CN103933919A - 一种用于化工行业物料换热反应的反应釜式加热系统 - Google Patents

Abstract

一种用于化工行业物料换热反应的反应釜式加热系统，包括反应釜本体及设置于其内部的多层布置的加热装置和搅拌装置，所述加热装置和搅拌装置间隔布置，反应釜本体下部或底部设置出料装置，上部设置充气与布料装置，反应釜本体内部设置多个温度测量装置，每个温度测量装置对应一个加热装置，布置于加热装置与搅拌装置之间，本发明具有原料加工要求低、反应环境好、生产效率高、运行可靠性好、反应时间可控、易清理、便于观测等优点。

Description

一种用于化工行业物料换热反应的反应釜式加热系统

技术领域

本发明属于物料换热反应技术领域，特别涉及一种用于化工行业物料换热反应的反应釜式加热系统。

背景技术

粉煤灰是燃煤锅炉随烟气排出的固体废弃物，它是煤在高温燃烧时杂质熔融，经过骤冷而形成的玻璃态固体微粒。粉煤灰主要化学成分为Al₂O₃和SiO₂，两者之和达80%以上。综合利用粉煤灰，提取氧化铝，是一种二次资源的高附加值利用。该项研究目前已经从理论和实验研究，转向中试和工业化试验研究，但可用于工业化生产的技术路线仍非常有限。

碱焙烧法因工艺简单，在工业化应用上取得了一定的进展，但因其固有的缺陷致使整个工艺有不成熟的或者不经济的地方，使得生产难以为继；酸浸取法因其对设备耐腐要求高，投资成本巨大，一直处于理论和实验室阶段的研究，工业化之路还比较漫长；而反应相对温和、渣量也可以得到控制的硫酸铵法还没有实现工业化生产，主要是该工艺一直无法解决硫酸铵与粉煤灰混合焙烧生成硫酸铝或硫酸铝铵生成率不高问题：硫酸铵、硫酸铝铵的熔点较低，反应过程中很快形成熔融状态，而且硫酸铵还易分解，分解后将无法与粉煤灰中Al₂O₃进行反应，造成Al₂O₃的提取率不高。因此，如何能够较好的解决硫酸铵与粉煤灰焙烧问题，才是硫酸铵法工业化之路的关键。

在之前的1MW_th循环流化床燃烧试验台进行硫酸铵法提取氧化铝的试验研究，研究结果表明：硫酸铵法提取氧化铝采用流态化焙烧有利于物料传热均匀，反应更快，但在试验台条件下，物料进入炉膛5分钟后，全部被惰性介质磨碎，物料在炉内下部停留时间较短，无法满足焙烧时间的要求，进而导致提取率也较低。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于化工行业物料换热反应的反应釜式加热系统，具有原料加工要求低、反应环境好、生产效率高、运行可靠性好、反应时间可控、易清理、便于观测等优点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种用于化工行业物料换热反应的反应釜式加热系统，包括反应釜本体4及设置于其内部的多层布置的加热装置3和搅拌装置2，所述加热装置3和搅拌装置2间隔布置，反应釜本体4下部或底部设置出料装置17，上部设置充气与布料装置6，反应釜本体4内部设置多个温度测量装置16，每个温度测量装置16对应一个加热装置3，位于加热装置3与搅拌装置2之间。

所述加热装置3为导热油加热装置，由盘管组成，通过导热油加热；或者，所述加热装置3为电加热。

所述搅拌装置2由一个驱动杆连接多个与其垂直的搅拌杆组成，相邻的搅拌杆之间布置一个加热装置3。

所述搅拌杆为桨叶式，搅拌装置2整体为可拆卸结构，驱动杆的两端均有轴承11；驱动杆下部轴承也可以由圆形或锥形限位槽替代。

所述搅拌装置2为分段温控结合多阶式搅拌装置。

所述多个加热装置3分别独立设置温控器，根据相应的温度测量装置16的检测数据对每个加热装置3的加热量独立控制。

所述反应釜本体4上设置有保温层5，控制搅拌装置2的搅拌电机9设置于保温层5之外，搅拌电机9通过固定装置12固定，其输出通过联轴器10和轴承11连接搅拌装置2。

所述反应釜本体4的下部或底部设置有排污装置1，上部设置有排气阀14，侧面设置有窥视装置15，所述窥视装置15为双层玻璃结构，多层设置，相应布置于加热装置3的上方，搅拌装置2的下方。

所述反应釜本体4的顶部连接吸收或回收装置13，并通过给料装置7连接原料仓8，排气阀14设置于吸收或回收装置13与反应釜本体4的连接通道上。

所述给料装置7为星形给料器或混合给料器；所述原料仓8为单仓式或多仓式。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本工艺采用分段温控结合多阶式搅拌装置，可拆卸式，搅拌装置两端采用轴承或限位槽固定，实现良好的反应环境，方便安装维护，并提高搅拌装置长期使用的可靠性。

2)搅拌装置的电机布置在反应釜保温层外部，可有效防止电机超温。

3)反应釜下部或底部布置出料阀，底部布置排污阀，可灵活调节反应物料的停留时间；并方便反应釜的清理。

4)窥视装置采用双层玻璃结构，避免装置内局部物料固化而影响装置的使用。

5)反应釜上部或顶部设置排气口，以排出反应过程中产生的气体，若气体有用或有害，则可设置回收或吸收装置进行回收或吸收。

综上所述，本工艺具有原料加工要求低、反应环境好、生产效率高、运行可靠性好、反应时间可控、易清理、便于观测等优点。

附图说明

图1为本发明的系统示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。

如图1所示，本发明为一种用于化工行业物料换热反应的反应釜式加热系统，主要包括反应釜本体4及其内部分层布置的加热装置3、搅拌装置2和温度测量装置16，同时还包括反应釜本体4下部或底部的排污装置1和出料装置17，反应釜本体4上部的充气与布料装置6、吸收或回收装置13、给料装置7、原料仓8等，反应釜本体4侧面的窥视装置15等。

其中，加热装置3和搅拌装置2间隔布置，使得反应釜内温度均匀。加热装置3为导热油加热装置，由盘管组成，通过导热油加热；或者，加热装置3为电加热。每个温度测量装置16位于一个加热装置3的下方，搅拌装置2的上方，并分别设置温控器，以实现分段控温，满足反应釜内物料反应对温度的不同需求。为方便安装维护，搅拌装置2整体为可拆卸结构，驱动杆的两端均有轴承11，提高搅拌装置长期使用的系统运行的可靠性。搅拌装置2可由一个驱动杆连接多个与其垂直的搅拌杆组成，便安装维护，搅拌杆型式可以为桨叶式。相邻的搅拌杆之间布置一个加热装置3。搅拌装置2为分段温控结合多阶式搅拌装置，可实现良好的反应环境。

为有效防止电机超温，反应釜本体4上设置有保温层5，控制搅拌装置2的搅拌电机9设置于保温层5之外，搅拌电机9通过固定装置12固定，其输出通过联轴器10和轴承11连接搅拌装置2。排污装置1可方便反应釜的清理，其上设置有排污阀。出料装置17带有出料阀，可灵活调节反应物料的停留时间。窥视装置15为双层玻璃结构，可防止窥视装置局部物料不流动固化而导致装置无法使用问题的出现。窥视装置15为多层设置，相应布置于加热装置3的上方，搅拌装置2的下方，以便于观察物料在不同阶段的反应状态。同时，反应釜本体4沿竖直方向布置一排观察孔，可方便监视物料反应过程。

给料装置7可实现给料连续、可控，反应釜本体4顶部的排气口通过排气阀14控制，可排出反应过程中产生的气体，若气体有用或有害，则可设置回收或吸收装置进行回收或吸收。

本发明的工作原理是：存储于原料仓8的物料由给料装置7送入反应釜内后，立即被周围的加热装置3加热，同时在搅拌装置2的扰动下，逐渐融入反应釜内维持的反应物料中；物料在反应釜内经过一定时间的反应，通过反应釜下部的出料装置17排出反应釜外，反应时间可通过出料装置17进行控制。反应釜内良好的反应环境由分段间隔布置的加热装置3和多阶式搅拌装置2来实现：加热装置3分段布置并设置独立的温控器，搅拌装置2为可拆卸结构，方便安装维护。搅拌装置2两端均有轴承11，以增加系统运行的可靠性；加热装置3可以为电加热、导热油加热，但不限制于此两种型式；给料装置7可以为星形给料器、混合给料器等，同时配套的原料仓8可以为单仓式，也可以为多仓式，根据具体工艺要求选择；窥视装置15为双层玻璃结构，可防止窥视装置局部物料不流动固化而导致窥视装置无法使用情况的出现；窥视装置15采用多层布置，以便于观察物料在不同阶段的反应状态；充气与布料装置6可以作为布料风给入口，也可以作为反应所需催化剂给入口，满足多种工艺要求；排污装置1布置在反应釜本体4底部，以便进行反应釜的清理。因而，本工艺具有原料加工要求低、反应环境好、生产效率高、运行可靠性好、反应时间可控、易清理、便于观测等优点。

以上对本发明的一个实例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所做出的变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种用于化工行业物料换热反应的反应釜式加热系统，包括反应釜本体（4）及设置于其内部的多层布置的加热装置（3）和搅拌装置（2），其特征在于，所述加热装置（3）和搅拌装置（2）间隔布置，反应釜本体（4）下部或底部设置出料装置（17），上部设置充气与布料装置（6），反应釜本体（4）内部设置多个温度测量装置（16），每个温度测量装置（16）对应一个加热装置（3），位于加热装置（3）与搅拌装置（2）之间。

2.根据权利要求1所述的用于化工行业物料换热反应的反应釜式加热系统，其特征在于，所述加热装置（3）为导热油加热装置，由盘管组成，通过导热油加热；或者，所述加热装置（3）为电加热。

3.根据权利要求1所述的用于化工行业物料换热反应的反应釜式加热系统，其特征在于，所述搅拌装置（2）由一个驱动杆连接多个与其垂直的搅拌杆组成，相邻的搅拌杆之间布置一个加热装置（3）。

4.根据权利要求3所述的用于化工行业物料换热反应的反应釜式加热系统，其特征在于，所述搅拌杆为桨叶式，搅拌装置（2）整体为可拆卸结构，驱动杆的两端均为轴承（11），或者以圆形或锥形限位槽替代驱动杆下部的轴承。

5.根据权利要求1所述的用于化工行业物料换热反应的反应釜式加热系统，其特征在于，所述搅拌装置（2）为分段温控结合多阶式搅拌装置。

6.根据权利要求1所述的用于化工行业物料换热反应的反应釜式加热系统，其特征在于，所述多个加热装置（3）分别独立设置温控器，根据相应的温度测量装置（16）的检测数据对每个加热装置（3）的加热量独立控制。

7.根据权利要求1所述的用于化工行业物料换热反应的反应釜式加热系统，其特征在于，所述反应釜本体（4）上设置有保温层（5），控制搅拌装置（2）的搅拌电机（9）设置于保温层（5）之外，搅拌电机（9）通过固定装置（12）固定，其输出通过联轴器（10）和轴承（11）连接搅拌装置（2）。

8.根据权利要求1所述的用于化工行业物料换热反应的反应釜式加热系统，其特征在于，所述反应釜本体（4）的下部或底部设置有排污装置（1），上部设置有排气阀（14），侧面设置有窥视装置（15），所述窥视装置（15）为双层玻璃结构，多层设置，相应布置于加热装置（3）的上方，搅拌装置（2）的下方。

9.根据权利要求8所述的用于化工行业物料换热反应的反应釜式加热系统，其特征在于，所述反应釜本体（4）的顶部通过给料装置（7）连接原料仓（8），排气阀（14）设置于吸收或回收装置（13）与反应釜本体（4）的连接通道上。

10.根据权利要求1所述的用于化工行业物料换热反应的反应釜式加热系统，其特征在于，所述给料装置（7）为星形给料器或混合给料器；所述原料仓（8）为单仓式或多仓式。