CN102059088A - 一种用于水热合成的旋转反应装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于水热合成分子筛的旋转反应装置，包括安装在座架上的控制系统、电热鼓风箱、置于电热鼓风箱内的侧卧反应釜，所述侧卧反应釜下面设有支承旋转机构，所述支承旋转机构包括驱动机构和两根与所述侧卧反应釜中心线平行的旋转轴，所述两根旋转轴位于所述电热鼓风箱内，所述两根旋转轴上设有两对传动滚轮，所述两对传动滚轮上支承有所述侧卧反应釜，所述两对传动滚轮带动所述侧卧反应釜旋转。本发明反应釜的容积可以做到实验室中试的规模，单釜产量可以达到千克级，适合进行反应釜放大过程水热合成条件的优化及分子筛后续成型工艺的研究；反应釜的搅拌形式适合分子筛的生长。

Description

一种用于水热合成的旋转反应装置

技术领域

本发明属于化工设备领域，涉及一种用于水热合成分子筛的旋转反应装置。

背景技术

分子筛是一类结晶态的硅酸盐、硅铝酸盐或硅铝磷酸盐，以及各种原子取代骨架原子(硅、铝或磷)后形成的改性的硅酸盐、硅铝酸盐或硅铝磷酸盐。由于其具有独特的分子尺寸的孔道和空腔体系，因此具有筛分分子的特性，被广泛用于冶金、化工、电子、石油化工、天然气等工业中。分子筛包括天然分子筛和合成分子筛两种。天然分子筛即沸石，大部分由火山凝灰岩和凝灰质沉积岩在海相或湖相环境中发生反应而形成。目前已发现有1000多种沸石矿，常见的有斜发沸石、丝光沸石、毛沸石和菱沸石等。由于天然分子筛受资源限制，从20世纪50年代开始，开始出现合成分子筛。分子筛常用的合成方法是模拟沸石在自然条件下的生成过程，在一定的温度、压力和原料配比的条件下，生产出具有期望孔道及空腔结构的分子筛产品。分子筛的合成一般都在较高的温度和压力下进行，同时，分子筛的合成是一种特殊的析出、结晶过程，需要在一定强度的搅拌下进行。

工业上分子筛合成常用的设备为高压水热合成釜，常见的结构为立式反应釜，外夹套加热，釜顶设置搅拌器。实验中分子筛研发过程所采用的高压水热釜由于体积很小，一般不进行搅拌。中国专利文献CN2230617Y、CN2032095U、CN1762807A和CN201088917Y给出了几种用于水热合成分子筛的反应釜，可以用于模拟工业高压水热合成装置，获得实验室小试数据。但这几种反应器结构都比较复杂，存在搅拌效果差、维护成本高等一系列问题。同时，这几种反应釜均只能用于小试规模，单批生产的分子筛产品质量局限在克级，很难满足后续分子筛产品成型等工业化研究的需要。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种用于水热合成分子筛的旋转反应装置，该装置搅拌形式适合分子筛生长并且单釜容积可以达到中试规模。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种用于水热合成分子筛的旋转反应装置，包括安装在座架上的控制系统、电热鼓风箱、置于电热鼓风箱内的侧卧反应釜，所述侧卧反应釜下面设有支承旋转机构，所述支承旋转机构包括驱动机构和两根与所述侧卧反应釜中心线平行的旋转轴，所述两根旋转轴位于所述电热鼓风箱内，所述两根旋转轴上设有两对传动滚轮，所述两对传动滚轮上支承有所述侧卧反应釜，所述两对传动滚轮带动所述侧卧反应釜旋转。

所述两根旋转轴中有一根为与所述驱动机构连接的主动轴，另一根为从动轴。

所述侧卧反应釜的外圆周上设有两个限位环，所述两个限位环位于所述两对传动滚轮的内侧。

所述侧卧反应釜在头端和尾端分别设有防撞环。

所述电热鼓风箱安装在所述座架的上面，所述控制系统安装在所述电热鼓风箱的侧面或下面，在所述电热鼓风箱的另一侧面或下面安装所述驱动机构。

本发明具有的优点和积极效果是：

1)反应釜的容积可以做到实验室中试的规模，单釜产量可以达到千克级，适合进行反应釜放大过程水热合成条件的优化及分子筛后续成型工艺的研究。考虑人工装卸的可操作性，反应釜的容积最大可达到50L，一般选择在10L至30L之间。此规模介于实验室小试和工业试验之间，本发明提供了一种在实验室中试规模考察反应放大效应的装置。同时，由于分子筛作为工业催化剂往往需要进一步成型，而成型工艺研究一次需要的分子筛量较大，此规模的反应釜单釜产量恰好满足分子筛后续成型工艺研究所需分子筛的量；

2)反应釜的搅拌形式适合分子筛的生长。分子筛在反应釜内的生长需要缓和的搅拌作用。反应釜在支承旋转轨道的带动下转动，液体在反应釜内形成流动状态，搅拌均匀，无死角和挂壁，有利于分子筛的生长；

3)反应温度控制准确。采用电热鼓风箱作为加热源，在控制系统控温部件的控制下，反应釜温度可以在室温至250摄氏度段任意调节，可以进行程序升温，控温精度可以达到±0.5摄氏度；

4)本发明取消了传统的搅拌器，减少了泄漏点，反应釜最大压力可以达到6.0MPa；

5)结构简单，操作方便，易于维护，成本低。

附图说明

图1为本发明的一种结构示意图；

图2为本发明的另一种结构示意图；

图3为本发明反应釜在支承旋转机构上的俯视图，图中未示出电热鼓风箱；

图4为本发明侧卧反应釜的左视图；

图5为本发明侧卧反应釜的右视图。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参阅图1～图5，本发明一种用于水热合成分子筛的旋转反应装置由反应釜1、电热鼓风箱2、控制系统4、支承旋转机构5和座架6构成。反应釜1侧卧于电热鼓风箱2内的支承旋转机构5上，在支承旋转机构5的带动下转动。电热鼓风箱2置于座架6上，在电热鼓风箱的侧面或下面设有控制系统4，在电热鼓风箱的另一侧面或下面设有支承旋转机构5的驱动机构3。

支承旋转机构5包括驱动机构3和两根与反应釜1的中心线平行的旋转轴，两根旋转轴位于电热鼓风箱2内，其中一根为主动轴13，另一根为从动轴14，主动轴13和从动轴14的两端均设有轴承15，轴承置于座架6上，主动轴13和从动轴14上设有两对传动滚轮16，带动置于其上的反应釜1转动。驱动机构3由电机18和传动皮带17组成，电机18置于座架6上，通过传动皮带17和主动轴13连接。

反应釜1包括反应釜体7、反应釜上盖8、螺栓9、垫片10、防撞环11和限位环12组成，反应釜上盖8通过螺栓9和反应釜体7连接，反应釜上盖8和反应釜体7之间设有垫片10，反应釜体的头部和尾部设有防撞环11，同时反应釜体上还设有两个限位环12，两个限位环12或同时置于两对传动滚轮16的内侧或同时置于两对传动滚轮16的外侧，在本实施例中，两个限位环12同时置于两对传动滚轮16的内侧。防撞环11的作用是保护反应釜体7在装卸及移动的过程中不会因外力撞击而被破坏，限位环12的作用是将反应釜体7支承在支承旋转机构5上，防止其做侧向滑动。

请参见图1，驱动机构3和控制系统4均位于电热鼓风箱2的下侧，这种结构布置的特点是占地面积小，适合反应釜1容积较小的情况下选用；请参见图2，驱动机构3和控制系统4分别位于电热鼓风箱2的两侧，这种结构适合反应釜1容积较大的情况下选用。

本发明的工作原理：

在进行实验时，打开反应釜1上的反应釜上盖8，将适量(通常为反应釜容积的三分之二)的原料加入到反应釜1中后，利用螺栓9将反应釜1密闭好。将密闭好的反应釜1侧卧放于电热鼓风箱2内的支承旋转机构5上，关闭好电热鼓风箱2的门后，在控制系统4上设置好温度和转动频率。开启升温开关，电热鼓风箱2开始运行。按设定好的频率启动电机18，电机18通过传动皮带17带动支承旋转机构5的主动轴13转动，主动轴13通过其上的传动滚轮16带动其上的反应釜1转动。反应釜1在转动的过程中，其内的反应物料随之一起流动，达到搅拌的目的。

反应釜1以滚动的方式对其内的反应物料进行搅拌有利于分子筛的生长。该搅拌方式可以有效消除传统搅拌中存在的涡流和死区，避免传统搅拌桨在反应物料中可能被腐蚀的问题。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于水热合成分子筛的旋转反应装置，包括安装在座架上的控制系统、电热鼓风箱、置于电热鼓风箱内的侧卧反应釜，其特征在于，所述侧卧反应釜下面设有支承旋转机构，所述支承旋转机构包括驱动机构和两根与所述侧卧反应釜中心线平行的旋转轴，所述两根旋转轴位于所述电热鼓风箱内，所述两根旋转轴上设有两对传动滚轮，所述两对传动滚轮上支承有所述侧卧反应釜，所述两对传动滚轮带动所述侧卧反应釜旋转。

2.根据权利要求1所述的用于水热合成分子筛的旋转反应装置，其特征在于，所述两根旋转轴中有一根为与所述驱动机构连接的主动轴，另一根为从动轴。

3.根据权利要求1或2所述的用于水热合成分子筛的旋转反应装置，其特征在于，所述侧卧反应釜的外圆周上设有两个限位环，所述两个限位环位于所述两对传动滚轮的内侧。

4.根据权利要求1或2所述的用于水热合成分子筛的旋转反应装置，其特征在于，所述侧卧反应釜在头端和尾端分别设有防撞环。

5.根据权利要求1所述的用于水热合成分子筛的旋转反应装置，其特征在于，所述电热鼓风箱安装在所述座架的上面，所述控制系统安装在所述电热鼓风箱的侧面或下面，在所述电热鼓风箱的另一侧面或下面安装所述驱动机构。

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