CN104445179A - 一种石墨提纯设备、工艺气体分流装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工艺气体分流装置，包括马弗(22)、设置于所述马弗(22)底部的分流盘(24)及安装于所述分流盘(24)上的分流管(23)，所述分流管(23)位于所述分流盘(24)上部，所述分流盘(24)与所述马弗(22)底部区域围成进气腔(25)，所述进气腔(25)上具有进气口(26)，且所述进气腔(25)与所述分流管(23)连通，所述分流管(23)上具有气孔(21)。本发明还公开了一种工艺气体分流方法。该工艺气体分流装置及方法有效地解决了石墨提纯过程中工艺气体在反应区域分布不均匀的问题。本发明还公开了一种包括上述工艺气体分流装置的石墨提纯设备。

Description

一种石墨提纯设备、工艺气体分流装置及方法

技术领域

本发明涉及石墨提纯设备技术领域，特别是涉及一种工艺气体分流装置及方法。此外，本发明还涉及一种包括上述工艺气体分流装置的石墨提纯设备。

背景技术

石墨材料广泛应用于能源、环保、信息、交通、国防等新技术领域，对石墨材料的纯度提出了更高的要求。目前，通过石墨和工艺气体反应进行石墨提纯，比如，采用氯气作为工艺气体，通过氯气与物料中的高沸点金属杂质在设定的温度下发生化学反应，生成低沸点的氯化物，从而杂质被气化排出，以达到石墨提纯的目的。石墨提纯处理过程中，待提纯的石墨粉料充满整个马弗所围成的反应区，因此提纯处理过程中，通入设备的工艺气体的在反应区域内的分布均匀程度，直接影响石墨提纯效果。

现有技术中，工艺气体自马弗底部的进气管通入反应区内部，并向上流动，在流动的过程中，与待处理石墨粉料接触，发生纯化反应，未参与反应的气体和纯化反应生成的尾气从马弗上部的出气管排出。但是，由于石墨粉料充满整个反应区，工艺气体在反应区的均匀扩散阻力较大，增加了工艺气体在反应区分布不均匀的可能性。

综上所述，如何有效地解决石墨提纯过程中工艺气体在反应区域分布不均匀的问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种工艺气体分流装置及方法，有效地解决了石墨提纯过程中工艺气体在反应区域分布不均匀的问题；本发明的另一目的是提供一种包括上述工艺气体分流装置的石墨提纯设备。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种工艺气体分流装置，包括马弗、设置于所述马弗底部的分流盘及安装于所述分流盘上的分流管，所述分流管位于所述分流盘上部，所述分流盘与所述马弗底部区域围成进气腔，所述进气腔上具有进气口，且所述进气腔与所述分流管连通，所述分流管上具有气孔。

优选地，所述分流盘上具有用于分流的气道。

优选地，所述马弗和分流盘均为圆柱形，所述气道的数量为多个，所述分流盘的轴线处具有一个气道，其余所述气道均匀的分布于所述分流盘的第一中心圆上。

优选地，所述气孔的数量为多个，且多个所述气孔沿着所述分流管的轴向分层排布，且每层上具有多个所述气孔。

优选地，所述分流管的数量为多个，多个所述分流管均匀的分布于所述分流盘的第二中心圆上，且所述第二中心圆位于所述分流盘的轴线与所述第一中心圆之间。

优选地，所述分流盘与所述分流管之间通过螺纹连接。

优选地，所述分流管的顶端封闭，具体通过螺帽封口。

本发明还提供一种石墨提纯设备，包括工艺气体分流装置、与所述工艺气体分流装置上部连接的进料装置及与所述工艺气体分流装置下部连接的出料装置，所述工艺气体分流装置具体为上述任一项所述的工艺气体分流装置。

本发明还提供一种使用上述任一项所述的工艺气体分流装置的工艺气体分流方法，包括如下步骤：

1)往所述进气腔内通入工艺气体；

2)所述工艺气体沿所述分流管的气孔进入所述马弗上部。

优选地，所述工艺气体还沿所述分流盘上的气道进入所述马弗上部。

本发明所提供的工艺气体分流装置，包括马弗、分流盘及分流管，石墨提纯设备的工艺气体分流装置，也就是石墨纯化反应区，是由马弗围成的，马弗围成的腔体底部设置有分流盘，分流管安装于分流盘上，分流盘将马弗分割成上部和下部，分流管位于分流盘上部，分流盘与马弗底部区域围成进气腔，进气腔上具有进气口，工艺气体从进气口进入进气腔，且进气腔与分流管连通，进而工艺气体进入分流管，分流管上具有气孔，工艺气体从气孔出来进入马弗上部。

本发明所提供的工艺气体分流装置，分流管纵向分布于马弗上部，且分流管上具有纵向分布的气孔，工艺气体自马弗底部的进气腔沿分流管向上流动，进入马弗上部。在纵向方向上，反应区域内的分流管上开设有气孔，工艺气体从气孔排出，气孔相比于进气口位置提高，也就是反应区域内的进气口位置升高，可以缩短工艺气体的流动行程；并且，工艺气体在向上流动的过程中沿分流管流动，不与待处理的石墨粉料接触，受到的阻力较小，在纵向方向上，工艺气体在整个反应区内可以较均匀的扩散，使工艺气体分布更加均匀，提高了反应区内工艺气体分布的均匀性。

本发明还提供一种石墨提纯设备，包括工艺气体分流装置、与工艺气体分流装置上部连接的进料装置及与工艺气体分流装置下部连接的出料装置，该工艺气体分流装置具体为上述任一种工艺气体分流装置。由于上述的工艺气体分流装置具有上述技术效果，具有该工艺气体分流装置的石墨提纯设备也应具有相应的技术效果。

本发明还提供一种工艺气体分流方法。由于上述的工艺气体分流装置具有上述技术效果，则对应该装置的方法也应具有相应的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中一种具体实施方式所提供的石墨提纯设备的结构示意图；

图2为图1中工艺气体分流装置的结构示意图。

附图中标记如下：

1-炉壳、2-工艺气体分流装置、3-电阻加热装置、21-气孔、22-马弗、23-分流管、24-分流盘、25-进气腔、26-进气口、27-气道。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种工艺气体分流装置及方法，有效地解决了石墨提纯过程中工艺气体在反应区域分布不均匀的问题；本发明的另一核心是提供一种包括上述工艺气体分流装置的石墨提纯设备。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1和图2，图1为本发明中一种具体实施方式所提供的石墨提纯设备的结构示意图；图2为图1中工艺气体分流装置的结构示意图。

在一种具体实施方式中，本发明所提供的工艺气体分流装置，包括马弗22、分流盘24及分流管23，石墨提纯设备包括炉壳1、工艺气体分流装置2及电阻加热装置3，工艺气体分流装置2是石墨纯化反应区，是由马弗22围成的，马弗22上部连接进料装置，下部连接出料装置。马弗22围成的腔体底部设置有分流盘24，分流盘24将马弗22分割成上部和下部，分流管23安装于分流盘24上，分流管23位于分流盘24上部，分流盘24与马弗22底部区域围成进气腔25，进气腔25上具有进气口26，工艺气体从进气口26进入进气腔25，且进气腔25与分流管23连通，进而工艺气体进入分流管23，分流管23上具有气孔21，工艺气体从气孔21出来进入马弗22上部。石墨提纯处理过程中，待提纯的石墨粉料充满整个马弗22所围成的反应区，分流管23纵向分布于马弗22上部，且分流管23上具有纵向分布的气孔21，工艺气体自马弗22底部的进气腔25沿分流管23向上流动，进入马弗22上部。工艺气体与待处理石墨粉料接触，发生纯化反应，未参与反应的气体和纯化反应生成的尾气从马弗22上部的出气管排出。需要说明的是，这里及以下所说的工艺气体包括氯气、氮气或氩气等。

本发明所提供的工艺气体分流装置，在纵向方向上，反应区域内的分流管23上开设有气孔21，工艺气体从气孔21排出，气孔21相比于进气口26位置提高，也就是反应区域内的进气口26位置升高，可以缩短工艺气体的流动行程；并且，工艺气体在向上流动的过程中沿分流管23流动，不与待处理的石墨粉料接触，受到的阻力较小，在纵向方向上，工艺气体在整个反应区内可以较均匀的扩散，使工艺气体分布更加均匀，提高了反应区内工艺气体分布的均匀性。

上述工艺气体分流装置仅是一种优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据实际需要做出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式，分流盘24上具有用于分流的气道27。分流盘24将马弗22分割为两部分，下部分为进气腔25，进气腔25的进气口26可以开设于进气腔25的侧面上，当然，还可以开设于马弗22的底端面上。分流盘24相当于分隔板，工艺气体不能穿过分流盘24而进入马弗22上部，工艺气体聚集在进气腔25里，并较均匀的分布于整个进气腔25内。分流盘24上开设气道27，气道27具有分流作用，工艺气体可以顺着气道27进入马弗22上部，优选地，气道27设置于分流盘24的中心部位，在满足要求的情况下，气道27的面积可以尽可能大，覆盖较大的区域面积，使进气腔25内的工艺气体经气道27尽量均匀的进入马弗22的上部区域。在横向方向上，保证工艺气体较均匀的扩散，使整个反应区内均匀充满工艺气体，提高了反应区内工艺气体分布的均匀性。

在上述具体实施方式的基础上，本领域技术人员可以根据具体场合的不同，对工艺气体分流装置进行若干改变，马弗22和分流盘24均为圆柱形，气道27的数量为多个，分流盘24的轴线处具有一个气道27，其余气道27均匀的分布于分流盘24的第一中心圆上。马弗22和分流盘24均为圆柱形，圆柱形加工简便，并且圆柱形的分流盘24上可以开设多个气道27，沿轴线方向上可以开设一个气道27，此气道27的孔径可以相比于其它的大些，轴线处的气道27位于中心位置，向周边流动的距离最近，受到的阻力最小。优选地，其余气道27可以均匀的分布于分流盘24的第一中心圆上，需要解释的是，这里所说的第一中心圆指的是以轴线为中心的圆，具体第一中心圆的直径大小不做进一步限制，可以根据实际情况而定，第一中心圆上的多个气道27可以均匀分布，也可以不均匀分布。总之，分流盘24上开设的多个气道27，进气腔25内的工艺气体经这些气道27进入马弗22的上部区域，起分流作用的气道27可以保证工艺气体尽量均匀的进入马弗22上部，在反应区内减少工艺气体死角，在横向方向上，保证工艺气体在整个反应区内可以较均匀的扩散，使工艺气体分布更加均匀，提高反应区内工艺气体分布的均匀性。

显然，在这种思想的指导下，本领域的技术人员可以根据具体场合的不同对上述具体实施方式中的气孔21进行若干改变，气孔21的数量为多个，且多个气孔21沿着分流管23的轴向分层排布，且每层上具有多个气孔21。分流管23上开设多个气孔21，多个气孔21沿着分流管23的轴向分层排布，可以均匀分布，也可以不均匀分布。由于分流盘24上具有气道27，工艺气体较易通入分流盘24上部，因此，在靠近分流盘24的位置可以开设较少数量的气孔21，在远离分流盘24的位置可以开设较多数量的气孔21，使距离分流盘24远近位置不同的反应区内工艺气体分布较均匀。优选地，每层上可以具有多个气孔21，多个气孔21朝向不同的方向，使同一高度不同方向处的反应区内工艺气体分布较均匀。气孔21的具体数量与大小不做进一步要求，可以根据具体应用情况自行设定。

需要特别指出的是，本发明所提供的工艺气体分流装置不应被限制于此种情形，分流管23的数量为多个，多个分流管23均匀的分布于分流盘24的第二中心圆上，且第二中心圆位于分流盘24的轴线与第一中心圆之间。分流管23的数量不受限制，可以根据实际应用情况而定，分流管23的数量可以为多个，多个分流管23均匀的分布于分流盘24的第二中心圆上，可以使沿分流管23进入反应区的工艺气体横向分布较均匀。当然，均匀分布是一种优选地实施方式，并不是唯一的，也可以不均匀，第二中心圆位于分流盘24的轴线与第一中心圆之间。为了使整个反应区内工艺气体分布更加均匀，可以在第一中心圆外侧设置分流管23，增大分流管23的覆盖面积。分流管23的高度可以尽可能高，优选地，靠近马弗22顶端面，此时可以保证反应区上部具有与下部相当的工艺气体，能够与上部的石墨充分反应。

为了进一步优化上述技术方案，分流盘24与分流管23之间通过螺纹连接。分流盘24上具有螺纹孔，分流管23的连接端上具有外螺纹，分流盘24与分流管23之间通过螺纹连接，此时连接方式，易于实现两者的连接，并且连接方式较简单。当然，还可以采用其它的连接方式，比如，在分流盘24上开设通孔，分流管23与分流管23之间通过粘结剂连接，由于可能实现的方式较多，这里就不再一一举例说明。

本发明所提供的工艺气体分流装置，在其它部件不改变的情况下，分流管23的顶端封闭，具体通过螺帽封口。分流管23顶端封闭，可以避免分流管23内向上的气流对加热区上部的物料造成大的扰动，具体的，可以用螺帽封口，还可以使用其它适宜的方式封装，当然，分流管23的顶端可以没有开口，固有密封，只有底端具有开口。

基于上述实施例中提供的工艺气体分流装置，本发明还提供了一种石墨提纯设备，该石墨提纯设备包括工艺气体分流装置、与工艺气体分流装置上部连接的进料装置及与工艺气体分流装置下部连接的出料装置，其中工艺气体分流装置为上述实施例中任意一种工艺气体分流装置。由于该石墨提纯设备采用了上述实施例中的工艺气体分流装置，所以该石墨提纯设备的有益效果请参考上述实施例。

在一种具体实施方式中，本发明所提供的使用上述任一项的工艺气体分流装置的工艺气体分流方法，包括如下步骤：

1)往进气腔25内通入工艺气体；

2)工艺气体沿分流管23的气孔21进入马弗22上部。

在石墨提纯过程中，可以先关闭出料装置，石墨物料从进料装置进入反应区，待物料装满反应区，关闭进料装置。从进气口26向进气腔25内通入工艺气体，也就是向反应区内通入工艺气体，工艺气体沿分流管23的气孔21向反应区上部流动，最终未参与反应的工艺气体和纯化反应生成的尾气沿出气口排出。纯化反应结束后，打开出料装置，卸料，关闭出料装置，此时完成此批物料的提纯，进入下一批物料的纯化处理。

此工艺气体分流方法，分流效果好，能显著提高工艺气体在反应区域的均匀性，保证石墨提纯效果。

除了分流管23分流以外，本发明所提供的另一创造性思想在于，工艺气体还沿分流盘24上的气道27进入马弗22上部。工艺气体不能穿过分流盘24进入马弗22上部，工艺气体聚集在进气腔25里，并较均匀的分布于整个进气腔25内。分流盘24上开设气道27，气道27可以有多个，且均匀分布，沿气道27进入马弗22上部的工艺气体分布也较具有。气道27具有分流作用，工艺气体可以顺着气道27进入马弗22上部，在横向方向上，保证工艺气体在整个反应区内可以较均匀的扩散，使工艺气体分布更加均匀，提高了反应区内工艺气体分布的均匀性。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种工艺气体分流装置，其特征在于，包括马弗(22)、设置于所述马弗(22)底部的分流盘(24)及安装于所述分流盘(24)上的分流管(23)，所述分流管(23)位于所述分流盘(24)上部，所述分流盘(24)与所述马弗(22)底部区域围成进气腔(25)，所述进气腔(25)上具有进气口(26)，且所述进气腔(25)与所述分流管(23)连通，所述分流管(23)上具有气孔(21)。

2.根据权利要求1所述的工艺气体分流装置，其特征在于，所述分流盘(24)上具有用于分流的气道(27)。

3.根据权利要求2所述的工艺气体分流装置，其特征在于，所述马弗(22)和分流盘(24)均为圆柱形，所述气道(27)的数量为多个，所述分流盘(24)的轴线处具有一个气道(27)，其余所述气道(27)均匀的分布于所述分流盘(24)的第一中心圆上。

4.根据权利要求3所述的工艺气体分流装置，其特征在于，所述气孔(21)的数量为多个，且多个所述气孔(21)沿着所述分流管(23)的轴向分层排布，且每层上具有多个所述气孔(21)。

5.根据权利要求4所述的工艺气体分流装置，其特征在于，所述分流管(23)的数量为多个，多个所述分流管(23)均匀的分布于所述分流盘(24)的第二中心圆上，且所述第二中心圆位于所述分流盘(24)的轴线与所述第一中心圆之间。

6.根据权利要求1至5任一项所述的工艺气体分流装置，其特征在于，所述分流盘(24)与所述分流管(23)之间通过螺纹连接。

7.根据权利要求1至5任一项所述的工艺气体分流装置，其特征在于，所述分流管(23)的顶端封闭，具体通过螺帽封口。

8.一种石墨提纯设备，包括工艺气体分流装置、与所述工艺气体分流装置上部连接的进料装置及与所述工艺气体分流装置下部连接的出料装置，其特征在于，所述工艺气体分流装置具体为权利要求1至7任一项所述的工艺气体分流装置。

9.一种使用权利要求1-7中任一项所述的工艺气体分流装置的工艺气体分流方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)往所述进气腔(25)内通入工艺气体；

2)所述工艺气体沿所述分流管(23)的气孔(21)进入所述马弗(22)上部。

10.根据权利要求9所述的工艺气体分流方法，其特征在于，所述工艺气体还沿所述分流盘(24)上的气道(27)进入所述马弗(22)上部。