置，优选地，该搅拌反应器还包括固定环20，所述搅拌装置2的转轴16穿过所述固定环20伸出，所述剪切板19固定安装在所述固定环20的外周表面上。固定环20可以采用各种适当的形状，例如圆形或者方形。剪切板19可以采取各种适当的方式固定安装在固定环20的外周表面上，例如焊接或者紧固连接。优选地，所述固定环20的外周表面上固定有安装板(未显示)，该安装板形成“U”形凹槽(未显示)，剪切板19插装在该“U”形凹槽中，从而可以方便剪切板19的拆装。安装板可以采取各种适当的方式固定在固定环20的外周表面上，例如焊接。剪切板19可以为矩形不锈钢板，其厚度可以为10～30mm，宽度可以为50～300mm。当固定环20为圆形时，其宽度优选为60～310mm，直径优选为转轴16直径的2～6倍。

为了进一步提高固液两相混合的均匀性，优选地，所述剪切板19沿着所述固定环20的外周表面均匀分布。

根据本发明的一种优选实施方式，该搅拌反应器还包括剪切装置15，该剪切装置15包括壳体8、转轴9和驱动机构12，所述壳体8上设置有物料入口13和物料出口14，所述转轴9穿过所述壳体8伸出(沿着壳体8的轴向穿过)且安装有剪切器6，该剪切器6位于所述壳体8的内部且包括多个叶片，所述驱动机构12用于驱动所述转轴9旋转，所述壳体8位于所述容器1中且与所述容器1固定连接，所述剪切装置15的转轴9与所述搅拌装置2的转轴16平行。工作时，通过搅拌装置2对物料进行搅拌，并通过剪切装置15对物料进行剪切。具体地，驱动机构12驱动转轴9旋转，转轴9带动剪切器6旋转，容器1中的物料在剪切器6叶片的运动产生的力例如离心力、轴向力所产生的压差作用下从物料入口13进入壳体8，在壳体8中经过剪切器6的高速剪切，然后从物料出口14离开壳体8而进入容器1中。在本发明中，剪切装置15的壳体8可以改变流体运动流型，起到控制流型和强化搅拌效果的作用。此外，壳体8中的剪切器6可以大幅度减小固体颗粒的粒径，使得固体颗粒在液体物料中分散得更加均匀，从而使得固液之间的反应在微观领域更均匀地进行，而且能够缩短打浆时间。此外，壳体8中的剪切器6也可以将粘稠流体混合得更加均匀。

剪切器6的叶片可以采用各种适当的结构形式，例如桨式叶片、平叶式涡轮叶片或者斜叶式涡轮叶片。优选地，剪切器6采用斜叶式涡轮叶片，叶片的边缘为刀刃状，从而可以方便地进行剪切。剪切器6的叶片通常在转轴9上沿着圆周方向均匀分布，以能够均衡地旋转和剪切。

剪切器6的叶片可以直接固定在转轴9上，例如采用焊接的方式。为了方便剪切器6的安装和更换，优选地，所述剪切器6还包括套筒(未显示)，所述叶片固定在所述套筒上，所述套筒套装在所述转轴9上。所述叶片可以采取各种适当的方式固定在所述套筒上，例如焊接。所述套筒套装在所述转轴9上，并可以通过紧固件(例如螺钉)固定在转轴9上。

为了使物料在壳体8中得到更充分的剪切，根据本发明的一种优选实施方式，所述物料入口13和物料出口14分别位于所述剪切器6的下方和上方。这样，在剪切器6的叶片的运动产生的力例如离心力、轴向力所产生的压差作用下，物料会从剪切器6下方的物料入口13进入壳体8中，在壳体8中经过剪切器6的高速剪切和推送，从物料出口14离开壳体8。物料入口13和物料出口14的位置与剪切器6的叶片的倾斜方向相关，例如，作为选择，也可以将物料入口13和物料出口14分别设置在剪切器6的上方和下方。

剪切器6的叶片与水平面之间的夹角可以适当选择，例如，所述剪切器6的叶片与水平面之间的夹角可以为5度～90度，优选为5度～60度。

剪切器6的叶片可以为各种适当的形状，例如矩形或者椭圆形。当剪切器6的叶片为矩形时，矩形叶片的一条短边(相邻的边称为长边)固定在转轴9的套筒上，该矩形叶片的短边与水平面之间的夹角即为剪切器6的叶片与水平面之间的夹角。当物料入口13和物料出口14分别位于剪切器6的下方和上方时，沿着旋转方向矩形叶片在前面的长边低于在后面的长边，从而对物料产生轴向向上的推力，使得物料向上移动。此外，矩形叶片的另一条短边与壳体8内壁之间的距离优选为5～20mm；矩形叶片的短边的宽度优选为20～60mm。此外，通常情况下，矩形叶片的长边平行于水平面设置。

所述剪切器6可以为一个，也可以为多个，根据具体需要选择。当搅拌反应器较高时，为了能够对物料进行充分的剪切，优选地，所述剪切器6为多个，该多个剪切器6沿着所述转轴9分段布置，所述物料入口13和物料出口14为多个，且分别位于分段布置的所述剪切器6的下方和上方。这样，可以通过剪切器6对物料进行分段剪切，从而实现充分的剪切。分段布置的剪切器6之间的距离根据具体需要选择。

优选地，所述物料出口14的上方设置有隔板7，该隔板7套在所述转轴9上且固定在所述壳体8的内壁上。这样，通过隔板7可以阻止物料沿转轴9继续向上流动，而使物料通过物料出口14排出。隔板7可以采取各种适当的方式固定在壳体8的内壁上，例如焊接的方式。为了使转轴9能够平滑地转动，优选地，所述转轴9与隔板7的接触面上设置有润滑涂层。

物料入口13可以采取各种适当的形式，只要能够方便物料的进入即可，例如，所述物料入口13可以为所述壳体8下表面上的开口或者所述壳体8上的缺口。所述物料入口13的尺寸根据具体需要选择，例如，缺口的面积可以为壳体8横截面积的0.5～1.5倍。

物料出口14可以采取各种适当的形式，只要能够方便物料的排出即可。为了能够使物料均匀地排出，优选地，所述物料出口14为多个小孔。小孔的数量可以根据具体需要选择。小孔的直径优选为5～15mm，孔间距优选为20～60mm。作为选择，物料出口14也可以为多个狭缝。

物料出口14可以在壳体8上适当地布置。由于在搅拌反应器的搅拌过程中，容易在壳体8的后表面形成搅拌死区，致使物料在壳体8的后表面沉积，所以优选情况下，所述物料出口14设置在所述壳体8的后侧。这样，从物料出口14排出的物料可以推动附着在壳体8后表面的物料，从而避免物料在壳体8的后表面沉积。当然，作为选择，物料出口14也可以设置在壳体8的前侧。

所述驱动机构12可以为各种形式。为了方便布置，优选地，所述驱动机构12为电机。

为了方便壳体8的固定，优选地，所述剪切装置15还包括固定架10，所述壳体8通过所述固定架10固定在所述容器1上。具体地，所述固定架10分别与壳体8和容器1固定连接，例如采用焊接或者紧固连接的方式。

为了使转轴9能够稳定地旋转，防止剪切器6在高速旋转过程中出现偏转，优选地，所述剪切装置15还包括底座11，该底座11固定在所述容器1上，所述转轴9的下端可转动地安装在所述底座11中，所述转轴9的上端与所述驱动机构12连接。通常情况下，转轴9的下端通过轴承或轴套可转动地安装在底座11中。底座11可以采取各种适当的方式固定在容器1上，例如焊接或者紧固连接。转轴9的直径可以根据强度和刚度需要选择，优选为20～60mm。

当在容器1中安装剪切装置15时，使壳体8的上端露出物料液位。并且，优选地，所述壳体8上的物料入口13靠近所述搅拌装置2的搅拌桨17设置。这样，可以通过搅拌装置2的搅拌桨17方便地将物料送到物料入口13。如图2所示，当物料入口13位于剪切器6的下方时，搅拌装置2的搅拌桨17位于物料入口13的下方，并且每个物料入口13均对应一个搅拌桨17。

所述壳体8可以为各种形状，例如圆柱状或者多棱柱状。当壳体8为圆柱状时，其内径优选为100～500mm。

驱动机构12可以在搅拌反应器的外部固定，例如固定在容器1(闭口容器)顶盖上焊接的法兰上或固定在容器1外的支架上。

所述剪切装置15的数量和排列方式可以根据具体需要选择。

所述容器1和搅拌装置2的结构和位置关系为本领域技术人员所公知。搅拌装置2的转轴16通过驱动机构18来驱动。

如图2至图3所示，本发明提供的搅拌反应器在工作时，通过搅拌装置2对物料进行搅拌，并通过剪切板19和剪切装置15对物料进行剪切。剪切板19的设置可以加强流体的湍流形态，使固液两相混合得更加均匀。此外，剪切装置15的壳体8可以改变流体运动流型，起到控制流型和强化搅拌效果的作用。壳体8中的剪切器6可以大幅度减小固体颗粒的粒径，使得固体颗粒在液体物料中分散得更加均匀，从而使得固液之间的反应在微观领域更均匀地进行，而且能够缩短打浆时间。此外，壳体8中的剪切器6也可以将粘稠流体混合得更加均匀。因此，本发明提供的搅拌反应器尤其适用于固体颗粒与液体混合后发生反应或形成粘稠流体的体系。此外，当物料出口14设置在壳体8的后侧时，还可以避免物料在壳体8的后表面沉积。

本发明的搅拌反应器可以适用于任何物料，尤其是固体颗粒与液体混合后发生反应或形成粘稠流体的体系，例如催化剂制备过程中高岭土打浆、拟薄水铝石酸化以及催化剂胶体浆料的混合。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (20)

1.一种搅拌反应器，该搅拌反应器包括容器(1)和位于所述容器(1)中的搅拌装置(2)，所述搅拌装置(2)包括转轴(16)和安装在该转轴(16)上的搅拌桨(17)，其特征在于，所述容器(1)中设置有水平的剪切板(19)，该剪切板(19)与所述容器(1)固定连接。

2.根据权利要求1所述的搅拌反应器，其特征在于，所述剪切板(19)为多块，该多块剪切板(19)在同一平面上间隔分布。

3.根据权利要求2所述的搅拌反应器，其特征在于，所述搅拌桨(17)为多个，所述剪切板(19)设置在相邻的两个所述搅拌桨(17)之间。

4.根据权利要求3所述的搅拌反应器，其特征在于，每两个相邻的所述搅拌桨(17)之间均设置有所述剪切板(19)。

5.根据权利要求3所述的搅拌反应器，其特征在于，所述剪切板(19)设置在相邻的两个所述搅拌桨(17)之间的中间位置。

6.根据权利要求2至5中任意一项所述的搅拌反应器，其特征在于，该搅拌反应器还包括固定环(20)，所述搅拌装置(2)的转轴(16)穿过所述固定环(20)伸出，所述剪切板(19)固定安装在所述固定环(20)的外周表面上。

7.根据权利要求6所述的搅拌反应器，其特征在于，所述剪切板(19)沿着所述固定环(20)的外周表面均匀分布。

8.根据权利要求1所述的搅拌反应器，其特征在于，该搅拌反应器还包括剪切装置(15)，该剪切装置(15)包括壳体(8)、转轴(9)和驱动机构(12)，所述壳体(8)上设置有物料入口(13)和物料出口(14)，所述转轴(9)穿过所述壳体(8)伸出且安装有剪切器(6)，该剪切器(6)位于所述壳体(8)的内部且包括多个叶片，所述驱动机构(12)用于驱动所述转轴(9)旋转，所述壳体(8)位于所述容器(1)中且与所述容器(1)固定连接，所述剪切装置(15)的转轴(9)与所述搅拌装置(2)的转轴(16)平行。

9.根据权利要求8所述的搅拌反应器，其特征在于，所述剪切器(6)的叶片的边缘为刀刃状。

10.根据权利要求8所述的搅拌反应器，其特征在于，所述剪切器(6)还包括套筒，所述叶片固定在所述套筒上，所述套筒套装在所述转轴(9)上。

11.根据权利要求8所述的搅拌反应器，其特征在于，所述物料入口(13)和物料出口(14)分别位于所述剪切器(6)的下方和上方。

12.根据权利要求11所述的搅拌反应器，其特征在于，所述剪切器(6)的叶片与水平面之间的夹角为5度～90度。

13.根据权利要求11所述的搅拌反应器，其特征在于，所述剪切器(6)为多个，该多个剪切器(6)沿着所述转轴(9)分段布置，所述物料入口(13)和物料出口(14)为多个，且分别位于分段布置的所述剪切器(6)的下方和上方。

14.根据权利要求11至13中任意一项所述的搅拌反应器，其特征在于，所述物料出口(14)的上方设置有隔板(7)，该隔板(7)套在所述转轴(9)上且固定在所述壳体(8)的内壁上。

15.根据权利要求11至13中任意一项所述的搅拌反应器，其特征在于，所述物料入口(13)为所述壳体(8)下表面上的开口或者所述壳体(8)上的缺口。

16.根据权利要求11至13中任意一项所述的搅拌反应器，其特征在于，所述物料出口(14)为多个小孔。

17.根据权利要求11至13中任意一项所述的搅拌反应器，其特征在于，所述物料出口(14)设置在所述壳体(8)的后侧。

18.根据权利要求8所述的搅拌反应器，其特征在于，所述剪切装置(15)还包括固定架(10)，所述壳体(8)通过所述固定架(10)固定在所述容器(1)上。

19.根据权利要求8所述的搅拌反应器，其特征在于，所述剪切装置(15)还包括底座(11)，该底座(11)固定在所述容器(1)上，所述转轴(9)的下端可转动地安装在所述底座(11)中，所述转轴(9)的上端与所述驱动机构(12)连接。

20.根据权利要求8所述的搅拌反应器，其特征在于，所述壳体(8)上的物料入口(13)靠近所述搅拌装置(2)的搅拌桨(17)设置。

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