[发明专利]一种旋流射流式喷射混合器

说明书

本发明涉及一种旋流射流式喷射混合器，该混合器包括上缓冲室(2a)和下缓冲室(2b)、混合管(3)，上缓冲室和下缓冲室分别套在混合管(3)外，上缓冲室的侧面设有上进料口(1a)，下缓冲室的侧面设有下进料口(1b)，所述上缓冲室内的混合管(3)的管壁上均匀分布一组上射流小孔(4a)，所述下缓冲室内的混合管(3)的管壁上均匀分布另一组下射流小孔(4b)，所述的上射流小孔(4a)和下射流小孔(4b)的中心线分别位于混合管(3)的两个横截面即上横截面(1‑1’)和下横截面(2‑2’)上，该混合器结构简单、内部没有运动部件，可实现两股流体在极短的时间内高效混合，提高了混合速度，在流体快速混合领域有较好的应用。

技术领域

本发明具体涉及了一种旋流射流式喷射混合器，属于流体与流体的高效混合、反应设备领域，可用于液体和液体的快速混合，也可用于气体和气体之间的快速混合。

背景技术

流体混合是化工生产中常见的单元操作，广泛地应用于精细化工、制药化工、聚合过程和生物化工等工业过程中。流体之间的混合效果直接影响着最终的产物的分布、产品的收率和质量。因此，设计合理的快速混合设备，对于强化物料之间的混合效果、提高产物的质量、反应效率和优化生产过程具有重要的意义。

喷射混合器是实现两股流体快速混合的一类重要设备，它是将一股流体通过较小内径的管路或射流小孔等产生高速流体，顺流或错流射流到另一股流体中，利用两股流体之间较大的速度差产生强烈的湍流相互作用，强化了流体间的微观和介观混合过程，是实现流体高效快速混合的一种特殊形式。

美国专利US3226410公布了一种管式反应器，该反应器用于生产氰酸酯工艺，其设计思路是多胺流股通过管壁上的小孔错流射入光气流股中，借此实现物料之间的快速混合。该专利并未对孔射流式的管式混合器的尺寸进行描述，只是对两股流体的流动状态做了规定，要求两股流体的流动雷诺数在2100以上；由于其主流体管径尺寸的限制，所以它不适用于大规模生产条件下对初始混合程度有较高要求的场合。专利ZL88105194.3报道了一种喷射式混合器，其中一股流体通过缩径产生较高的速度，另一股流体通过缩径处的均匀分布的小孔进入第一股流体，从而实现两股流体的快速混合；该喷射反应器结构比较复杂，且混合效果受操作条件影响较大，设备的操作弹性较小。专利US5117048中公布了一种孔射流喷射反应器，将一股流体(多胺)通过缩径处均匀分布的射流小孔呈错流式喷射进入主流体(光气)，实现两股流体的快速混合。中国专利CN101209405A披露的混合设备，将一股流体的管道设计为矩形或者类似矩形的扁管道，在扁管道的壁上均匀分布一系列的射流小孔，另外一股流体通过管道壁上的射流小孔后分成多股流体以一定的角度错流喷射进入扁管道内的流体；由于流体通道设计成扁管道且对扁管道的宽度进行了限制，扁管道的宽度设计刚好使得从两个边壁射流小孔喷射进入的流股能够在最短的时间内达到扁管中心区域，这样在混合的初始阶段大大减小了扁管道内中心的未混合区域，使得从射流小孔进入的流体能够尽快地分散到扁管道内的流体中，强化了混合过程。通过以上分析可以看出，将一股流体通过混合管上分布的小孔以错流式喷射进入主流体中，能够在一定的程度上实现物料之间的快速混合，但是在射流小孔下方往往存在混合滞留区或者射流回流区，因此进一步改进混合器的结构，对于进一步强化流体之间的快速混合具有重要的意义。

基于此本发明提出一种高效的旋流射流式喷射混合器，将一股流体通过一组具有一定角度的射流小孔形成旋流三维流动，将另一股流体通过另一组具有相反角度的射流小孔形成方向相反的旋流三维流动，两股旋流流体之间实现高效湍流作用，强化两股流体之间的快速混合过程。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于提供一种高效的旋流射流式喷射混合器，主要用于精细化工、制药化工、聚合过程和生物化工等领域的快速混合、反应过程。与现有技术相比，本方法将一股流体通过一组具有一定角度的射流小孔形成旋流三维流动，将另一股流体通过另一组具有相反角度的射流小孔形成方向相反的旋流三维流动，两股旋流流体之间实现高效湍流作用，强化两股流体之间的快速混合过程。