CN110694556A - 一种氟化氢用双支撑预反应器 - Google Patents

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夏宜岑
夏旭
岳志刚
王秋文
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Abstract

本发明公开一种氟化氢用双支撑预反应器,主轴由前轴头、空心轴、后轴头组成,前轴头、后轴头与空心轴焊接成一体;空心轴的前段与主轴承段对应,空心轴的中段与萤石加料段及反应段对应,空心轴的后段与延伸扩大段对应;螺旋主轴由40CrMoNiA厚壁管和40CrMoNiA锻件焊接经调质处理后加工制成,在主轴上装有不同材质不同形状的的螺旋组件,不仅提高预反应器不同段的耐腐蚀性,同时解决了不同合金之间的焊接难题,降低了成本。

Description

一种氟化氢用双支撑预反应器
技术领域
本发明涉及化工设备技术领域,具体是一种反应器。
背景技术
氟化氢预反应器是一台具有混控和加热反应的螺旋输送装置。
氟化氢预反应器主轴螺旋系统采用5米多长空心悬臂轴螺旋式搅拌推进器,在变频电机和减速机的带动下,具有连续旋转和轴向往复结合的运动功能,在旋转过程中螺旋桨叶在设备中往复来回穿插,具有混合、捏合、均匀输送物料等多种功能。螺旋系统搅拌运动,轴套上的叶片搅拌萤石,防止粉状萤石沉降,使得反应顺利进行。萤石与硫酸反应副产物是石膏,过程中会在萤石表面形成石膏薄膜,阻碍反应速率,因此主轴螺旋需要往复运动不断输送萤石粉末,与硫酸充分反应,加快反应速度。预反应器主轴螺旋系统是整个设备的重要部件。
普通的螺旋系统行程短,混合效果差,反应不充分,对后期设备的生产负荷大。只适合输送干粉,不适合输送浆料,干粉输送中扬起的粉尘很大,系统容易被堵塞,引起机械故障,设备很难连续运行。采用的材料也多为常见材料整体加工制造,选择耐磨蚀性差,设备使用寿命低,故障率高,产量低;选择高耐磨蚀性材料,又提高了成本,造成经济浪费。采用多种材料制造,不同材质间焊接容易出现裂纹,焊接方法不合理甚至直接导致设备在运行中,出现桨叶焊缝处撕裂、脱离的现象。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明的目的是提供一种氟化氢用双支撑预反应器,包括壳体,壳体上设置进料孔,所述壳体的一端设置两组轴承,轴承上设置主轴,主轴由前轴头、空心轴、后轴头组成,前轴头、后轴头与空心轴焊接成一体;两组轴承间为主轴承段;空心轴的前段与主轴承段对应,空心轴的中段与萤石加料段及反应段对应,空心轴的后段与延伸扩大段对应;
所述空心轴的中段上焊接桨叶,所述空心轴的中段共分成九节;
第一节螺旋位于萤石粉末进口的前侧,为了将萤石粉末尽可能多地向反应段输送,也为了阻挡HF气体进入到主轴承段内,采用四头螺旋桨叶,连续螺旋叶片能最大化得输送物料,并形成料封,克服气阻;
第二节及第三节位于萤石粉末进口下方,第二节及第三节螺旋是运输萤石粉末主要螺旋段,因此采用碳钢材质的单头螺旋桨叶,输送能力强,最大化地推送物料;
第四节螺旋位于萤石加料段和反应段的结合位置,在这个位置物料从粉末状反应成为泥浆状,该节的前半段处在萤石加料段采用螺旋叶片,后半段处于加酸反应段,萤石粉末与混酸反应变成泥浆状态,物料粘度高,粘附在桨叶上,因此需要清洁销,在螺旋系统往复运动下,将叶片上的泥浆状物料清理下来,采用菱形桨叶;
第五节到第九节螺旋均处于加酸反应段,反应最激烈的位置;并都围绕清洁销往复运动,因此都采用菱形桨叶的型式,并整体采用哈氏合金材质;
物料经过加酸反应段剧烈反应后进入到延伸扩大段;在延伸扩大段中的空心轴的后段上采用单个扇形桨叶,以加大输送能力。
第一节至第三节的桨叶材料为碳钢材质;第四节至第九节的桨叶材料为哈氏合金材质。
第四节至第八节的桨叶上堆焊司太立硬质合金。
第一至第九节螺旋段的长度不相同。
本发明的优点是:
氟化氢预反应器主轴螺旋系统保证物料(萤石和硫酸)在反应段中充分反应形成泥浆状,在扩大段中,进行粉碎,成粉末进入反应炉中。
螺旋主轴由40CrMoNiA厚壁管和40CrMoNiA锻件焊接经调质处理后加工制成,在主轴上装有不同材质不同形状的的螺旋组件,不仅提高预反应器不同段的耐腐蚀性,同时解决了不同合金之间的焊接难题,降低了成本。
采用特制螺旋桨叶并定角度均匀焊接在轴、轴套上,确保桨叶在往复推进中只推进料,而不返料;在延伸段中做粉碎推进,而不返料。
在桨叶上采用堆焊司太立硬质合金,提高耐磨蚀性。
采用5米多长空心悬臂轴螺旋式搅拌推进器,具有安全技术水平的同时,极大增加了搅拌行程,预反应更充分,提高生产效率和产品质量,系统粉尘少、环保效果好,提高了反应炉的使用寿命。
因此本次预反应器主轴系统设计主轴采用空心轴,且为增加反应时间,由之前八节轴套增加到九节轴套。
附图说明
图1为本发明的结构示意图;
图2为空心轴的中段上焊接桨叶的示意图。
具体实施方式
下面结合附图具体说明本发明,如图所示,
本发明包括壳体4,壳体4上设置进料孔5,所述壳体的一端设置两组轴承6,轴承上设置主轴,主轴由前轴头、空心轴、后轴头组成,前轴头、后轴头与空心轴焊接成一体;两组轴承间为主轴承段;空心轴的前段与主轴承段对应,空心轴的中段与萤石加料段及反应段对应,空心轴的后段与延伸扩大段对应;
氟化氢用双支撑预反应器由前轴头1、空心轴2、后轴头3组成,前轴头1、后轴头3与空心轴2焊接成一体;空心轴的前段21与主轴承段对应,空心轴的中段22与萤石加料段及反应段对应,空心轴的后段23与延伸扩大段对应;
所述空心轴的中段上焊接桨叶,所述空心轴的中段共分成九节;
第一节螺旋位于萤石粉末进口的前侧,为了将萤石粉末尽可能多地向反应段输送,也为了阻挡HF气体进入到主轴承段内,采用四头螺旋桨叶,连续螺旋叶片能最大化得输送物料,并形成料封,克服气阻;
第二节及第三节位于萤石粉末进口下方,第二节及第三节螺旋是运输萤石粉末主要螺旋段,因此采用碳钢材质的单头螺旋桨叶,输送能力强,最大化地推送物料;
第四节螺旋位于萤石加料段和反应段的结合位置,在这个位置物料从粉末状反应成为泥浆状,该节的前半段处在萤石加料段采用螺旋叶片,后半段处于加酸反应段,萤石粉末与混酸反应变成泥浆状态,物料粘度高,粘附在桨叶上,因此需要清洁销,在螺旋系统往复运动下,将叶片上的泥浆状物料清理下来,采用菱形桨叶;
第五节到第九节螺旋均处于加酸反应段,反应最激烈的位置;并都围绕清洁销往复运动,因此都采用菱形桨叶的型式,并整体采用哈氏合金材质;
物料经过加酸反应段剧烈反应后进入到延伸扩大段;在延伸扩大段中的空心轴的后段上采用单个扇形桨叶,以加大输送能力。
第一节至第三节的桨叶材料为碳钢材质;第四节至第九节的桨叶材料为哈氏合金材质。
第四节至第八节的桨叶上堆焊司太立硬质合金。
第一至第九节螺旋段为不等长螺旋。
这里的四头螺旋桨叶是指并列设置的四条螺旋状的桨叶;单头螺旋桨叶是指一条螺旋设置的桨叶;菱形桨叶是指截面为菱形的桨叶。
氟化氢预反应器主轴螺旋系统保证物料(萤石和硫酸)在反应段中充分反应形成泥浆状,在扩大段中,进行粉碎,成粉末进入反应炉中。
本发明采用5米多长空心悬臂轴螺旋式搅拌推进器,具有安全技术水平的同时,极大增加了搅拌行程,预反应更充分,提高生产效率和产品质量,系统粉尘少、环保效果好,提高了反应炉的使用寿命。
空心轴占用的空间体积比较大,但可以降低重量。根据材料力学分析,在转轴传递扭矩时,从径向截面看,越外的地方传递有效力矩的作用越大。在转轴需要传递较大力矩时,就需要较粗的轴径。而由于在轴心部位传递力矩的作用较小,所以一般采用空心的,以减少转轴的自重。
在材料相同、截面积相等的情况下,空心轴比实心轴的抗扭能力强,能够承受较大的外力矩。在相同的外力矩情况下,选用空心轴要比实心轴省材料。这从圆截面的应力分布也可以看出,实心轴圆周上的最大剪应力接近于许用剪应力时,中间部分剪应力还与许用剪应力相差很远,中间的材料大部分没有充分发挥的作用。
氟化氢预反应器主轴螺旋系统具有连续旋转和轴向往复结合的运动功能,使搅拌更均匀,萤石和硫酸捏合更充分,在低速运行状态下具有很强的输送能力。非常适合输送桨状物料,对萤石粒度适应范围广,设备不易被堵塞,克服HF气阻的能力很强。
氟化氢预反应器主轴的选取强度和刚性要求极高,材料采用40CrMoNiA钢并进行整体调制,极大提高了主轴的强度和刚度,保证了设备安全行,提高了设备的使用寿命。
预反应器不同位置反应剧烈程度也不尽相同,因此桨叶磨蚀程度也不同,所以采用桨叶焊接在轴套上再将轴套套在主轴上的形式,这样可以将磨蚀严重的螺旋段单独更换。这样就解决了桨叶直接焊在主轴上叶片磨蚀或受损后不好修复,更换工程巨大,耽误生产周期。
根据物料在预反应器不同段反应的腐蚀特性,以及轴套和桨叶在预反应器中的运动形式及与物料相接触的特性,在不同段采用不同形式及材质的轴套桨叶。这种方法解决了不同材质的焊接问题,提高了设备的使用寿命,产生的经济效益也比较显著,降低成本。

Claims (4)

1.一种氟化氢用双支撑预反应器,包括壳体,壳体上设置进料孔,所述壳体的一端设置两组轴承,轴承上设置主轴,其特征在于:主轴由前轴头、空心轴、后轴头组成,前轴头、后轴头与空心轴焊接成一体;两组轴承间为主轴承段;空心轴的前段与主轴承段对应,空心轴的中段与萤石加料段及反应段对应,空心轴的后段与延伸扩大段对应;
所述空心轴的中段上焊接桨叶,所述空心轴的中段共分成九节;
第一节螺旋位于萤石粉末进口的前侧,为了将萤石粉末尽可能多地向反应段输送,也为了阻挡HF气体进入到主轴承段内,采用四头螺旋桨叶,连续螺旋叶片能最大化得输送物料,并形成料封,克服气阻;
第二节及第三节位于萤石粉末进口下方,第二节及第三节螺旋是运输萤石粉末主要螺旋段,因此采用碳钢材质的单头螺旋桨叶,输送能力强,最大化地推送物料;
第四节螺旋位于萤石加料段和反应段的结合位置,在这个位置物料从粉末状反应成为泥浆状,该节的前半段处在萤石加料段采用螺旋叶片,后半段处于加酸反应段,萤石粉末与混酸反应变成泥浆状态,物料粘度高,粘附在桨叶上,因此需要清洁销,在螺旋系统往复运动下,将叶片上的泥浆状物料清理下来,该节的后半段采用菱形桨叶;
第五节到第九节螺旋均处于加酸反应段,反应最激烈的位置;并都围绕清洁销往复运动,因此都采用菱形桨叶的型式,并整体采用哈氏合金材质;
物料经过加酸反应段剧烈反应后进入到延伸扩大段;在延伸扩大段中的空心轴的后段上采用单个扇形桨叶,以加大输送能力。
2.根据权利要求1所述的氟化氢用双支撑预反应器,其特征在于:第一节至第三节的桨叶材料为碳钢材质;第四节至第九节的桨叶材料为哈氏合金材质。
3.根据权利要求1所述的氟化氢用双支撑预反应器,其特征在于:第四节至第八节的桨叶上堆焊司太立硬质合金。
4.根据权利要求1所述的氟化氢用双支撑预反应器,其特征在于:第一至第九节螺旋段的长度不相同。
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