本實(shí)用新型涉及一種并列式微撞擊流混合裝置，屬于化工過程強(qiáng)化技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

分子尺度的微觀混合是反應(yīng)能夠進(jìn)行的前提，強(qiáng)化微觀混合能極大地改善反應(yīng)狀況，進(jìn)而獲得高質(zhì)量的產(chǎn)物。常見的過程強(qiáng)化技術(shù)有撞擊流、超重力、微通道技術(shù)等。

撞擊流（Impinging Stream）是一類重要的流體混合強(qiáng)化技術(shù)，對(duì)擴(kuò)散控制的化工過程尤其有效。經(jīng)過多年發(fā)展，撞擊流的連續(xù)相由氣相擴(kuò)展到了液相，由此更加突出撞擊流強(qiáng)化液相微觀混合的優(yōu)勢(shì)。對(duì)于液相撞擊流裝置的微觀混合研究，國(guó)外主要集中在自由式撞擊流（FIS）和受限式撞擊流（CIS）兩類結(jié)構(gòu)，國(guó)內(nèi)則以伍沅提出的浸沒式結(jié)構(gòu)為主（CN1463789A、CN2455353Y）。自由式和受限式撞擊流裝置的停留時(shí)間極短，且兩者都可以進(jìn)行連續(xù)操作，其中受限式撞擊流的微觀混合效果明顯優(yōu)于自由式撞擊流；浸沒式撞擊流裝置的主要特點(diǎn)是停留時(shí)間長(zhǎng)，但主要適用于間歇操作，且微觀混合效果弱于FIS與CIS裝置。相比于傳統(tǒng)釜式反應(yīng)器，撞擊流裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、混合效率高，因此撞擊流技術(shù)在粉體干燥、超細(xì)/納米功能材料制備以及乳化等領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用。

超重力是另一類重要的過程強(qiáng)化技術(shù)，其核心設(shè)備為旋轉(zhuǎn)填料床。在旋轉(zhuǎn)填料床內(nèi)，流體受到離心力作用而被撕裂成液滴、液絲、液膜，進(jìn)而極大地強(qiáng)化受傳質(zhì)擴(kuò)散控制的反應(yīng)過程。有關(guān)超重力裝置已公開，詳見中國(guó)專利ZL95215430.7等。超重力技術(shù)已經(jīng)成功應(yīng)用于分離、解析、有機(jī)合成、超細(xì)粉體制備等領(lǐng)域。超重力旋轉(zhuǎn)填料床（RPB）的微觀混合性能明顯優(yōu)于其它過程強(qiáng)化設(shè)備，其微觀混合時(shí)間為0.01-0.1 ms。然而，傳統(tǒng)的超重力旋轉(zhuǎn)填料床存在以下問題：（1）物料不經(jīng)過預(yù)混直接注入旋轉(zhuǎn)填料，導(dǎo)致部分反應(yīng)物尚未接觸就已排出，降低了物料的利用率；（2）流體在旋轉(zhuǎn)填料床的軸向分布狀況較差，導(dǎo)致其填料的利用率普遍偏低。

針對(duì)上述問題，中國(guó)專利（CN1425493A）公開了一種撞擊流-旋轉(zhuǎn)填料床（IS-RPB），在轉(zhuǎn)鼓腔體中心位置安裝自由撞擊流裝置，使物料首先進(jìn)行預(yù)混，同時(shí)流體撞擊產(chǎn)生了大量的分散液滴，這些液滴會(huì)被旋轉(zhuǎn)填料捕獲，進(jìn)一步混合、反應(yīng)。該實(shí)用新型突破了旋轉(zhuǎn)填料床的技術(shù)難題，提高了旋轉(zhuǎn)填料床的微觀混合性能。然而，產(chǎn)物混合效果受到液滴的捕集率的影響；最重要的是，自由撞擊流的微觀混合性能明顯弱于受限式撞擊流，且撞擊面易受流體擾動(dòng)的影響，設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性較差。同時(shí)，應(yīng)用于工業(yè)放大裝置時(shí)，多級(jí)并行的自由撞擊流間會(huì)產(chǎn)生相互干擾，不利于提高產(chǎn)物質(zhì)量。此外，自由撞擊產(chǎn)生的液滴飛濺，容易對(duì)管件及殼體造成嚴(yán)重污染，增加了裝置的清理、維護(hù)難度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型旨在提供一種并列式微撞擊流裝置，采用多組受限式撞擊流模塊前后銜接，形成多級(jí)并列式混合裝置，解決了IS-RPB放大應(yīng)用的難題；該裝置能進(jìn)一步提升RPB的微觀混合性能，提高設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性，并降低設(shè)備的清理、維護(hù)難度。

本實(shí)用新型提供了一種并列式微撞擊流混合裝置，包括微撞擊流模塊、前置進(jìn)料模塊、后置密封模塊、連接裝置；

所述微撞擊流模塊為長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，內(nèi)部設(shè)有相互平行的進(jìn)樣通道，在長(zhǎng)方體中心處與進(jìn)樣通道垂直設(shè)有撞擊通道，撞擊通道為T型結(jié)構(gòu)，底部連接出料口；

所述前置進(jìn)料模塊的入口為塔式或螺紋結(jié)構(gòu)，內(nèi)部為直通孔，前置進(jìn)料模塊出口端微撞擊流模塊入口端，微撞擊流模塊的末端處通過后置密封模塊密封；后置密封模塊為矩形板；

所述連接裝置包括連桿和螺母；前置進(jìn)料模塊、微撞擊流模塊和后置密封模塊通過連接裝置依次連接緊固，模塊銜接處采用墊圈密封。

上述裝置中，微撞擊流模塊是該裝置的核心部件，該模塊的進(jìn)樣通道相互平行，通道內(nèi)徑D = 8.0~10.0 mm，長(zhǎng)度為10.0~20.0 mm，通道間距為I = 6.0~10.0 mm；“T”型撞擊通道是流體進(jìn)行混合/反應(yīng)的場(chǎng)所，其所在平面與進(jìn)樣通道所在的平面相互垂直，撞擊通道為等徑三通，通徑d = 1.0~2.0 mm，較小的通道尺度促進(jìn)了微區(qū)效應(yīng)的形成，極大地強(qiáng)化了流體的微觀混合，撞擊通道的長(zhǎng)度為6.0~10.0 mm；位于撞擊通道結(jié)構(gòu)下方的是流體出料口，所述出料口為漸擴(kuò)的錐形，其上端與撞擊通道底部連接，內(nèi)徑為1.0~2.0 mm，出口處的內(nèi)徑為3.3~5.3 mm，錐角α= 30~45°，主要用于均勻分布液體。

上述裝置中，所述前置進(jìn)料模塊的入口段設(shè)計(jì)為塔式或螺紋結(jié)構(gòu)，便于管路連接，其內(nèi)徑為8.0~10.0 mm，厚度為2.0 mm，長(zhǎng)度為50~100 mm。入口段長(zhǎng)管除了用于進(jìn)料外，還可以起到調(diào)整裝置在反應(yīng)系統(tǒng)（如：旋轉(zhuǎn)填料床）內(nèi)的空間位置。后置密封模塊與前置模塊配合，用于密封整個(gè)裝置，通過螺栓、連桿以及凹槽實(shí)現(xiàn)高度密封，防止流體泄露。

前置進(jìn)料模塊的入口段需要與管路連接，塔式結(jié)構(gòu)多用于連接軟管，也可以采用其它常用連接方式，例如螺紋或法蘭，因此將前置進(jìn)料模塊的入口段設(shè)計(jì)為塔式或螺紋結(jié)構(gòu)。

上述裝置中，所述微撞擊流模塊前、后端面的四個(gè)角上分別設(shè)有孔，所述前置進(jìn)料模塊和后置密封模塊的四個(gè)角上與微撞擊流模塊對(duì)應(yīng)處分別設(shè)有相同的孔，連桿從上述孔中穿過，通過螺母固定。

上述裝置中，所述前置進(jìn)料模塊與微撞擊流模塊，或后置密封模塊與微撞擊流模塊，或兩個(gè)微撞擊流模塊的銜接處，通過墊圈密封；在每種模塊的進(jìn)料通道端部設(shè)有環(huán)形凹槽，出口端設(shè)有凸起結(jié)構(gòu)，凸起與凹槽依次配合連接，墊圈設(shè)置在該凹槽內(nèi)。

本實(shí)用新型中，所述模塊采用不銹鋼、聚四氟乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯等材料制備，模塊之間采用螺栓連接密封。

本實(shí)用新型提供了一種化工混合/反應(yīng)裝置，主要針對(duì)液-液快速反應(yīng)體系，既可與旋轉(zhuǎn)填料床耦合用作預(yù)混合及分布器，亦可單獨(dú)用作規(guī)模化制備功能材料的反應(yīng)器。

本實(shí)用新型帶來的有益效果：

（1）撞擊通道的有限空間內(nèi)形成微撞擊流，微觀混合效果顯著提升，與旋轉(zhuǎn)填料床聯(lián)用后，能進(jìn)一步提升設(shè)備的微觀混合性能；

（2）流體的微小波動(dòng)不會(huì)影響設(shè)備的運(yùn)行狀況，設(shè)備的穩(wěn)定性提高，同時(shí)液滴飛濺腐蝕程度降低，設(shè)備清理、維護(hù)便利；

（3）裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)并行放大，單獨(dú)用作混合、反應(yīng)設(shè)備時(shí)，可制備超細(xì)/納米功能材料。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型并列式微撞擊流混合裝置結(jié)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本實(shí)用新型微撞擊流模塊的立體結(jié)構(gòu)圖；

圖3為本實(shí)用新型微撞擊流模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為圖3中沿A-A線的剖面圖；

圖中：1為前置進(jìn)料模塊；2為一級(jí)微撞擊流模塊；3為二級(jí)微撞擊流模塊；4為后置密封模塊；5為連桿，6為螺母，7為凹槽，8為進(jìn)樣通道，9為撞擊通道，10為出料口。

具體實(shí)施方式

下面通過實(shí)施例來進(jìn)一步說明本實(shí)用新型，但不局限于以下實(shí)施例。

首先對(duì)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明，如圖1~4所示，一種并列式微撞擊流混合裝置，包括微撞擊流模塊2和3、前置進(jìn)料模塊1、后置密封模塊4、連接裝置；

圖1中包括兩級(jí)微撞擊流模塊，包括一級(jí)微撞擊流模塊2和二級(jí)微撞擊流模塊3；所述微撞擊流模塊為長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，內(nèi)部設(shè)有相互平行的進(jìn)樣通道8，在長(zhǎng)方體中心處與進(jìn)樣通道8垂直設(shè)有撞擊通道9，撞擊通道9為T型結(jié)構(gòu)，底部連接出料口10；

所述前置進(jìn)料模塊1的入口為塔式或螺紋結(jié)構(gòu)，內(nèi)部為直通孔，前置進(jìn)料模塊1出口端連接微撞擊流模塊入口端，微撞擊流模塊的末端處通過后置密封模塊4密封；后置密封模塊4為矩形板；

所述連接裝置包括連桿5和螺母6；前置進(jìn)料模塊、微撞擊流模塊和后置密封模塊通過連接裝置連接緊固。

所述進(jìn)樣通道8的內(nèi)徑為8.0~10.0 mm；長(zhǎng)度為10.0~20.0 mm，通道間距為6.0~10.0 mm；所述撞擊通道的通徑為1.0~2.0 mm，撞擊通道的長(zhǎng)度為6.0~10.0 mm。

所述前置進(jìn)料模塊1的內(nèi)徑為8.0~10.0 mm，長(zhǎng)度為50~100 mm，入口長(zhǎng)管能調(diào)節(jié)裝置在旋轉(zhuǎn)填料床內(nèi)的空間位置。

所述出料口10為漸擴(kuò)的錐形，其上端與撞擊通道9底部連接，內(nèi)徑為1.0~2.0 mm，出口處的內(nèi)徑為3.3~5.3 mm，錐角為30~45°。

所述微撞擊流模塊前、后端面的四個(gè)角上分別設(shè)有孔，所述前置進(jìn)料模塊1和后置密封模塊4的四個(gè)角上與微撞擊流模塊對(duì)應(yīng)處分別設(shè)有相同的孔，連桿5從上述孔中穿過，通過螺母6固定。

所述模塊采用不銹鋼、聚四氟乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯中的一種材料制備而成。

所述前置進(jìn)料模塊與微撞擊流模塊的銜接處，或兩個(gè)微撞擊流模塊的銜接處，通過墊圈密封；在每個(gè)模塊的進(jìn)料通道端部設(shè)有環(huán)形凹槽，出口端出設(shè)有凸起結(jié)構(gòu)，凸起與凹槽依次配合連接，墊圈設(shè)置在該凹槽內(nèi)。