CN110548454A

CN110548454A - 气体分布器

Info

Publication number: CN110548454A
Application number: CN201810536804.1A
Authority: CN
Inventors: 胡永辉
Original assignee: Fengcheng Sanyou Pen Making Technology Co Ltd
Current assignee: Fengcheng Sanyou Pen Making Technology Co Ltd
Priority date: 2018-05-30
Filing date: 2018-05-30
Publication date: 2019-12-10

Abstract

本发明涉及一种气体分布器，具有如下构成：所述的分布器包括进气管、曝气管，所述的曝气管的至少一端与所述的进气管相连通，所述的曝气管包括曝气入口段、与所述的曝气入口段相连接的至少一个曝气弯曲段，所述的曝气管的管壁均匀设置有数个浮阀。采用了本发明的气体分布器，在不改变氧化反应釜主体结构的情况下，可以使空气在反应釜内均匀分布，并在釜底附近形成一圈鼓泡层，增加气液接触面积，延长气液接触时间，提高空气利用效率，尤其适用于碱性紫5BN的氧化料的湿法粉碎，也可用于其他需要粉碎固液混合物的领域。

Description

气体分布器

技术领域

本发明涉及混合技术领域，特别是涉及一种气体分布器。

背景技术

碱性紫5BN （CAS：548629）是三氨基三苯甲烷中氨基的N-甲基取代衍生物，其染色能力强、色光纯净且鲜艳，广泛用于纸张、皮革、动植物纤维等的染色，也可用于制造色淀、油墨以及医药上常用的紫药水（龙胆紫）等。

碱性紫5BN的合成通常以N,N-二甲基苯胺为原料、以硫酸铜为催化剂并以苯酚和水作为反应介质，在氧化剂的作用下，部分二甲基苯胺经过氧化生成甲醛和N-甲基苯胺，再以甲醛的碳为中心碳原子，经过氧化缩合及成盐反应后生成碱性紫粗品。碱性紫粗品经碱化、酸化、盐析、浓缩、干燥等工序除去铜、酚、盐、不溶物等杂质，最终得到成品。在生产工序中，氧化缩合反应是碱性紫5BN生产的关键步骤，氧化料的好坏直接决定产品的色光、纯度、收率等。

碱性紫5BN的合成是一个氧化缩合过程，可以作为氧化剂的包括空气、氧气以及化学氧化剂（如氯酸钾、氯酸钠等）。空气价廉易得、使用安全、清洁，但是因为空气中含氧量较低，氧化反应周期很长，一般需要30h以上才能完成。使用氧气及化学需氧剂可以明显的缩短氧化时间，但是也存在一些问题。例如：专利JP 77-1067807中使用氧气作为氧化剂合成碱性紫产品，氧化时间只需要20h，但是氧气价格较高，长时间的通氧气会消耗大量的氧气进而大幅增加生产成本，此外，由于生产车间存在二甲基苯胺、苯酚等易燃品，长时间的通氧气会带来安全隐患；专利US 2,816,900中使用氯酸钠作为氧化剂，同样成功合成出碱性紫产品，但是氯酸钠作为强氧化剂，储运及使用不便，同时可能会使釜内氧化反应过于剧烈从而引起釜内温度过高。因此，使用空气作为氧化缩合的氧化剂依然是合成碱性紫5BN的优先选择。

以空气作为氧化剂的氧化缩合反应是一个气液反应过程，通常在氧化反应釜中进行，空气由罗茨风机鼓入置于液位之下的进气管，气液接触之后由排气管排出。由于没有空气分布装置，现有氧化反应釜存在以下问题：气体在釜内分布不均，只有进气管管口处气体浓度较高；由于空气以大气泡的形式进入液相，停留时间较短，气液接触时间短；气液接触面积小。这些问题导致空气的利用率较低，氧化反应时间长，例如：专利CN 101381526A使用空气作为氧化剂在无酚条件下生产碱性紫产品，氧化缩合反应时间长达40-45h。氧化时间长会导致生产周期久，生产能耗、人工成本高，严重制约着生产效率。

因此，在上述碱性紫5BN生产过程或其他类似的需要气体反应的生产过程中，存在气体在釜内分布不均，只有进气管管口处气体浓度较高；由于空气以大气泡的形式进入液相，停留时间较短，气液接触时间短；气液接触面积小，导致空气的利用率较低，氧化反应时间长。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供一种用于氧化反应釜中的空气分布装置、提高氧化效率、缩短反应时间，尤其适用于碱性紫5BN生产中的氧化缩合反应，也可用于其他需要曝气的反应釜。该装置在不改变氧化反应釜主体结构的情况下，可以使空气在反应釜内均匀分布，并在釜底附近形成一圈鼓泡层，增加气液接触面积，延长气液接触时间，提高空气利用效率，尤其适用于碱性紫5BN的氧化料的湿法粉碎，也可用于其他需要粉碎固液混合物的领域。

为了实现上述目的，本发明的气体分布器具有如下构成：所述的分布器包括进气管、曝气管，所述的曝气管的至少一端与所述的进气管相连通，所述的曝气管包括曝气入口段、与所述的曝气入口段相连接的至少一个曝气弯曲段，所述的曝气管的管壁均匀设置有数个浮阀。

较佳地，所述的至少一个曝气弯曲段设置成具有数个弯曲单元，所述的弯曲单元包括半圆形弯曲部。

较佳地，所述的一个曝气弯曲段设置有至少两个所述的弯曲单元，在所述的曝气弯曲段之间还设置有直管，所述的半圆形弯曲部的管壁设置有浮阀。

较佳地，所述的曝气管的两端均与所述的进气管相连通形成环形曝气通道。

较佳地，所述的环形曝气通道围成排料孔。

较佳地，所述的曝气入口段为直管状曝气入口段。

较佳地，所述的浮阀包括阀片，所述的阀片均匀设置有定距片，所述的阀片与阀腿相连接，所述的阀腿的端部具有与所述的阀腿的轴向相垂直设置的底脚，使得所述的浮阀限制于阀孔内上下移动。

较佳地，所述的气体分布器设置于反应釜的底部。

本发明还提供了一种反应釜，所述的反应釜的底部设置有所述的气体分布器。

较佳地，所述的气体分布器设置于搅拌轴的下部。

本发明的有益效果具体在于：本发明的空气分布装置可以安装于气体反应釜中，特别地安装于碱性紫5BN的氧化反应釜中，并且不改变原有反应釜的主体结构，在氧化缩合的气液反应过程中，大幅度增加气液接触面积，延长气液接触时间，增强鼓气效率，进而缩短反应时间。在使用时，空气由进口管进入，空气分布器位于釜底部，空气或其他气体经由气体分布器分布以后可以在釜底形成均匀的鼓泡层。半圆形弯曲部可以增加曝气管的长度，并增加釜底中间位置的曝气量，进一步增强气体的均匀分布。环形曝气通道围城封闭的排料孔，反应终点粘稠的物料可以经由排料孔排出至釜底的排料阀。进气时，反应液位于浮阀上方，气体经由浮阀边缘进入液相，与液体充分接触，最后穿过液层排出。底脚与阀腿垂直，浮阀被限制在阀孔内只能上下运动而不能脱离塔板，当气速较大时，阀片被吹起，开度变大，当停止鼓气时，阀片下落，浮阀周边上三个朝下倾斜的定距片与塔板接触，此时开度最小，工作原理如图1所示。同时，浮阀的使用可以阻止粘稠的物料进入倒流进入曝气管，引起管路堵塞。

附图说明

图1为本发明的气体分布器的工作原理示意图。

图2为本发明的气体分布器的结构示意图。

图3为本发明的气体分布器的的浮阀A的局部放大图。

附图标记。

1 进气管。

2 浮阀。

3 焊接处。

4 曝气入口段。

5 半圆形弯曲部。

6 排料孔。

7 直管曝气段。

8 阀片。

9 曝气管。

10 底脚。

11 定距片。

12 阀腿。

A 浮阀。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。

如图1～3所示，所述的分布器包括进气管1、曝气管9，所述的曝气管9的至少一端与所述的进气管1相连通，所述的曝气管9包括曝气入口段4、与所述的曝气入口段4相连接的至少一个曝气弯曲段，所述的曝气管的管壁均匀设置有数个浮阀A。

其中，所述的至少一个曝气弯曲段设置成具有数个弯曲单元，所述的弯曲单元包括半圆形弯曲部5；所述的一个曝气弯曲段设置有至少两个所述的弯曲单元，在所述的曝气弯曲段之间还设置有直管，所述的半圆形弯曲部的管壁设置有浮阀；所述的曝气管的两端均与所述的进气管相连通形成环形曝气通道；所述的环形曝气通道围成排料孔；所述的曝气入口段为直管状曝气入口段

本发明的气体分布器中的曝气管可以设置成的至少一端与所述的进气管相连通，即当曝气管的两端均与进气管相连通形成如图2所示的环形曝气通道，也可以根据需要设置曝气管的一端仅与所述的进气管相连通，而不形成如图2所示的环形曝气通道。

半圆形弯曲部的管壁设置有浮阀。

当形成有环形曝气通道时，环形曝气通道围成的中间区域可用作排料孔。

曝气管可以设置成包括曝气入口段、数个与所述的曝气入口段相连接且相平行的曝气弯曲段。

曝气弯曲段可以设置数个弯曲单元，每个弯曲单元均包括半圆形弯曲部，可以根据反应釜的实际大小和其他需要设置2个、3个、4个或更多个的弯曲单元。

其中，所述的浮阀包括阀片，所述的阀片均匀设置有定距片，所述的阀片与阀腿相连接，所述的阀腿的端部具有与所述的阀腿的轴向相垂直设置的底脚，使得所述的浮阀限制于阀孔内上下移动。

本发明还提供了一种反应釜，所述的反应釜的底部设置有所述的气体分布器。其中，所述的气体分布器设置于搅拌轴的下部。

如图2所示的实施例中，本发明的空气分布装置由进气管、曝气管（包括曝气入口段、曝气弯曲段、直管曝气段）和位于曝气段上面的浮阀组成，在反应釜投料完毕后，空气经由罗茨风机增压后进入进气管，进而流经曝气段并通过位于曝气段上面的浮阀进入液相，在反应釜底形成一层均匀的鼓泡层，发生气液充分接触，为反应釜中的氧化缩合反应源源不断地提供氧气。

所述的浮阀安装于曝气段管路上面的圆形阀孔上面，由阀片、定距片、阀腿和底脚组成，底脚与阀腿垂直，浮阀被限制在阀孔内只能上下运动而不能脱离塔板，当气速较大时，阀片被吹起，开度变大，当停止鼓气时，阀片下落，浮阀周边上三个朝下倾斜的定距片与塔板接触，此时开度最小，浮阀的使用可以阻止粘稠的物料进入倒流进入曝气管，引起管路堵塞。在维持进气压力和流量不变的情况下，安装空气的分布装置的反应釜中氧化缩合时间由原来的的35h缩短至25h左右，碱性紫5BN产品的纯度大于95%。

定距片高度优选地为2～2.0mm；阀腿高度优选地为5～10mm。

进气管设置为直管，与反应釜上封头相连接，采用焊接固定，进气管的长度略高于搅拌轴，进气管入口与罗茨风机相连，空气由罗茨风机增压后进入进气管。

曝气管位于搅拌桨之下，所述的曝气入口段与进气管末端采用焊接，上面开有圆形阀孔，半圆形曝气段顶点处开有圆形阀孔，所述的直管曝气段为空气分布装置末端，与半圆形曝气段采用焊接相连，直管曝气段上面开有圆形阀孔。

所述的浮阀安装于曝气段管路上面的圆形阀孔内，由阀片、定距片、阀腿和底脚组成，所述的阀片由薄钢板冲压而成，所述的三条阀腿装入曝气管阀孔之内，所述的底脚与阀腿垂直，将浮阀限制在浮孔内只能上下运动而不能脱离曝气管。

所述的进气管顶端安装有转子流量计和闸阀，以便于观察和调控进气流量；所述的曝气段置于搅拌桨之下并尽量接近釜底。

本发明的空气分布装置可以安装于气体反应釜中，特别地安装于碱性紫5BN的氧化反应釜中，并且不改变原有反应釜的主体结构，在氧化缩合的气液反应过程中，大幅度增加气液接触面积，延长气液接触时间，增强鼓气效率，进而缩短反应时间。在使用时，空气由进口管进入，空气分布器位于釜底部，空气或其他气体经由气体分布器分布以后可以在釜底形成均匀的鼓泡层。半圆形弯曲部可以增加曝气管的长度，并增加釜底中间位置的曝气量，进一步增强气体的均匀分布。环形曝气通道围城封闭的排料孔，反应终点粘稠的物料可以经由排料孔排出至釜底的排料阀。进气时，反应液位于浮阀上方，气体经由浮阀边缘进入液相，与液体充分接触，最后穿过液层排出。底脚与阀腿垂直，浮阀被限制在阀孔内只能上下运动而不能脱离塔板，当气速较大时，阀片被吹起，开度变大，当停止鼓气时，阀片下落，浮阀周边上三个朝下倾斜的定距片与塔板接触，此时开度最小，工作原理如图1所示。同时，浮阀的使用可以阻止粘稠的物料进入倒流进入曝气管，引起管路堵塞。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims

1.一种气体分布器，其特征在于，所述的分布器包括进气管、曝气管，所述的曝气管的至少一端与所述的进气管相连通，所述的曝气管包括曝气入口段、与所述的曝气入口段相连接的至少一个曝气弯曲段，所述的曝气管的管壁均匀设置有数个浮阀。

2.根据权利要求1所述的气体分布器，其特征在于，所述的至少一个曝气弯曲段设置成具有数个弯曲单元，所述的弯曲单元包括半圆形弯曲部。

3.根据权利要求2所述的气体分布器，其特征在于，所述的一个曝气弯曲段设置有至少两个所述的弯曲单元，在所述的曝气弯曲段之间还设置有直管，所述的半圆形弯曲部的管壁设置有浮阀。

4.根据权利要求1所述的气体分布器，其特征在于，所述的曝气管的两端均与所述的进气管相连通形成环形曝气通道。

5.根据权利要求4所述的气体分布器，其特征在于，所述的环形曝气通道围成排料孔。

6.根据权利要求1或4所述的气体分布器，其特征在于，所述的曝气入口段为直管状曝气入口段。

7.根据权利要求1所述的气体分布器，其特征在于，所述的浮阀包括阀片，所述的阀片均匀设置有定距片，所述的阀片与阀腿相连接，所述的阀腿的端部具有与所述的阀腿的轴向相垂直设置的底脚，使得所述的浮阀限制于阀孔内上下移动。

8.根据权利要求1所述的气体分布器，其特征在于，所述的气体分布器设置于反应釜的底部。

9.一种反应釜，其特征在于，所述的反应釜的底部设置有权利要求1至8中任一项所述的气体分布器。

10.根据权利要求9所述的反应釜，其特征在于，所述的气体分布器设置于搅拌轴的下部。