一種氣固反應釜的製作方法

2023-07-05 06:31:41 2

專利名稱：一種氣固反應釜的製作方法
技術領域：
本發明涉及在固定容器內具有旋轉攪拌裝置的混合機，更具體地說，是一種用於氣固反應的反應釜。
CN2376327Y公開了一種帶有整體擋板的攪拌容器，該容器本體內側壁間隔設置有與容器本體一體成型的搪玻璃擋板，且所述擋板沿本體內側壁圓周均勻布置。
CN2149962Y披露了一種帶折流板的搪玻璃反應罐，該反應罐罐體的內壁設有兩層或三層折流板，且每層折流板均沿圓周方向均勻布置。該反應罐可提高物料混合的均勻度，使混合時間縮短。
綜上所述，現有技術中尚未涉及可連續操作的密閉式的氣固反應釜。
本發明所提供的反應釜主要包括以下部件反應釜主體12、固體加料口3、尾氣排出口4、攪拌軸5、攪拌槳葉6、錐臺型固體卸料器7、倒錐型氣體分布器8、螺杆輸送機9、氣封滑閥10以及擋板11；其中，反應釜主體12的上部為圓桶狀，下部呈圓錐狀；反應釜頂部設有固體物料加料口3和尾氣排出口4；攪拌軸5垂直設置並位於反應釜的中心軸線上，攪拌槳槳葉6固定在攪拌軸上；反應釜的內壁設置一層或多層擋板11；錐臺型固體卸料器7位於反應釜的下部；倒錐型氣體分布器8位於錐臺型固體卸料器7的下端面中間，該分布器的錐面上均勻開孔；反應釜的底部與螺杆輸送機9相連通，氣封滑閥10設置在螺杆輸送機的卸料管上。
與現有技術相比，本發明的有益效果主要體現在以下方面1、本發明所提供的反應釜氣固兩相逆向流動，並伴以適當的攪拌，可改善傳質條件，使反應物料得到充分利用，提高設備工作效率，減輕勞動強度。假設固體物料中的A組分和氣體物料中的B組分是主要的反應物，在反應釜頂端A組分濃度為最大值而B組分濃度達到最低，而在倒錐型氣體分布器附近，A組分的濃度逐漸減少到最低，此時B組分的濃度則是最高值，因此，對於整個反應釜，反應的推動力沿軸向是幾乎相等的，這種反應形式使反應更加均勻，物料利用率和設備空間利用率都比較高。適當的攪拌可以破碎倒錐型氣體分布器噴出的反應氣體在床層內形成的氣泡，也可以防止那些顆粒分布不均、流動性較差的固體在流動過程中的架橋現象。
2、本發明所採用的倒錐型氣體分布器呈360°給出反應氣體，在反應釜底部使氣體分布更均勻。
3、本發明通過調整錐臺型卸料器與倒錐型氣體分布器之間的縫隙可以調整反應物料的停留時間，從而達到控制反應時間的目的。此外，錐臺型卸料器可使倒錐型氣體分布器更好地分散氣體，使氣體能沿徑向均勻分布，減少氣體分布和固體卸料的死區，同時延緩固體滑落速度，延長固體物料的停留時間。
4、反應過程中，會有少量氣體隨固體夾帶出料，另外，由於氣體向上運動壓降較大，因此，會有部分氣體向下走短路隨固體排出，為了封住這部分氣體，本發明在出料口設置了氣封滑閥，在出料的同時可以封住氣體。這樣不僅有效地減少了物料損失，還可以避免溢出的氣體物料對人員以及環境的汙染。
5、本發明採用折葉或翼式攪拌系統，在氣固反應中伴以攪拌能有效改善氣體分布，減少架橋現象，從而使反應更均勻。
6、本發明在氣固反應釜內設置一層或多層擋板。攪拌槳葉轉動時，與擋板形成剪切力，可打碎反應釜內的氣泡，並防止固體物料架橋，使氣固兩相充分混合。
圖2是本發明所提供反應釜的A-A視圖。
本發明所提供的氣固反應釜的主體12由上部的圓桶和下部的圓錐兩部分組成，這兩部分可以是焊接在一起的，也可以在加工過程中一次鑄造成型。該反應釜的高徑比為1∶1～5，優選1∶2～4。該反應釜的圓錐部分的底角為45～120°，優選60～115°。
在反應釜頂部設有固體物料加料口3和尾氣排出口4。加料口3可以和撓性輸送機相連，定量加入固體物料。為防止加料時揚塵，可在加料口下遊設置進料管，並將進料管插入到固體床層內部。排出口4與尾氣風機相連，排出反應後的氣體，也可以使反應釜內略呈副壓，以減少氣體洩漏。
反應釜頂部還可設有攪拌馬達1和減速箱2，用以帶動反應釜內的攪拌軸5以及固定在攪拌軸上的攪拌槳葉6。攪拌軸最好垂直設置並位於反應釜的中心軸線上。攪拌槳葉6可以是折葉式，也可以是翼式。槳葉的直徑和反應釜內徑比為0.400～0.625；折葉與水平方向的夾角為5～45°；攪拌槳的轉速最好是連續可調。
在反應釜的內壁設置一層或多層擋板11，優選兩層或三層；擋板11的設置應不影響攪拌槳葉的轉動。每層擋板包括2～8片擋板片，優選4～6片，且各擋板片在同一水平面上沿圓周方向均勻布置。
在反應釜的下部設有錐臺型固體卸料器7。該固體卸料器的上端面可焊接或鉸接在反應釜圓柱部分內側，上端面的外徑與反應釜圓柱部分的內徑相同；該固體卸料器的下端面與反應釜的圓柱部分和圓錐部分的結合面在同一水平面上，下端面的直徑與反應釜內徑之比為0.05～0.80；該錐臺型固體卸料器的圓臺底角為30～60°。
倒錐型氣體分布器8位於錐臺型固體卸料器7的下端面中間，該分布器的下端面直徑和反應釜內徑之比為0.05～0.20，錐頂角度為30～120°；該分布器的錐面上均勻開孔，開孔面積與錐面面積之比為1∶2～10；該分布器可在反應釜底部呈360°分布氣體。該分布器的垂直高度可在一定範圍內沿反應釜的中心軸向進行調節，從而改變倒錐型氣體分布器和錐臺型固體卸料器之間的間隙、調節反應後固體物料的質量流率。
在該反應釜的底部與螺杆輸送機9相連通，螺杆輸送機的卸料管上安裝有氣封滑閥10。氣封滑閥10的轉動閥芯一般由8～12個葉片組成，閥芯的直徑和卸料管的直徑比為1.0～1.5，閥芯的轉動由馬達帶動，其轉速可根據出料量決定。
本發明所提供氣固反應釜的工作流程如下如

圖1所示，固體物料通過加料口3進入該反應釜內，氣體物料經倒錐型氣體分布器8在該反應釜的底部均勻分散。上述固體物料和氣體物料在反應釜內相互混合，並進行所需要的反應。攪拌馬達帶動攪拌軸和攪拌槳葉在反應釜內旋轉，以促進上述兩股物料的充分混合。反應後的物料通過倒錐型氣體分布器和錐臺型固體卸料器之間的間隙後進一步下行，並最終進入螺杆輸送機9中。外部電機帶動螺杆輸送機內部螺杆轉動，反應後的固體物料經螺杆輸送機送至卸料管，並由卸料管卸出。卸料管上的氣封滑閥10使得氣體物料不會與固體物料一道由卸料管卸出。
下面的實施例將對本發明予以進一步的說明，但本發明並不因此而受到任何限制。
實施例1本實施例說明採用本發明所提供的反應釜進行氣固反應，可以得到較為理想的反應效率。
按照本發明的描述製造一臺氣固反應釜。反應釜的圓桶部分高度為1.0m，直徑為0.3m；圓桶部分的高度為1.0m，圓錐部分的高度為0.15m；倒錐型氣體分布器頂角60°，端面直徑0.03m，開孔率為20％；錐臺型固體卸料器底角45°，下端面直徑0.22m；攪拌槳採用單層翼型兩葉槳葉，槳葉長度為0.08m，操作時轉速控制在5～10rpm。安裝時倒錐型氣體分布器的端面和錐臺型固體卸料器的下端面在同一平面上；採用單螺杆輸送機，出口氣封滑閥為8葉滑閥。
參與反應的固體物料為乾燥後的Y型分子篩，氣體物料為乾燥空氣和SiCl4的混合物，其中，乾燥空氣作為載體，SiCl4的加量為等量反應。反應時從反應釜的頂部以每分鐘2kg的速度加料，氣體從底部噴入，取尾氣進行分析未能檢出SiCl4，對產品進行分析，完全符合工藝要求。經過計算，該反應釜的反應效率約為1700kg/hr·m3，物料的平均停留時間14分鐘。
對比例1本對比例說明採用現有的氣固反應釜進行實施例1所述氣固反應時的反應效率。
一臺工業裝置，其基本構造為圓桶型，水平放置，圓桶中間安裝有軸，通過馬達帶動軸的運轉可以使反應釜旋轉。圓桶直徑1.5m，長度2.0m，裝料量200kg，反應為間歇操作。通入等量SiCl4氣體後，旋轉反應釜2小時後出料。
通過分析，產品符合工藝要求，且在釜內氣體中未能檢出SiCl4。通過計算，該反應釜的反應效率為56.6kg/hr·m3。
權利要求
1.一種氣固反應釜，其特徵在於該反應釜主要包括以下部件反應釜主體(12)、固體加料口(3)、尾氣排出口(4)、攪拌軸(5)、攪拌槳葉(6)、錐臺型固體卸料器(7)、倒錐型氣體分布器(8)、螺杆輸送機(9)、氣封滑閥(10)以及擋板(11)；其中，反應釜主體(12)的上部為圓桶狀，下部呈圓錐狀；反應釜頂部設有固體物料加料口(3)和尾氣排出口(4)；攪拌軸(5)垂直設置並位於反應釜的中心軸線上，攪拌槳葉(6)固定在攪拌軸上；反應釜的內壁設置一層或多層擋板(11)；錐臺型固體卸料器(7)位於反應釜的下部；倒錐型氣體分布器(8)位於錐臺型固體卸料器(7)的下端面中間，該分布器的錐面上均勻開孔；反應釜的底部與螺杆輸送機(9)相連通，氣封滑閥(10)設置在螺杆輸送機的卸料管上。
2.按照權利要求1的反應釜，其特徵在於該反應釜的高徑比為1∶1～5，且圓錐部分的底角為45～120°。
3.按照權利要求2的反應釜，其特徵在於該反應釜的高徑比為1∶2～4，且圓錐部分的底角為60～115°。
4.按照權利要求1的反應釜，其特徵在於所述固體加料口(3)的下遊設置進料管，並將進料管插入到固體床層內部。
5.按照權利要求1的反應釜，其特徵在於該反應釜頂部設有與攪拌軸(5)相連接的攪拌馬達(1)和減速箱(2)。
6.按照權利要求1的反應釜，其特徵在於所述攪拌槳葉(6)為折葉式或翼式；槳葉的直徑和反應釜內徑的比值為0.400～0.625。
7.按照權利要求6的反應釜，其特徵在於所述槳葉(6)採用折葉式時，折葉與水平方向的夾角為5～45°。
8.按照權利要求1的反應釜，其特徵在於反應釜的內壁設置兩層或三層擋板(11)；每層擋板包括2～8片擋板片，且各擋板片在同一水平面上沿圓周方向均勻布置。
9.按照權利要求1的反應釜，其特徵在於所述錐臺型固體卸料器(7)的上端面可焊接或鉸接在反應釜圓柱部分內側，上端面的外徑與反應釜圓柱部分的內徑相同；其下端面與反應釜的圓柱部分和圓錐部分的結合面在同一水平面上，下端面的直徑與反應釜內徑之比為0.05～0.80；該錐臺型固體卸料器的圓臺底角為30～60°。
10.按照權利要求1的反應釜，其特徵在於所述倒錐型氣體分布器(8)的下端面直徑和反應釜內徑之比為0.05～0.20，錐頂角度為30～120°；該分布器的開孔面積與錐面面積之比為1∶2～10。
11.按照權利要求1的反應釜，其特徵在於所述氣封滑閥(10)的轉動閥芯一般由8～12個葉片組成，閥芯的直徑和卸料管的直徑比為1.0～1.5。
全文摘要
一種氣固反應釜，主要包括以下部件反應釜主體(12)、固體加料口(3)、尾氣排出口(4)、攪拌軸(5)、攪拌槳葉(6)、錐臺型固體卸料器(7)、倒錐型氣體分布器(8)、螺杆輸送機(9)、氣封滑閥(10)以及擋板(11)；其中，反應釜主體(12)的上部為圓桶狀，下部呈圓錐狀；反應釜頂部設有固體物料加料口(3)和尾氣排出口(4)；攪拌軸(5)垂直設置並位於反應釜的中心軸線上，攪拌槳葉(6)固定在攪拌軸上；反應釜的內壁設置一層或多層擋板(11)；錐臺型固體卸料器(7)位於反應釜的下部；倒錐型氣體分布器(8)位於錐臺型固體卸料器(7)的下端面中間，該分布器的錐面上均勻開孔；反應釜的底部與螺杆輸送機(9)相連通，氣封滑閥(10)設置在螺杆輸送機的卸料管上。
文檔編號B01F3/00GK1448211SQ0211628
公開日2003年10月15日 申請日期2002年3月29日 優先權日2002年3月29日
發明者周健, 田志鴻, 呂廬峰, 李學鋒 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油化工科學研究院