CN211235213U - 一种动静组合搅拌*** - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种动静组合搅拌***，包括顶部开口的槽体，和设置于槽体开口处的密封盖，所述密封盖上安装有搅拌器，搅拌器的搅拌轴位于槽体内，搅拌轴的底部安装有搅拌桨叶，所述密封盖上固定安装有多个静态搅拌桨，多个所述静态搅拌桨围绕搅拌轴设置，多个所述静态搅拌桨远离密封盖的一端深入槽体内。该***结构简单，设计合理，通过设置多个静态搅拌桨，搅拌器搅拌作用下形成的稳定的流体旋转体受到阻碍，破坏了原有的稳定流场的对称性，从而使流体回转、分流，造成流体界面失稳，从而实现了流场中流体混合过程的调控，达到了强化流体混合传质的目的。

Description

一种动静组合搅拌***

技术领域

本实用新型属于湿法冶金及多相搅拌反应技术领域，具体涉及一种动静组合搅拌***。

背景技术

在工业生产中，搅拌槽反应器在固-液、气-液、气-液-固等多相反应工程领域得到了广泛的应用，其反应体系混合过程的强化技术研究受到了人们的高度重视。

铬盐工业是化工、材料、冶金交叉的重要基础原料工业，在国民经济中占有着重要地位。传统铬盐生产工艺特别是有钙焙烧技术，由于资源利用率低、产生大量含Cr(Ⅵ)的有毒铬渣，已被全面淘汰。目前全国应用最广泛的无钙焙烧工艺产生的铬渣量虽大幅减少，但未能彻底解决铬渣的污染问题。为此，铬盐清洁生产工艺技术的研发引起了各界的高度重视，其中铬铁矿液相氧化法被认为是最有工业化应用前景的清洁工艺。但在实际铬盐生产应用中还存在以下主要技术问题：(1)为达到高效的铬转化率，碱用量极大，后期回收困难且流程复杂；(2)高浓度碱与结构稳定的铬铁矿形成的反应体系复杂，导致过程中铬的转化效率较低，需要对反应体系中的传质过程加以强化；(3)受限于目前工业生产中加压搅拌反应槽的设备条件，流场混合调控手段有限，导致反应体系中的气-液-固三相混合效率较低。针对上述问题，人们从搅拌槽中搅拌桨的结构改进和在搅拌槽边沿添加挡板等形式，以达到强化流体混合过程的目的。同时，也通过提高碱浓度和延长反应时间的方式提高铬的转化率。这些方式在设备结构上各有不同，强化气-液-固三相传质效率的思路，实现方法与效果也各不相同。本实用新型针对铬铁矿液相加压氧化浸出过程中存在的问题，提出了一种强化搅拌混合槽中流体混合的动静组合搅拌***。该搅拌***可以显著提高铬铁矿液相氧化过程中的铬转化率，大大降低反应时间，实现快速高效的铬盐清洁生产方式。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种动静组合搅拌***。该***结构简单，设计合理，通过设置多个静态搅拌桨，搅拌器搅拌作用下形成的稳定的流体旋转体受到阻碍，破坏了原有的稳定流场的对称性，从而使流体回转、分流，造成流体界面失稳，从而实现了流场中流体混合过程的调控，达到了强化流体混合传质的目的。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种动静组合搅拌***，包括顶部开口的槽体，和设置于槽体开口处的密封盖，其特征在于，所述密封盖上安装有搅拌器，搅拌器的搅拌轴位于槽体内，搅拌轴的底部安装有搅拌桨叶，所述密封盖上固定安装有多个静态搅拌桨，多个所述静态搅拌桨围绕搅拌轴设置，多个所述静态搅拌桨远离密封盖的一端深入槽体内。

上述的一种动静组合搅拌***，其特征在于，多个所述静态搅拌桨距搅拌轴的距离均不相等。

上述的一种动静组合搅拌***，其特征在于，所述静态搅拌桨为板条状搅拌桨、圆柱状搅拌桨或棱柱状搅拌桨。

上述的一种动静组合搅拌***，其特征在于，所述密封盖上安装有热电偶。

上述的一种动静组合搅拌***，其特征在于，所述静态搅拌桨的下端位于搅拌桨叶上方。

上述的一种动静组合搅拌***，其特征在于，所述搅拌桨叶的叶片呈椭球面形。

上述的一种动静组合搅拌***，其特征在于，所述密封盖上开设有进气口和出气口，所述进气口上安装有进气管，进气管深入槽体内且进气管底部靠近槽体的底部，进气管的顶部安装有进气阀门；所述出气口安装有出气管，所述出气管的顶部安装有出气阀门。

上述的一种动静组合搅拌***，其特征在于，所述密封盖上安装有用于检测槽体内压力的压力表。

上述的一种动静组合搅拌***，其特征在于，所述槽体外侧设置有加热套，加热套中部开设有用于放置槽体的凹槽。

上述的一种动静组合搅拌***，其特征在于，所述加热套的底部设置有底座。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型的搅拌***结构简单，设计合理。在搅拌器的搅拌作用下，槽体内的反应流体旋转流动混合，在稳定运转时会形成一个以搅拌轴为中心的旋转体，旋转体的形成不利于流体内部各组分的混合，本实用新型通过设置多个静态搅拌桨，原来稳定的流体旋转体受到阻碍，破坏了原有的稳定流场的对称性，从而使流体回转、分流，造成流体界面失稳，从而实现了流场中流体混合过程的调控，达到了强化流体混合传质的目的。

2、采用本实用新型的动静组合搅拌***，可以显著提高铬铁矿液相氧化过程中的铬转化率，大大降低反应时间，实现快速高效的铬盐清洁生产方式。

下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明。

附图说明

图1为本实用新型搅拌***的结构示意图。

图2为单一动态搅拌桨工作时流场示意图(Y＝0正视图)。

图3为单一动态搅拌桨工作时流场示意图(Z＝0俯视图)。

图4为本实用新型的动静组合搅拌***工作时场示意图(Y＝0正视图)。

图5为本实用新型的动静组合搅拌***工作时场示意图(Z＝0俯视图)。

图6为分别采用单一动态搅拌桨和本实用新型的动静组合搅拌***进行铬铁矿液相氧化法制备铬盐，铬浸出率与浸出时间的关系图。

附图标记说明：

1—搅拌器； 2—搅拌轴； 3—密封盖；

4—搅拌桨叶； 5—进气阀门； 6—加热套；

7—热电偶； 8—槽体； 9—进气管；

10—压力表； 11—出气阀门； 12—静态搅拌桨；

13—底座。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，本实用新型的动静组合搅拌***，包括顶部开口的槽体8，和设置于槽体8开口处的密封盖3，其特征在于，所述密封盖3上安装有搅拌器1，搅拌器1的搅拌轴2位于槽体8内，搅拌轴2的底部安装有搅拌桨叶4，所述密封盖3上固定安装有多个静态搅拌桨12，多个所述静态搅拌桨12围绕搅拌轴2设置，多个所述静态搅拌桨12远离密封盖3的一端深入槽体8内。

本实施例中，多个所述静态搅拌桨12距搅拌轴2的距离均不相等。所述静态搅拌桨12的个数可以为2个、3个、4个、5个或6个等。

本实施例中，所述静态搅拌桨12为板条状搅拌桨、圆柱状搅拌桨或棱柱状搅拌桨等。

本实施例中，所述密封盖3上安装有热电偶7。

本实施例中，所述静态搅拌桨12的下端位于搅拌桨叶4上方。

本实施例中，所述搅拌桨叶4的叶片呈椭球面形。

本实施例中，所述密封盖3上开设有进气口和出气口，所述进气口上安装有进气管9，进气管9深入槽体8内且进气管9底部靠近槽体8的底部，进气管的顶部安装有进气阀门5；所述出气口安装有出气管，所述出气管的顶部安装有出气阀门11。

本实施例中，所述密封盖3上安装有用于检测槽体8内压力的压力表10。

本实施例中，所述槽体8外侧设置有加热套6，加热套6中部开设有用于放置槽体8的凹槽。

本实施例中，所述加热套6的底部设置有底座13。

本实用新型的动静组合搅拌***的具体工作原理是：槽体8中的反应体系(如固-液、气-液、液-液、气-液-固等)，在搅拌器的搅拌作用下，使槽体8内的反应流体旋转流动混合，在稳定运转时会形成一个以搅拌轴为中心的旋转体(如图2和图3所示)，旋转体的形成不利于流体内部各组分的混合，但由于有位于流场中静态搅拌桨12的存在，原来稳定的流体旋转体受到阻碍，破坏了原有的稳定流场的对称性，从而使流体回转、分流(如图4和图5所示)，造成流体界面失稳，从而实现了流场中流体混合过程的调控，达到了强化流体混合传质的目的。

将本实用新型的动静组合搅拌***应用于铬铁矿液相加压氧化浸出反应中，该反应涉及气-液-固三相混合传质反应体系，在动静组合搅拌***的作用下，槽体8上方气体通过搅拌的卷吸作用进入槽内固-液两相体系中参与反应，气相从原来单一的动态搅拌器周围流场卷吸进入的混合方式转变为动态搅拌器周围流场和多个静态搅拌桨13附近的小流场区域的多元混合方式，大大增加了反应体系的气-液-固三相的传质面积，从而强化了其各相间的传质。气-液-固三相传质的加快，有助于减少体系的反应时间。针对铬铁矿液相氧化过程，更有助于降低反应碱浓度及其他工艺条件，提高了铬转化率的同时也降低了能耗。因此，该动静组合搅拌***有助于强化搅拌槽中流体的混合，增强气-液-固三相反应中对气相的卷吸作用，提高反应体系中各相间传质速率，可用于各种基于搅拌槽的流体混合体系，特别适用于有结构稳定、难于分解的固体参与的多相反应体系。此外，该***还具备结构简单、低能高率、成本低、易于修配等特点。

采用本实用新型的动静组合搅拌***进行铬铁矿液相氧化法制备铬盐，取南非铬铁矿粉，研磨至300目(48μm)，采用X射线荧光光谱分析仪(XRF)测得Cr₂O₃成分含量约为42.92％，同时采用二苯碳酰二肼分光光度法(GB/T 15555.4-1995)测定分析碱浸后浸出液中铬含量。按照4:1碱矿比，分别称取铬铁矿粉(300目)125g、以500g氢氧化钠和333mL去离子水配制质量浓度为60％的氢氧化钠溶液，混合加入槽体中，在温度250℃、氧分压2.4MPa(总压约3.2MPa)，反应时间设为60min、120min、180min、240min、300min的条件下，用单一动态搅拌桨和本实用新型提出的动静组合搅拌***的2种搅拌槽装置分别进行实验，测定浸出液中铬含量。两种装置下的铬浸出率随反应时间变化如图6所示，在仅用动态搅拌桨的搅拌槽装置内反应结束后，浸出液中铬浸出率最高仅为90％，且需300min，耗时较长；而在动静组合搅拌***的搅拌槽装置内反应结束后，仅需240min铬浸出率已达99％。且在60min～120min的较短时间内，动静组合搅拌***内的铬浸出率比前者高出约2倍。本实用新型的动静组合搅拌***实现了短时间内铬铁矿液相氧化法的高效浸出，同时大大提高铬浸出率，避免了二次回收和资源浪费，动静结合的强化方式有效提高了体系中传质效率和反应过程效率，并适用于各类多相反应体系，属于一种新型、高效强化多相传质的装置。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何限制，凡是根据实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种动静组合搅拌***，包括顶部开口的槽体(8)，和设置于槽体(8)开口处的密封盖(3)，其特征在于，所述密封盖(3)上安装有搅拌器(1)，搅拌器(1)的搅拌轴(2)位于槽体(8)内，搅拌轴(2)的底部安装有搅拌桨叶(4)，所述密封盖(3)上固定安装有多个静态搅拌桨(12)，多个所述静态搅拌桨(12)围绕搅拌轴(2)设置，多个所述静态搅拌桨(12)远离密封盖(3)的一端深入槽体(8)内。

2.根据权利要求1所述的一种动静组合搅拌***，其特征在于，多个所述静态搅拌桨(12)距搅拌轴(2)的距离均不相等。

3.根据权利要求1或2所述的一种动静组合搅拌***，其特征在于，所述静态搅拌桨(12)为板条状搅拌桨、圆柱状搅拌桨或棱柱状搅拌桨。

4.根据权利要求1所述的一种动静组合搅拌***，其特征在于，所述密封盖(3)上安装有热电偶(7)。

5.根据权利要求1所述的一种动静组合搅拌***，其特征在于，所述静态搅拌桨(12)的下端位于搅拌桨叶(4)上方。

6.根据权利要求1所述的一种动静组合搅拌***，其特征在于，所述搅拌桨叶(4)的叶片呈椭球面形。

7.根据权利要求1所述的一种动静组合搅拌***，其特征在于，所述密封盖(3)上开设有进气口和出气口，所述进气口上安装有进气管(9)，进气管(9)深入槽体(8)内且进气管(9)底部靠近槽体(8)的底部，进气管的顶部安装有进气阀门(5)；所述出气口安装有出气管，所述出气管的顶部安装有出气阀门(11)。

8.根据权利要求1所述的一种动静组合搅拌***，其特征在于，所述密封盖(3)上安装有用于检测槽体(8)内压力的压力表(10)。

9.根据权利要求1所述的一种动静组合搅拌***，其特征在于，所述槽体(8)外侧设置有加热套(6)，加热套(6)中部开设有用于放置槽体(8)的凹槽。

10.根据权利要求9所述的一种动静组合搅拌***，其特征在于，所述加热套(6)的底部设置有底座(13)。

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