CN106943954B - 混合器和包括该混合器的反应器 - Google Patents

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Abstract

提供了一种混合器和包括该混合器的反应器。根据本发明的一方面，所述混合器包括：第一流体流入的第一管道部分；弯管部分，具有连接至所述第一管道部分的入口以及设置在从所述第一流体的流动方向上的所述入口旋转预定角度以具有弯曲的流动路径的位置处的出口；以及第二管道部分，连接至所述弯管部分以具有与所述第一管道部分的中心轴垂直的中心轴，使得当第二流体在所述弯管部分中流动时，所述第二流体在所述弯管部分的切线方向上流动。

Description

混合器和包括该混合器的反应器
相关专利申请的交叉引用
本申请要求于2015年10月29日提交的韩国专利申请号10-2015-0151130的优先权和权益，该申请的公开内容通过引用的方式全部并入本申请中。
技术领域
本发明涉及一种混合器和包括该混合器的反应器。
背景技术
图1是示出了常规混合器1的概念图。
参见图1，在两种类型的不混溶流体(例如，第一流体和第二流体)连续混合并且传递到特定位置的情况中，用于混合不混溶流体的混合器1包括第一流体流入的第一管道2，第二流体流入的第二管道3以及第一流体和第二流体两者流入的第三管道4。
这里，流入第三管道4中的第一流体和第二流体形成单独的层并且在第三管道4中产生污垢。因此，由于污垢而频繁地执行清洁过程，并且产生不必要的非工作时间。
此外，为了在第三管道4中引起混合，应当安装结构5，如扩散器。然而，上述构造的问题在于，在结构5上产生污垢，或者需要额外的成本来安装结构5。
发明内容
本发明涉及提供一种能增加混合功效的混合器以及包括该混合器的反应器。
此外，本发明涉及提供一种能防止在混合过程中产生污垢的混合器以及包括混合器的反应器。
本发明的一方面提供了一种混合器，所述混合器包括：第一流体流入的第一管道部分；弯管部分，具有连接至所述第一管道部分的入口以及设置在从所述第一流体的流动方向上的所述入口旋转预定角度以具有弯曲的流动路径的位置处的出口；以及第二管道部分，连接至所述弯管部分以具有与所述第一管道部分的中心轴垂直的中心轴，使得当第二流体流入所述弯管部分中时，所述第二流体在所述弯管部分的切线方向上流动。
此外，所述第二管道部分可以连接至所述弯管部分以使所述第二管道部分的中心轴垂直于所述弯管部分的出口的中心轴。
所述第二管道部分可以连接至所述弯管部分以使所述第二管道部分的中心轴平行于所述弯管部分的出口的中心轴。
设置成用于使所述入口的中心轴垂直于所述出口的中心轴的90°弯管部分可以用作所述弯管部分。
所述第二管道部分可以连接至用于所述第一流体的所述弯管部分的入口侧。
所述第二管道部分可以连接至所述弯管部分以使所述第二管道部分的中心轴位于在所述第一流体流入所述弯管部分中的方向上的所述弯管部分的0至40°之间的区域。
此外，所述混合器还可以包括连接至第一管道部分用于供应第一流体的第一供应部分，以及连接至第二管道部分用于供应第二流体的第二供应部分。
所述第一流体和所述第二流体可以是具有不同密度的不混溶流体，并且所述第一流体可以包括聚合物，并且所述第二流体可以包括水。
所述第一管道部分可以具有比所述第二管道部分直径大的直径。
所述弯管部分可以具有等于所述第一管道部分直径的直径。
所述第一管道部分和所述弯管部分可以彼此一体形成。
此外，所述混合器还可以包括第三管道部分，所述第三管道部分连接至所述弯管部分以具有与所述第一管道部分的中心轴垂直的中心轴，使得通过所述弯管部分的所述第一流体和所述第二流体两者流入所述第三管道部分中。
本发明的另一方面提供了一种混合器，所述混合器包括：第一流体流入的第一管道部分；连接至所述第一管道部分的弯管部分；第二管道部分，连接至所述弯管部分以具有与所述第一管道部分的中心轴垂直的中心轴，使得第二流体流入所述第二管道部分中；以及第三管道部分，所述第三管道部分连接至所述弯管部分以具有与所述第一管道部分的中心轴垂直的中心轴，使得通过所述弯管部分的所述第一流体和所述第二流体两者流入所述第三管道部分中。
本发明的又一方面提供了一种反应器，所述反应器包括所述混合器；以及通过所述混合器的所述第一流体和所述第二流体两者流入的反应室，所述反应室设置有叶轮。
此外，所述反应室可以具有设置在其中的一个或多个挡板。
如上所述，根据本发明的至少一个实施例的混合器以及包括所述混合器的反应器具有以下优点。
为了混合两种类型的不混溶流体，流体分别流入弯管部分中，并且具体地讲，一种流体在所述弯管部分的流动截面的切线方向上流动，可以增强混合功效。此外，在不使用诸如常规扩散器的结构的情况下，能够增强混合功效并且抑制污垢产生。
附图说明
通过参照附图详细描述本发明的示例性实施例，本领域普通技术人员将更加明白本发明的上述和其他目的、特征和优点，其中：
图1是示出了常规混合器的概念图；
图2是根据本发明的第一实施例的混合器的透视图；
图3是图2所示的混合器的平面图；
图4是示出了使用根据本发明的混合器的模拟结果的视图；以及
图5至图8是示出了基于图2中所示的混合器中包括的第二管道部分的多种连接位置的模拟结果的视图。
具体实施方式
以下将参照附图详细描述根据本发明的示例性实施例的混合器和包括所述混合器的反应器。
此外，相同的附图标记表示与已经描述的结构元件相同或对应的结构元件，并且省略其重复说明。为了方便解释，此外，可以夸大或缩小每个结构元件的尺寸和形状。
图2是根据本发明的第一实施例的混合器的透视图，并且图3是图2所示的混合器的平面图。
在本发明中，反应器300包括混合器100和反应室200。汽提器(stripper)可以用作反应室200。为此，在反应室200中设置叶轮。所述叶轮可旋转地设置在反应室200中。此外，所述叶轮可以包括转轴和设置在所述转轴上的多个叶片。响应于转轴的旋转，叶片也旋转使得可以在反应室200中进行汽提过程。此外，可以在反应室200中设置一个或多个挡板。
混合器可以用作将流体供应到反应室200中的供应线。换句话讲，两种或更多种流体经由混合器100被供应到反应室200中，并且两种或更多种流体可以在通过混合器100的过程中混合。
在本发明中，多种类型的流体可以称为第一流体L1和第二流体L2。通过混合器100的第一流体和第二流体流入反应室200中。此外，第一流体L1和第二流体L2可以是具有不同密度的不混溶流体。例如，第一流体L1可以是聚合物，并且第二流体L2可以是水，并且下述每种模拟都可以实施为聚合物和水。在本发明中，此外，术语“混合”指的是在第一流体L1与第二流体L2之间混合，这在通过混合器100的过程中不是由化学反应引起的，并且意味着第一流体L1和第二流体L2被很好地分散。例如，表述“混合功效得到增强”表示与良好的分散状态的偏差很小。具体地讲，当聚合物和水通过混合器100时，通过在混合器100出口处的与良好分布状态的聚合物的偏差可以确定混合功效。换句话讲，与良好分布状态的聚合物的偏差很小表示获得了很好的混合。
参见图2和图3，根据本发明的一个实施例的混合器100包括第一流体L1流入的第一管道部分110。混合器100包括弯管部分130，弯管部分130具有连接至第一管道部分110的入口131以及设置在从第一流体L1的流动方向上的入口131旋转预定角度以具有弯曲的流动路径的位置处的出口132。此外，混合器100包括连接至弯管部分130以具有与第一管道部分110的中心轴垂直的中心轴的第二管道部分120，并且第二流体L2流入第二管道部分120中。
此外，混合器100可以包括连接至第一管道部分110用于供应第一流体L1的第一供应部分，以及连接至第二管道部分120用于供应第二流体L2的第二供应部分。
此外，第一管道部分110可以具有直的流动路径，并且在流体的流动方向上连接流动横截面中心的中心轴是直线。另外，参见图3，优选地，弯管部分130是入口131的中心轴与出口132的中心轴垂直的90°弯管部分。
参见图2、图3、图4A和图4B，第二管道部分120可以连接至弯管部分130以使所述第二管道部分的中心轴与弯管部分130的出口132的中心轴垂直。这里，术语“出口132的中心轴”的意思是通过出口132的中心并且与所述出口垂直的假想线。此外，第二管道部分120可以具有形成在与弯管部分130相邻的区域中的直的流动路径，并且在流体的流动方向上连接流动横截面中心的中心轴可以是直线。此外，第二管道部分120可以连接至弯管部分130以使所述第二管道部分的中心轴与弯管部分130的出口132的中心轴平行(参见图5A、图5B、图6A和图6B)。
此时，第二流体L2可以在与第一流体L1的流动方向垂直的方向上流入弯管部分130中。在沿着弯曲的流动路径流入弯管部分130中的过程中，具体地讲，第一流体L1与在与第一流体L1的流动方向垂直的方向上流入所述弯管部分中的第二流体L2混合。
另外，第一管道部分110可以具有比第二管道部分120直径大的直径。此外，弯管部分130的直径可以等于第一管道部分110的直径。此外，第一管道部分110可以与弯管部分130一体形成。
图4A示出了使用根据本发明的混合器100的模拟结果，并且图4B示出了使用常规混合器1的模拟结果。图5至图8是示出了基于图2中所示的混合器中包括的第二管道部分的多种连接位置的模拟结果的视图。
参见图3和图4A，第二管道部分120可以连接至弯管部分130使得第二流体L2在弯管部分130的切线方向上流动。具体地讲，第二管道部分120可以连接至弯管部分130，使得第二流体L2在弯管部分130的流动截面(例如，圆形形状)的切线方向上流动。
参见图4A和图4B，在根据本发明的混合器100的弯管部分130的出口处测量聚合物分布的偏差为0.22，并且在常规的混合器1的出口处测量聚合物分布的偏差为1.02。换句话讲，可以确认根据本发明的混合器100的混合功效得到增强。
参见图3，同时，第二管道部分120可以连接至用于第一流体L1的弯管部分130的入口131侧。具体地讲，第二管道部分120可以连接至弯管部分130，使得所述第二管道部分的中心轴位于在第一流体L1流入所述弯管部分中的方向上的弯管部分130的0°至40°θ之间的区域中。
图5A和图5B示出了当第二管道部分120连接至用于第一流体L1的弯管部分130的入口131的一部分时的附图和模拟结果，并且图6A和图6B示出了当第二管道部分120连接至弯管部分130的中心区域时的附图和模拟结果。
在图5A和图5B所示的混合器中，在弯管部分130的出口处测量聚合物分布的偏差为0.22。另外，在图6A和图6B所示的混合器中，在弯管部分130的出口处测量的聚合物分布的偏差为0.43。参见图5和图6，可以确认的是，当第二管道部分120连接至用于第一流体L1的弯管部分130的入口131侧时，混合器的混合功效增强。
图7A和图7B示出了当第二管道部分120连接至弯管部分130使得第二流体L2在所述弯管部分的切线方向上流入所述弯管部分中时的附图和模拟结果，并且图8A和图8B示出了当第二管道部分120连接至弯管部分130使得第二流体L2流入弯管部分130的中心区域中时的附图和模拟结果。
在图7A和图7B所示的混合器中，在弯管部分130的出口处测量聚合物分布的偏差为0.25。另外，在图8A和图8B所示的混合器中，在弯管部分130的出口处测量的聚合物分布的偏差为0.28。参见图7和图8，可以确认的是，当第二管道部分120连接至弯管部分130使得第二流体L2在弯管部分130的切线方向上流动时，混合器的混合功效得到增强。
尽管在上述详细描述中参照实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以多样化地变化并修改本发明，并且这些修改、变化和增设可以包含在所附权利要求书内。
例如，当混合器100用作反应器300的供应线时，混合器100的弯管部分130直接连接至反应室200，并且混合器100的弯管部分130可以经由单独的管道部分连接至反应室200。
在这种构造中，混合器100可以包括：第一流体流入的第一管道部分110；连接至第一管道部分110的弯管部分130；第二管道部分120，连接至弯管部分130以具有与第一管道部分110的中心轴垂直的中心轴的，其中第二流体流入第二管道部分120中；以及第三管道部分(未示出)，连接至弯管部分130以具有与第一管道部分110的中心轴垂直的中心轴，其中通过弯管部分130的所述第一流体和所述第二流体两者流入所述第三管道部分中。这里，通过弯管部分130的所述第一流体和所述第二流体两者流入所述第三管道部分中。这里，所述第三管道部分可以具有形成在与弯管部分130相邻的区域中的直的流动路径，并且连接在流体的流动方向上的流动横截面中心的中心轴可以是直线。

Claims (13)

1.一种混合器，包括：
第一流体流入的第一管道部分；
弯管部分，具有连接至所述第一管道部分的入口以及设置在从所述第一流体的流动方向上的所述入口旋转预定角度以具有弯曲的流动路径的位置处的出口；以及
第二管道部分，连接至所述弯管部分以具有与所述第一管道部分的中心轴垂直的中心轴，并且当第二流体流入所述弯管部分中时，所述第二流体在所述弯管部分的弯曲流动截面的切线方向上流动，
其中，沿所述弯曲的流动路径流动的所述第一流体与所述第二流体在所述弯管部分中混合，
其中所述第二管道部分连接至用于所述第一流体的所述弯管部分的入口侧，
其中所述第二管道部分连接至所述弯管部分以使所述第二管道部分的所述中心轴位于在所述第一流体流入所述弯管部分中的方向上的所述弯管部分的0至40°之间的区域。
2.根据权利要求1所述的混合器，其中所述第二管道部分连接至所述弯管部分以使所述第二管道部分的所述中心轴垂直于所述弯管部分的所述出口的中心轴。
3.根据权利要求1所述的混合器，其中所述第二管道部分连接至所述弯管部分以使所述第二管道部分的所述中心轴平行于所述弯管部分的所述出口的中心轴。
4.根据权利要求1所述的混合器，其中所述弯管部分是设置成用于使所述入口的中心轴垂直于所述出口的中心轴的90°弯管部分。
5.根据权利要求1所述的混合器，还包括：
第一供应部分，连接至所述第一管道部分用于供应所述第一流体；以及
第二供应部分，连接至所述第二管道部分用于供应所述第二流体。
6.根据权利要求5所述的混合器，其中所述第一流体和所述第二流体是具有不同密度的不混溶流体。
7.根据权利要求6所述的混合器，其中所述第一流体包括聚合物并且所述第二流体包括水。
8.根据权利要求1所述的混合器，其中所述第一管道部分具有比所述第二管道部分直径大的直径。
9.根据权利要求8所述的混合器，其中所述弯管部分具有等于所述第一管道部分直径的直径。
10.根据权利要求1所述的混合器，其中所述第一管道部分和所述弯管部分彼此一体形成。
11.根据权利要求1所述的混合器，还包括第三管道部分，所述第三管道部分连接至所述弯管部分以具有与所述第一管道部分的所述中心轴垂直的中心轴，使得通过所述弯管部分的所述第一流体和所述第二流体两者流入所述第三管道部分中。
12.一种反应器，包括：
根据权利要求1至11的任一项所述的混合器；以及
通过所述混合器的所述第一流体和所述第二流体流入的反应室，所述反应室设置有叶轮。
13.根据权利要求12所述的反应器，其中所述反应室设置有一个或多个挡板。
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