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CN110860262A - 一种高粘物料的热质传递及反应装置 - Google Patents

一种高粘物料的热质传递及反应装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种高粘物料热质传递及反应装置，涉及物料换热设备及反应器领域。所述高粘物料传质装置包括：可产生用于加热的磁力场的磁力发生器、用于容置物料及安装磁力发生器的夹套壳体、用于传递物质的分散组件和带动所述分散组件转动的空心轴，所述磁力发生器位于所述壳体内部或外部，所述磁力发生器上、下或左、右对向安装。本发明产生的有益效果包括：加热功率高，传热效率高，缩短物料停留时间，加热均匀，操作的安全性能，并且大大减少了物料的结焦。

Description

一种高粘物料的热质传递及反应装置
技术领域
本发明涉及高粘物料热质传递及反应设备领域，具体的说涉及一种采用磁力场作用实现强化髙粘物料热质传递及反应的装置。
背景技术
现今化工、医药以及食品加工等工业生产过程中使用的髙粘物料因其具有粘度高、流动性差且物性随温度变化较大（粘温特性）等特性，使得普通蒸发器、换热器及反应器在处理高粘度物料时普遍存在热效率低、停留时间长、设备庞大等问题；因此，一些针对高粘物料的蒸发器、换热器及反应器被源源不断地研发出来，其中主流设备的制造商包括：美国B1awknox、Chemtron、Contro 和 Plandler，瑞士的 Luwa，日本的日立制作所、日商机械、樱制作所、三洋机械，英国Balfour公司，德国BUSS科技公司等。虽然较多品种的设备已经投入生产，但是现有技术所涉及的装置与工艺存在着蒸发器的有效传热面积较小、物料表面更新频率太低、物料蒸发或汽化界面太小、蒸发速度较慢、单位设备体积内产能较低等技术缺陷（现有的装置能够处理的弹性范围较窄，指不能够既可适用于处理较低粘度物料也适用于较高粘度物料）；此外，已有的装置及技术难以处理百万厘泊以上的超粘稠物料。因此，提供一种具有较好的处理效果、有较宽的粘度范围和百万厘泊以上的超粘稠物料的高粘度物料传质装置尤为重要。
发明内容
本发明的目的是提供一种传热面积大、热质传递速度快、处理物料弹性范围广、加热功率高且加热均匀的高粘物料传质装置。
为实现本发明的技术目的，提出以下技术方案：
一种高粘物料的传质装置，包括可产生用于加热的磁力场的磁力发生器、用于容置物料及安装磁力发生器的壳体、进行传质的分散组件和带动所述分散组件转动的空心轴，所述分散组件含有一种或多种金属。
优选地，所述壳体为夹套壳体，所述壳体上设有一真空泵接口。
优选地，所述壳体上部设有物料进口，下端开口部分为物料出口。
优选地，所述空心轴竖向设置于所述壳体的中心位置，上端转动连接于所述壳体，下端悬空设置于所述壳体内。
优选地，所述磁力发生器位于所述壳体内部或外部，所述磁力发生器对向设置，当所述磁力发生器为上、下对向安装与空心轴垂直设置时，一侧的磁力发生器分为两部分对称安装于所述空心管两侧，另一侧磁力发生器支撑于与所述壳体内部连接的支撑架上。
优选地，所述磁力发生器为超导磁场发生器，所述超导磁场发生器产生磁力场，所述分散组件转动切割磁感线产生热能，进行超导感应加热。
优选地，所述超导感应加热可与红外加热、电加热一种或多种加热方式相结合。
优选地，所述分散组件为网状结构，由空心管、换热板及翅片管的一种或多种构成。
优选地，所述夹套壳体上设有夹套循环液进口和夹套循环液出口。
本发明的技术原理如下：物料由所述壳体物料进口注入装置，流经所述塔柱状分散组件内侧，含有金属成分的所述分散组件旋转过程中一方面切割磁力线产生热能，另一方面产生离心力将物料从所述分散组件外层甩出，物料被甩出后有所述壳体容纳收集后从所述物料出口流出。
本发明产生的有益效果如下：本发明大大增加了设备的有效传热面积，缩短了物料在设备中的停留时间、加快了蒸发速率、减少了物料的结焦现象；尤其是，采用超导感应加热，增加了传热效率、提高了加热功率，具有突出的节能省电性能，且油、电分离安全性提高，拓宽了装置可处理的物料的粘度范围。
附图说明
图1为实施例一的结构示意图；
图2为实施例二的结构示意图；
其中，1为磁力发生器，2为壳体，3为分散组件，4为空心轴，5为真空泵接口，6为物料进口，7为物料出口，8为夹套循环液进口，9为夹套循环液出口，10为支撑架。
具体实施例
本发明公开了一种高粘度物料的传质装置；下面结合本发明实例中的附图对本发明技术方案的具体实例进行清楚、完整地描述。
一种高粘物料的传质装置主要包括：磁力发生器1、密封夹套壳体2、分散组件3和空心轴4等，图1和图2分别为在不同位置安装磁力发生器时装置的结构示意图。
实施例1
如图1所示，一种高粘物料的传质装置，包括可产生用于加热的磁力场的磁力发生器1、用于容置物料及安装磁力发生器的壳体2、进行传质的分散组件3和带动所述分散组件转动的空心轴4，所述分散组件含有金属。所述壳体为夹套壳体，上部设有物料进口6，下端开口部分为物料出口7，还设有一真空泵接口5，夹套循环液进口8和夹套循环液出口9。所述空心轴竖向设置于所述壳体的中心位置，上端转动连接于所述壳体，下端悬空设置在壳体2内。所述磁力发生器位于所述壳体内部，所述磁力发生器左右对向设置。
物料由所述壳体上端物料进口6注入装置，流经所述塔柱状分散组件内层，含有金属成分的所述分散组件旋转过程中一方面切割磁力线产生热能，另一方面产生离心力将物料从所述分散组件3的管网管壁外层甩出，物料被甩出后由所述壳体2容置收集后从物料出口7流出。
本实施例以高粘流体黄原胶溶液为试验介质，加热介质为导热油。质量浓度为5.0%黄原胶水溶液经物料进口注入塔柱状管网内侧的空心管外表面，在离心力的作用下，在空心管外表面形成超薄液膜和超细液丝液滴，充分换热后在壳体底部富集后流出。加热介质为120℃导热油从上部空心轴注入，经多层管网后从下部空心轴流出。试验介质的初始进口温度为25℃，出口温度为60℃。
对照实施例1
保持试验物料、加热介质及试验条件等条件不变的情况下，将普通刮板式薄膜蒸发器的试验结果作为参照组。
本实施例可使有效传热面积至少提高3倍以上、停留时间缩短一倍以上，使得物料表面更新频率大大增加、物料蒸发或汽化界面太小、传热速率提高一倍以上、单位设备体积内产能提高2倍以上。
实施例2
如图2所示，一种高粘物料的传质装置，包括可产生用于加热的磁力场的磁力发生器1、用于容置物料及安装磁力发生器的壳体2、进行传质的分散组件3和带动所述分散组件转动的空心轴4，所述分散组件含有金属。所述壳体为夹套壳体，上部设有物料进口6，下端开口部分为物料出口7，还设有一真空泵接口5，夹套循环液进口8和夹套循环液出口9。所述空心轴竖向设置于所述壳体的中心位置，上端转动连接于所述壳体，下端悬空设置在壳体2内。
所述磁力发生器位于所述壳体内部，所述磁力发生器上下对向设置，上端的磁力发生器分为两部分对称安装于所述空心管两侧，下端的磁力发生器安装于与所述壳体内部连接的支撑架10上。
本实施例与实施例一的区别在于，本实施例各层管网的空心轴采用翅片管，加热介质为350℃导热油从上部空心轴注入，经多层管网后从下部空心轴流出。将双酚A醚酐（BPA-DA），4,4'-二氨基二苯醚和邻苯二甲酸酐粉碎后预热至熔融状态，经物料进口注入塔柱状管网内侧，在离心力的作用下由内侧往外侧流动，流动的同时与导热油进行充分换热并反应，甩出的物料在壳体富集后采用螺杆泵输送回入口进行循环，最终产品PEI达到要求后，切换接口后挤出。
对照实施例2
保持试验物料、加热介质及试验条件等条件不变的情况下，将普通搅拌反应器的试验结果作为参照组。
本实施例可使有效传热面积至少提高10倍以上、停留时间为原来的1/10，使得物料表面更新频率大大增加、物料蒸发或汽化界面太小、传热速率提高5倍以上、单位设备体积内产能提高2倍以上。
实施例3
本实施例以麦芽糖为试验物料，加热介质为热水，对麦芽糖进行浓缩。试验介质的初始温度为25℃，出口的温度为80℃，温升为55℃，采用真空操作，压力为500Pa。本实例的其它结构与实施例1相同。
对照实施例3
保持试验物料、加热介质及试验条件等条件不变的情况下，将普通刮板式薄膜蒸发器的试验结果作为参照组,本实施例可使有效传热面积至少提高5倍以上、停留时间为原来的1/20，使得物料表面更新频率大大增加、物料蒸发或汽化界面太小、传热速率提高3倍以上、单位设备体积内产能提高5倍以上。
需要说明的是，实施例1~3和参照例的对比结果均表明，对比实施例中均出现了不同程度的结焦现象，而在本发明的实施例1~3中结焦现象得到了大大缓解。
表1 实施例与对应对比实施例的比较结果
Figure DEST_PATH_IMAGE002
实施例与对应对比实施例的试验结果对比效果如表1所示，表明本发明的上述实施例表明，与现有装置相比，可处理数百万厘泊乃至千万厘泊以上的超粘稠物料。采用本发明单位体积内的有效传热面积至少提高3倍以上，停留时间缩短一倍以上，使得物料表面更新频率大大增加、物料蒸发或汽化界面太小、蒸发速度提高一倍以上，单位设备体积内产能提高一倍以上，并且大大减少了物料结焦现象。

Claims (9)

1.一种高粘物料的传质装置，其特征在于：包括可产生用于加热的磁力场的磁力发生器（1）、用于容置物料及安装磁力发生器的壳体（2）、进行传质的分散组件（3）和带动所述分散组件转动的空心轴（4），所述分散组件含有一种或多种金属。
2.根据权利要求1所述一种高粘物料的传质装置，其特征在于：所述壳体为夹套壳体，所述壳体上设有一真空泵接口（5）。
3.根据权利要求2所述一种高粘物料的传质装置，其特征在于：所述壳体上部设有物料进口（6），下端开口部分为物料出口（7）。
4.根据权利要求1所述一种高粘物料的传质装置，其特征在于：所述空心轴竖向设置于所述壳体的中心位置，上端转动连接于所述壳体，下端悬空设置于所述壳体内。
5.根据权利要求1所述一种高粘物料的传质装置，其特征在于：所述磁力发生器位于所述壳体内部或外部，所述磁力发生器对向设置，当所述磁力发生器为上、下对向安装与空心轴垂直设置时，一侧的磁力发生器分为两部分对称安装于所述空心管两侧，另一侧磁力发生器安装于与所述壳体内部连接的支撑架（10）上。
6.根据权利要求1所述一种高粘物料的传质装置，其特征在于：所述磁力发生器为超导磁场发生器。
7.根据权利要求1所述一种高粘物料的传质装置，其特征在于：所述壳体上还安装有红外加热器、电加热器中的一种。
8.根据权利要求1所述一种高粘物料的传质装置，其特征在于：所述分散组件为网状结构。
9.根据权利要求5所述一种高粘物料的传质装置，其特征在于：所述夹套壳体上设有夹套循环液进口（8）和夹套循环液出口（9）。
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