反應器的製造方法

2023-05-25 23:02:41

反應器的製造方法
【專利摘要】本發明提供了一種反應器，包括：設置在反應器的罐體（8）內部的氣體分布器（17），氣體分布器（17）位於罐體（8）底部並與罐體（8）的內部底壁相間隔，其中，氣體分布器（17）的氣體進口（21）設置於罐體（8）的側壁處。本發明的目的在於提供一種可以使待反應物進行充分反應的反應器。
【專利說明】反應器

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種反應器，特別地，涉及一種通過二氧化碳法生產白炭黑的反應器。

【背景技術】
[0002]二氧化碳法生產的白炭黑(B卩，沉澱二氧化矽產品)是一種新的白炭黑生產工藝。採用純度較高的二氧化碳氣體和水玻璃進行反應，並通過蒸汽加熱升溫來生產各種不同型號的白炭黑。目前一噸白炭黑需要消耗約1.2噸水玻璃，一般生產過程中消耗的是濃度為25?35%的液體娃酸鈉。
[0003]二氧化碳法生產二氧化娃的反應器一般為攪拌鼓泡爸式反應器,二氧化碳和水玻璃之間為氣液相反應，通過攪拌器將反應物混合均勻。但是如果反應器中二氧化碳氣體分布不均，會影響最終的產品品質。


【發明內容】

[0004]針對相關技術中存在的問題，本發明的目的在於提供一種可以使待反應物進行充分反應的反應器。
[0005]為實現上述目的，本發明提供了一種反應器，包括:設置在反應器的罐體內部的氣體分布器，氣體分布器位於罐體底部並與罐體的內部底壁相間隔，其中，氣體分布器的氣體進口設置於罐體的側壁處。
[0006]根據本發明，反應器還包括:伸入罐體的攪拌軸,其中，攪拌軸劃分成連接軸段和位於罐體內部的攪拌軸段，連接軸段連接有電動機，攪拌軸段固定有攪拌葉片。
[0007]根據本發明，氣體分布器表面開設有氣孔，氣孔朝向罐體的內部底壁。
[0008]根據本發明，反應器還包括:夾套，夾套為由第一套部和第二套部構成的整體件，其中，第一套部包覆罐體的外部底壁，第二套部包覆罐體的外周壁，其中，夾套的載熱介質進口開設於第一套部，夾套的載熱介質出口開設於第二套部。
[0009]根據本發明，罐體與夾套之間的空間設置有螺旋導流板，其中，螺旋導流板沿相反於攪拌軸的旋轉方向螺旋盤繞於上述空間中，並將載熱介質進口與載熱介質出口連通。
[0010]根據本發明，罐體頂部開設有進料口，罐體的外部底壁開設有出料口。
[0011]根據本發明，罐體的頂部還開設有排氣口。
[0012]根據本發明，攪拌軸的連接軸段和攪拌軸段通過聯軸器相連接。
[0013]根據本發明，電動機與攪拌軸的連接軸段之間還連接有減速機。
[0014]根據本發明，減速機通過機架固定於罐體的外側頂部，其中，機架與罐體的外側頂部之間設置有密封件，攪拌軸的連接軸段從外部貫穿密封件伸入罐體。
[0015]本發明的有益技術效果在於:
[0016](I)在本發明的反應器中，由於其罐體內部底部設置有氣體分布器，氣體分布器可以將諸如二氧化碳的氣體注入至罐體中，以與罐體中的反應液進行充分反應和混合，從而可以製得品質更高的白炭黑產品。
[0017](2)進一步，在氣體分布器對反應器中進行注氣以促進反應器中待反應物反應的同時,罐體內部的攪拌軸帶動攪拌葉片在對待反應物進行攪拌，因此可以使得待反應物混合更加均勻，進一步促進了二氧化碳氣體和罐體中反應液的充分反應。
[0018](3)此外，氣體分布器表面開設的氣孔朝向罐體的內部底壁，在反應器中進行反應時，反應液的流向是從罐體頂部進入然後流至罐體底部，經攪拌葉片攪拌後再從罐體底部回流至罐體頂部。即，反應液在罐體中是以一種沿攪拌軸軸向流動的方式與二氧化碳反應。所以氣體分布器開設的氣孔方向是與反應液的流向一致的，因此增加了反應器中待反應物濃度的均一性，即，反應液與二氧化碳以接近全混流的狀態在反應器中反應，可以進一步提聞白炭黑廣品的品質。
[0019](4)另外，反應器罐體的外部底壁和外周壁包覆有夾套，夾套內可以注入諸如蒸汽或導熱油的載熱介質，從而對整個罐體進行加熱升溫。這種整體包覆罐體外部的夾套結構加熱升溫效果更好，可以促進反應器內的反應。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發明反應器的結構示意圖。

【具體實施方式】
[0021]現參照附圖描述本發明的反應器。圖1示出的是反應器的結構示意圖，其包括設置在反應器罐體8內部的氣體分布器17,氣體分布器17位於罐體8底部並與罐體8的內部底壁相間隔。另外，氣體分布器17的氣體進口 21設置於罐體8的側壁處。進一步，氣體分布器17可以將諸如二氧化碳的氣體注入至罐體8中，以與罐體8中的反應液進行充分反應和混合，從而可以製得品質更聞的白炭黑廣品。
[0022]繼續參照圖1，本發明的反應器還包括伸入罐體8的攪拌軸10，攪拌軸10被劃分成連接軸段和位於罐體8內部的攪拌軸段。其中，連接軸段連接有電動機1，攪拌軸段固定有攪拌葉片15。
[0023]在氣體分布器17對反應器中進行注氣以促進反應器中待反應物(例如可以是二氧化碳氣體和作為反應液的液體矽酸鈉)反應的同時，罐體8內部的攪拌軸10帶動攪拌葉片15在對待反應物進行攪拌，因此可以使得待反應物混合更加均勻，進一步促進了諸如二氧化碳氣體和罐體中反應液的充分反應。
[0024]更具體地，氣體分布器17的表面還開設有用於使得衝入氣體分布器17的二氧化碳氣體排放至罐體8內的氣孔，氣孔朝向罐體8的內部底壁開設。
[0025]在反應器中進行反應時，反應液的流向是從罐體8頂部進入然後流至罐體8底部，經攪拌葉片15攪拌後再從罐體8底部回流至罐體8頂部。即，反應液在罐體8中是以一種沿攪拌軸10軸向流動的方式與二氧化碳反應。所以氣體分布器17開設的氣孔方向是與反應液的流向一致的，因此增加了反應器中待反應物濃度的均一性，即，反應液與二氧化碳以接近全混流的狀態在反應器中反應，可以進一步提高白炭黑產品的品質。優選地，氣體分布器17與最下部的攪拌葉片15之間的距離，為該最下部的攪拌葉片15與罐體8內部底壁之間距離的1/4?1/3。在此距離範圍內時，反應器中待反應物濃度的均一性最佳。當然應當理解，以上距離的範圍可以根據具體使用情況而定，本發明不局限於此。
[0026]進一步，反應器還包括夾套11，夾套11為由第一套部和第二套部構成的整體件。其中，第一套部包覆罐體8的外部底壁，第二套部包覆罐體8的外周壁。而夾套11的載熱介質進口 20可以開設於第一套部，載熱介質出口 12可以開設於第二套部。換句話說，夾套11的載熱介質進口 20位於罐體8的外部底壁，而夾套11的載熱介質出口 12位於罐體8的外周壁。
[0027]在具體使用中時，可以由夾套11的載熱介質進口 20注入諸如蒸汽或導熱油的載熱介質,從而對整個罐體8進行加熱升溫。這種整體包覆罐體8外部的夾套11的結構加熱升溫效果更好，可以促進反應器內的反應。
[0028]此外，在罐體8與夾套11之間的空間內還可以設有螺旋導流板14，其沿相反於攪拌軸10的旋轉方向L螺旋盤繞於上述空間中，S卩，螺旋導流板14沿方向M盤繞於上述空間中，並且將載熱介質進口 20和載熱介質出口 12連通。
[0029]繼續參照圖1，罐體8的頂部開設有用於注入反應液的進料口 6，罐體8外部底壁開設有用於輸出所製得的白炭黑產品的出料口 19。另外，罐體8頂部還可以開設排氣口 7，在罐體8中未反應的二氧化碳剩餘氣體可以從排氣口 7排出並收集，然後進一步提純後可以再次注入氣體進口 21以進行重複利用。
[0030]可選地，攪拌軸10的連接軸段和攪拌軸段之間可以通過聯軸器9相連接。而電動機I和攪拌軸10的連接軸段之間還可以連接有減速機2。更具體地，減速機2可以通過機架3固定於罐體8的外側頂部，而機架3與罐體8的外側頂部之間可以設置有密封件5。攪拌軸10的連接軸段可以從外部貫穿密封件5並伸入罐體8內。
[0031]在圖1所示的反應器中，罐體8的外側頂部還可以設置人孔4，操作員可以從該人孔4對反應器內部進行監控和檢修。另外，罐體8的內部側壁還可以固定有擋板13，擋板13可以對在罐體8中進行反應的待反應物進行阻擋和導流，以使待反應物在罐體8中流速更加平穩，並且流向更加穩定，從而使待反應物在罐體8中實現充分反應。
[0032]舉例而言在具體使用中，反應開始時首先將一定量的25?35%的液體矽酸鈉由進料口 6注入到反應器的罐體8中，然後打開反應器的攪拌葉片15。此時，由載熱介質進口20注入蒸汽或導熱油來對整個反應器進行加熱升溫。需要指出的是，在一個可選的實施例中，除了利用夾套11來對反應器進行加熱，還可以在罐體8的內部底部再加設一個氣體分布器，利用該氣體分布器可以向罐體8內通入用於加熱的蒸汽從而來對反應器加熱。當然應當理解，對反應器進行加熱的方式可以根據具體使用情況而定，本發明並不局限於此。
[0033]當反應器加熱至72°C?80°C (優選為74°C?78°C)時，將純度40%以上的二氧化碳氣體引入反應器中，二氧化碳氣體通過氣體分布器11形成大量細小氣泡，並由氣孔排入罐體8，在攪拌葉片15的強制攪拌作用下，細小氣泡會被打碎成更為細小的氣泡，通過這種方式二氧化碳氣泡和液體矽酸鈉之間的接觸面積更大，從而使得反應更均一、快速。然後，在反應器中發生如下反應:
[0034]nSi02 X Na2CHCO2=nS12 I +Na2CO3
[0035]反應後的白炭黑成品從出料口 19排出，在罐體8中未反應的二氧化碳剩餘氣體可以從排氣口 7排出並收集，然後進一步提純後可以再次注入氣體進口 21以進行重複利用。
[0036]以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種反應器，其特徵在於，包括: 設置在所述反應器的罐體(8)內部的氣體分布器(17)，所述氣體分布器(17)位於所述罐體(8)底部並與所述罐體(8)的內部底壁相間隔， 其中，所述氣體分布器(17)的氣體進口(21)設置於所述罐體(8)的側壁處。
2.根據權利要求1所述的反應器，其特徵在於，還包括: 伸入所述罐體(8)的攪拌軸(10)， 其中，所述攪拌軸(10)劃分成連接軸段和位於所述罐體(8)內部的攪拌軸段，所述連接軸段連接有電動機(I )，所述攪拌軸段固定有攪拌葉片(15)。
3.根據權利要求1所述的反應器，其特徵在於， 所述氣體分布器(17)表面開設有氣孔，所述氣孔朝向所述罐體(8)的所述內部底壁。
4.根據權利要求3所述的反應器，其特徵在於，還包括: 夾套(11 )，所述夾套(11)為由第一套部和第二套部構成的整體件， 其中，所述第一套部包覆所述罐體(8)的外部底壁，所述第二套部包覆所述罐體(8)的外周壁， 其中，所述夾套(11)的載熱介質進口( 20 )開設於所述第一套部，所述夾套(11)的載熱介質出口( 12)開設於所述第二套部。
5.根據權利要求4所述的反應器，其特徵在於， 所述罐體(8 )與所述夾套(11)之間的空間設置有螺旋導流板(14 )， 其中，所述螺旋導流板(14)沿相反於所述攪拌軸(10)的旋轉方向(L)螺旋盤繞於所述空間中，並將所述載熱介質進口(20)與所述載熱介質出口(12)連通。
6.根據權利要求3所述的反應器，其特徵在於， 所述罐體(8)頂部開設有進料口(6)，所述罐體(8)的所述外部底壁開設有出料口(19)。
7.根據權利要求3所述的反應器，其特徵在於， 所述罐體(8)的頂部還開設有排氣口(7)。
8.根據權利要求3所述的反應器，其特徵在於， 所述攪拌軸(10)的所述連接軸段和所述攪拌軸段通過聯軸器(9)相連接。
9.根據權利要求3所述的反應器，其特徵在於， 所述電動機(I)與所述攪拌軸(10)的所述連接軸段之間還連接有減速機(2)。
10.根據權利要求9所述的反應器，其特徵在於， 所述減速機(2)通過機架(3)固定於所述罐體(8)的外側頂部， 其中，所述機架(3)與所述罐體(8)的外側頂部之間設置有密封件(5)，所述攪拌軸(10)的所述連接軸段從外部貫穿所述密封件(5)伸入所述罐體(8)。
【文檔編號】C01B33/113GK104370288SQ201310358439
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2013年8月15日 優先權日:2013年8月15日
【發明者】王永慶, 闕偉東, 初亮 申請人:確成矽化學股份有限公司