本發(fā)明涉及用于快速分子級混合的高效反應器。

背景技術：

根據(jù)混合尺度的不同，混合可以分為宏觀混合、介觀混合和微觀混合。微觀混合屬于分子級別的混合，其混合程度的好壞直接對目標產(chǎn)物的收率和產(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)生重要的影響。

對于一些混合過程比較敏感的快速競爭反應，微觀混合的好壞直接影響最終產(chǎn)品的收率。比如氮偶合反應，光氣化反應，硝化反應等。專利US 4851571、WO 2009/002900 A2、CN101708438A、CN104496851A、CN104496852A、CN204125404U、CN104402766A、CN204125405U、CN201791525U、CN101612547A和CN101716486A中都公開了幾種用于快速競爭反應的反應器，特別適用于制備甲苯二異氰酸酯。所述的專利技術應用于快速競爭反應時都能起到一個較好的強化效果，然而原料在進入到高度湍動區(qū)(超重力的旋轉(zhuǎn)填料和高剪切的剪切間隙)之前，雖經(jīng)過撞擊，但在非高度湍動區(qū)(進口區(qū)域)仍存在混合不均的可能性，會降低目標產(chǎn)物的收率和產(chǎn)品的質(zhì)量。另一方面，微通道反應器應用于有固體生成的快速反應時，由于通道狹窄，容易發(fā)生堵塞，也需要進一步的完善。

微觀混合對材料的制備產(chǎn)生重要的影響，混合的好壞直接影響材料的品質(zhì)。例如，碳酸鈣的制備過程。文石型碳酸鈣是一種新型的填充材料，具有高的力學性能、良好的表面光潔度以及優(yōu)良的加工流動性等優(yōu)點，受到廣泛的關注。實用新型專利CN1100067和CN100537421C中公開的用于制備輕質(zhì)碳酸鈣的方法，只獲得普通碳酸鈣，附加值較低。該制備工藝需要進一步的優(yōu)化與完善。

微觀混合對納米材料的制備能夠產(chǎn)生重要的影響。正極材料是鋰離子電池的核心，其中磷酸鐵鋰作為一種最有前景的正極材料受到越來越多的關注。磷酸鐵鋰前驅(qū)體的制備過程中，微觀混合程度的好壞能夠很大程度決定納米材料的尺寸和晶形。

因此，綜合考慮以上幾方面，實現(xiàn)分子級別的快速混合將對目標產(chǎn)物的收率和產(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)生重要的影響，因此有必要進一步的設計和優(yōu)化反應器，開發(fā)能夠?qū)崿F(xiàn)快速分子級混合的高效反應器。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種用于快速分子級混合的高效反應器。

本發(fā)明的第二個目的是提供第二種用于快速分子級混合的高效反應器。

本發(fā)明的技術方案如下：

一種用于快速分子級混合的高效反應器，包括圓筒狀外殼7、轉(zhuǎn)子3、定子5和主傳動軸6，在圓筒狀外殼上設置有出料口8，圓筒狀外殼端壁11的中部貫穿設置有第一進料管1，第一級轉(zhuǎn)子基座9和第一級最內(nèi)圈轉(zhuǎn)子齒2的內(nèi)部為中空結(jié)構，第一級最內(nèi)圈轉(zhuǎn)子齒2的中空空間與第一級轉(zhuǎn)子基座9的中空空間連通，第一級轉(zhuǎn)子基座中部設置有進料接管12，進料接管12與第一進料管1位于圓筒狀外殼內(nèi)的末端通過軸封4連接，第一級最內(nèi)圈轉(zhuǎn)子齒2上設置有出料孔13，在圓筒狀外殼端壁11上、環(huán)繞第一進料管設置有第二進料管10。

采用此種反應器，可以在第一級定轉(zhuǎn)子間形成均勻的物料面分布，縮短混合距離，加快分子級混合。

另一種用于快速分子級混合的高效反應器，包括圓筒狀外殼27、轉(zhuǎn)子23、定子25和主傳動軸26，在圓筒狀外殼上設置有出料口28，圓筒狀外殼端壁31的中部貫穿設置有第一進料管21，第一級轉(zhuǎn)子基座29和第一級最內(nèi)圈轉(zhuǎn)子齒22的內(nèi)部為中空結(jié)構，第一級最內(nèi)圈轉(zhuǎn)子齒22的中空空間與第一級轉(zhuǎn)子基座29的中空空間連通，第一級轉(zhuǎn)子基座中部設置有進料接管32，進料接管32與第一進料管21位于圓筒狀外殼內(nèi)的末端通過軸封24連接，第一級最內(nèi)圈轉(zhuǎn)子齒22上設置有第一出料孔33；圓筒狀外殼端壁31和第一級最內(nèi)圈定子齒30為中空結(jié)構，圓筒狀外殼端壁31的中空空間與第一級最內(nèi)圈定子齒的中空空間連通，第二進料管20設置在圓筒狀外殼端壁31上，與圓筒狀外殼端壁31的中空空間連通，第一級最內(nèi)圈定子齒30上設置有第二出料孔35。

通過定子進料與轉(zhuǎn)子進料的高速撞擊，達到更快的分子級混合。

使用本發(fā)明的用于快速分子級混合的高效反應器，能夠有效地實現(xiàn)物料的快速分子級均勻混合，一方面，特別適用于一些快速反應，有效地提高目標產(chǎn)物的收率和質(zhì)量；另一方面，能夠用于材料的制備過程，特別是納米材料的制備，有效地控制反應結(jié)晶過程。本發(fā)明的反應器加工簡單，設備投資費用低。

附圖說明

圖1為用于快速分子級混合的高效反應器結(jié)構示意圖。

圖2為圖1反應器中一種第一級最內(nèi)圈轉(zhuǎn)子齒和次內(nèi)圈轉(zhuǎn)子齒示意圖。

圖3為圖1反應器中另一種第一級最內(nèi)圈轉(zhuǎn)子齒和次內(nèi)圈轉(zhuǎn)子齒示意圖。

圖4為第二種用于快速分子級混合的高效反應器結(jié)構示意圖。

圖5為圖4反應器一種第一級最內(nèi)圈轉(zhuǎn)子齒和次內(nèi)圈轉(zhuǎn)子齒示意圖。

圖6為圖4反應器中另一種第一級最內(nèi)圈轉(zhuǎn)子齒和次內(nèi)圈轉(zhuǎn)子齒示意圖。

圖7為圖4反應器中一種第一級最內(nèi)圈定子齒和次內(nèi)圈定子齒示意圖。

圖8為圖4反應器中另一種第一級最內(nèi)圈定子齒和次內(nèi)圈定子齒示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的說明。

一種用于快速分子級混合的高效反應器，見圖1、圖2和圖3，包括圓筒狀外殼7、轉(zhuǎn)子3、定子5和主傳動軸6，在圓筒狀外殼上設置有出料口8，圓筒狀外殼端壁11的中部貫穿設置有第一進料管1，第一級轉(zhuǎn)子基座9和第一級最內(nèi)圈轉(zhuǎn)子齒2的內(nèi)部為中空結(jié)構，第一級最內(nèi)圈轉(zhuǎn)子齒2的中空空間與第一級轉(zhuǎn)子基座9的中空空間連通，第一級轉(zhuǎn)子基座中部設置有進料接管12，進料接管12與第一進料管1位于圓筒狀外殼內(nèi)的末端通過軸封4連接，第一級最內(nèi)圈轉(zhuǎn)子齒2上設置有出料孔13，在圓筒狀外殼端壁11上、環(huán)繞第一進料管設置有第二進料管10。

所述出料孔13的孔結(jié)構可以為圓形孔(圖2)、線形孔(圖3)或其他形式的孔型。

所述出料孔13可以為單孔結(jié)構(圖2和圖3)或者是多孔結(jié)構。

采用所述孔結(jié)構可以在第一級定轉(zhuǎn)子間形成均勻的物料面分布，縮短混合距離，加快分子級混合。

每個出料口的物料流速為1～30m/s。

另一種用于快速分子級混合的高效反應器，見圖4、圖5、圖6、圖7和圖8，包括圓筒狀外殼27、轉(zhuǎn)子23、定子25和主傳動軸26，在圓筒狀外殼上設置有出料口28，圓筒狀外殼端壁31的中部貫穿設置有第一進料管21，第一級轉(zhuǎn)子基座29和第一級最內(nèi)圈轉(zhuǎn)子齒22的內(nèi)部為中空結(jié)構，第一級最內(nèi)圈轉(zhuǎn)子齒22的中空空間與第一級轉(zhuǎn)子基座29的中空空間連通，第一級轉(zhuǎn)子基座中部設置有進料接管32，進料接管32與第一進料管21位于圓筒狀外殼內(nèi)的末端通過軸封24連接，第一級最內(nèi)圈轉(zhuǎn)子齒22上設置有第一出料孔33；圓筒狀外殼端壁31和第一級最內(nèi)圈定子齒30為中空結(jié)構，圓筒狀外殼端壁31的中空空間與第一級最內(nèi)圈定子齒的中空空間連通，第二進料管20設置在圓筒狀外殼端壁31上，與圓筒狀外殼端壁31的中空空間連通，第一級最內(nèi)圈定子齒30上設置有第二出料孔35。

所述第一出料孔33的孔結(jié)構可以為圓形孔(圖5)、線形孔(圖6)或其他形狀的孔型。

所述第一出料孔33可以為單孔結(jié)構(圖5和圖6)或者是多孔結(jié)構。

所述第二出料孔35的孔結(jié)構可以為圓形孔(圖7)、線形孔(圖8)或其他形狀的孔型。

所述第二出料孔35可以為單孔結(jié)構(圖7和圖8)或者是多孔結(jié)構。

采用所述孔結(jié)構可以使定子進料與轉(zhuǎn)子進料進行高速撞擊，達到更快的分子級混合

每個出料口的物料流速為1～30m/s。