一种用于液-液高效混合的换热型静态混合器

本发明涉及一种液-液高效混合的换热型静态混合器。属于混合器领域。

背景技术：

1、混合是化工生产过程中最为重要的单元操作之一，它包含了固-固、固-液、气-液、气-气、液-液等多种形式。静态混合器是是一种没有运动部件的高效混合设备，其基本工作原理是当两种或多种流体通入时，静态混合器内构件对流体进行剪切、切割、旋转等作用使流体自行混合、搅拌，从而达到均匀混合。静态混合器可以生产高质量混合物，大幅提升下游产品质量，并且具有混合器操作简单，占地面积小，易于维护的优点，合理设计高效静态混合装置对于工业生产具有重大意义。传统静态混合器对两种物料进行混合时，受到混合器尺寸及结构限制，难以满足低压降、大流量混合工艺的需要，同时当混合过程对温度较为敏感时，传统静态混合器无法提供合适的混合温度，从而导致混合器混合效果差等问题。

2、中国发明专利(cn102166489b)公开了一种连续旋转喷射式静态混合器，包括同心设置的外管和内管，所述外管两端分别设置一连接法兰，所述内管一端设有一管堵，另一端为进料口，其内部形成低黏度流体的进料腔，所述内管与外管在端头处设有一内外管隔板，内外管之间形成混合腔，混合腔内设置有迫使混合液在叶片流道内旋转流动的螺旋导流片，所述内管上均匀开有若干使低黏度流体进入混合腔的喷射孔，所述外管上设有高黏度流体聚合物的进料口。该发明增强了混合效果，以两相流体在汇合过程中的分散作用为其主要混和方法，辅以流体的旋转搅拌运动，可有效解决针对聚合物溶液剪切降解大的问题。但该装置混合腔空间小，导致混合器处理量有限，混合腔清理困难，另外低粘度液体通过喷射孔进入混合腔的过程中压降可能较大，能耗会相应升高。

3、中国发明专利(cn115518537a)公开了一种涡流式液体原料在线静态混合器，装置中，管体沿其中心轴线延伸；第一原料入口设于管体顶端且与中心轴线共线；第二原料入口设于管体侧壁且垂直于中心轴线；第一涡旋流管设于管体内且连通第一原料入口；第二涡旋流管设于管体内且连通第一涡旋流管和第二原料入口；第三涡旋流管设于管体内且连通第二涡旋流管；出料口设于管体底端且连通第三涡旋流管；第一渐变区段位于内管壁的上端，第一渐变区段在涡旋流管的纵向上具有第一长度和第一横截面，第一横截面随着第一渐变区段在纵向上扭转第一预定角度的同时由半径为r的圆形光滑渐变为叶片形状，涡旋流区段连接第一渐变区段。该发明内部结构较为简单，占用空间小，具有较低的能耗和维护要求。但是与内置旋流叶片的静态混合器相比，其混合效果较差，且处理量低，混合效率有限。

技术实现思路

1、为解决现有静态混合器处理量低、压力损失大和混合效果差等问题，提供一种液-液高效混合的换热型静态混合器，具体技术方案如下：

2、一种液-液高效混合的换热型静态混合器，其特征在于，所述混合器的前端和后端分别设置轴向进料口和出料口，径向进料口设于筒体前端上方并与固定在筒体内的进料分布器连接，进料分布器为多段环管结构，环管上设有雾化喷头；进料分布器后方的筒体前部设置法兰，可拆卸管板夹持在法兰之间，筒体后部靠近出料口处设有固定管板；混合管围绕筒体轴线呈环形阵列布置在带有混合管安装孔的固定管板和可拆卸管板之间，每根混合管两端设置环板，环板与管板压紧配合，混合管前端设置喇叭口，喇叭口伸出可拆卸管板前方；混合管外侧为换热腔，换热腔内设有折流板；在可拆卸管板和固定管板之间的筒体前部的上侧壁设置传热介质进口，筒体后部下侧壁设置传热介质出口；排污口和吹扫口分别设于可拆卸管板前方和固定管板后方的筒体下侧壁上。

3、所述进料分布器上的雾化喷头的喷雾角度为30～55°，所述混合管前端的喇叭口角度为60～120°，雾化喷头与混合管同轴，并距离混合管喇叭口20～100cm。

4、所述进料分布器上的雾化喷头的喷雾角度优选为45°，所述混合管前端的喇叭口角度优选为110°。

5、所述进料分布器由三段环管组成，每段之间通过法兰连接，通过u型螺栓固定在筒体内的固定板上，并与筒体同轴。

6、所述混合管为选自双螺旋叶片sh型混合管、单螺旋叶片sk型混合管或sh-sk串联组合型混合管中的一种，混合管数量与雾化喷头数量一致，长度为50～150cm，混合管与筒体的直径比为0.2～0.45。

7、有益效果：

8、1.本发明利用进料分布器的雾化喷头，将物料雾化成粒径较小的液滴，增加物料的比表面积，可有效提高混合器的混合效果。

9、2.本发明通过在混合管进口端设置喇叭口，可有效汇集雾化液滴，改善混合腔的水力学特性，提升混合效率的同时降低了混合器压力损失。

10、3.本发明将若干混合管并联成混合模块，加大了过流面积，有效提升了混合器的处理能力。

11、4.本发明通过设置换热腔，利用换热介质对混合管内混合介质的温度进行控制，达到最佳混合温度，提升混合效果。

技术特征：

1.一种液-液高效混合的换热型静态混合器，其特征在于，所述混合器的前端和后端分别设置轴向进料口和出料口，径向进料口设于筒体前端上方并与固定在筒体内的进料分布器连接，进料分布器为多段环管结构，环管上设有雾化喷头；进料分布器后方的筒体前部设置法兰，可拆卸管板夹持在法兰之间，筒体后部靠近出料口处设有固定管板；混合管围绕筒体轴线呈环形阵列布置在带有混合管安装孔的固定管板和可拆卸管板之间，每根混合管两端设置环板，环板与管板压紧配合，混合管前端设置喇叭口，喇叭口伸出可拆卸管板前方；混合管外侧为换热腔，换热腔内设有折流板；在可拆卸管板和固定管板之间的筒体前部的上侧壁设置传热介质进口，筒体后部下侧壁设置传热介质出口；排污口和吹扫口分别设于可拆卸管板前方和固定管板后方的筒体下侧壁上。

2.如权利要求1所述静态混合器，其特征在于，所述进料分布器上的雾化喷头的喷雾角度为30～55°，所述混合管前端的喇叭口角度为60～120°，雾化喷头与混合管同轴，并距离混合管喇叭口20～100cm。

3.如权利要求1所述静态混合器，其特征在于，所述进料分布器由三段环管组成，每段之间通过法兰连接，通过u型螺栓固定在筒体内的固定板上，并与筒体同轴。

4.如权利要求1所述静态混合器，其特征在于，所述混合管为选自双螺旋叶片sh型混合管、单螺旋叶片sk型混合管或sh-sk串联组合型混合管中的一种，混合管数量与雾化喷头数量一致，长度为50～150cm，混合管与筒体的直径比为0.2～0.45。

5.如权利要求2所述静态混合器，其特征在于，所述进料分布器上的雾化喷头的喷雾角度为45°，所述混合管前端的喇叭口角度为110°。

技术总结
本发明属于混合设备技术领域，具体涉及一种用于液‑液高效混合的换热型静态混合器，主要包括筒体、进料分布器和混合管；进料分布器设有雾化喷头，可将物料雾化喷入混合管中，强化混合效果；所述筒体内设有管板，多根带有喇叭裤的混合管两端固定在管板上，混合管外侧为换热腔；换热腔内设有折流板，保证换热效果。本发明的优点在于，能够提高静态混合器的处理量，降低静态混合器整体压降损失，控制混合过程中物料的温度，提高物料混合效果。

技术研发人员：鲁朝金,秦梦瑶,白志山,谷晟,杨晓勇,杨航
受保护的技术使用者：华东理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/8/26