CN111001362A - 表面改性装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及表面改性领域，公开了一种表面改性装置，包括进料段、反应段和分离段，所述进料段和所述分离段分别位于所述反应段两端，所述分离段径向尺寸比反应段径向尺寸大；所述进料段设置有进料部，所述反应段设置有均布器，所述分离段包括至少两级放大部，每级所述放大部相叠加，且位于上方放大部的径向尺寸大于位于下方放大部的径向尺寸，所述分离段设置有表面改性后原料粉体的出口和尾气出口，每级放大部的下端均设置有所述原料出口，所述尾气出口设置在最上方放大部的上端。该表面改性装置可使得原料表面改性均匀。

Description

表面改性装置

技术领域

本发明涉及表面改性领域，特别是一种表面改性装置。

背景技术

由于对粉体原料的使用有着不同的需求，但是未表面改性的粉体原料却没有具备相应的性能，所以人们常常采用表面改性对粉体原料性能改造，以满足生产需要。为了进一步提高粉体原料的性能，还可以对粉体原料表面进行改性，常用的表面改性包括物理包覆改性和表面化学改性，其往往是采用机械混合的方式，虽然操作简单，过程方便，但是该混合方式存在改性不均匀的缺点。

发明内容

本发明的目的在于改善现有技术的缺点，提供一种表面改性装置，使得原料粉体表面改性均匀。

其技术方案如下：

表面改性装置，包括进料段、反应段和分离段，所述进料段和所述分离段分别位于所述反应段两端，所述分离段径向尺寸比反应段径向尺寸大；所述进料段设置有进料部，所述反应段设置有均布器，所述分离段包括至少两级放大部，每级所述放大部相叠加，且位于上方放大部的径向尺寸大于位于下方放大部的径向尺寸，所述分离段设置有原料出口和尾气出口，每级放大部的下端均设置有所述原料出口，所述尾气出口设置在最上方放大部的上端。

表面改性装置，利用粉体进料部将原料粉体和改性剂输入进料段，在不断原料粉体和改性剂补充下，先前的原料粉体和改性剂进入到反应段；此处由于均布器的作用，不断地输入惰性气体，使得原料粉体和改性剂呈现流化状态，此时原料和改性剂不断地接触反应，所以能使改性剂均匀接触到原料粉体表面，进而使得原料粉体表面改性均匀。经过反应段的反应后，原料粉体和改性剂进入到分离段靠近反应段的放大部，此时分离段的径向尺寸大于反应段的径向尺寸，所以进入到分离段的原料粉体、改性剂以及惰性气体流速降低，失去流化作用后，反应后的原料粉体开始下沉，下沉后的原料粉体往靠近反应段放大部的原料出口位置流出，完成表面改性后的原料粉体的初步收集，部分原料粉体跟随着改性剂和惰性气体继续向上移动，进入到下一级的放大部，由于位于上方放大部的径向尺寸比位于下方放大部的径向尺寸大，所以原料粉体、改性剂以及惰性气体流速进一步降低，此时原料粉体继续下沉，进入到该级放大部的原料粉体出口流出；以此逐渐分离出表面改性的原料粉体并收集，所以相对于单级放大部，采用两级以上的设置可以更好地分离出表面改性的原料粉体，提高回收率以及回收速率。

所述放大部设置有两级，分别为位于下部的第一放大部和位于上部的第二放大部。采用两级放大部设置可以起到逐级分离出表面改性的原料粉体，避免采用更多级放大部，导致加工设备难度增加。

所述分离段还设置有挡板，所述第一放大部和所述第二放大部的上端均设置有所述挡板。挡板可以将上升的带有原料粉体的气体分隔出来部分，该部分气体处于相对静止的状态，所以更利于原料粉体下沉分离，提高下沉的速率。

所述挡板设置在所述分离段的内壁上，并向所述分离段的中心延伸。且所述挡板斜朝下延伸，并与水平面成20度至40度夹角。斜朝下向分离段中心延伸，对于上升的气体进行局部分离，分离的部分流速降低，有利于原料粉体的下沉。

第一放大部和第二放大部下端分别具有第一底面和第二底面，所述第一底面和所述第二底面均斜朝下设置，所述原料出口开设在所述第一底面和所述第二底面上。第一底面和第二底面均为斜朝下设置，使得部分未能从原料出口流出的原料粉体可以滑落，再次被上升的气体抬升，进而再次下沉从原料出口流出。

第二放大部的底部与位于第一放大部的挡板在同一平面上。该设置可以使得第二放大部的底部和设置在第一放大部的挡板之间连接没有凸起或凹槽，所以能减少原料粉体的堆积。

所述进料部包括第一进口部和第二进口部，所述第一进口部和所述第二进口部之间形成夹角。第一进口部用于输入改性剂，该改性剂经过汽化，而第二进口部用于输入惰性气体，其中惰性气体采用氮气。由于第一进口部和第二进口部之间形成夹角，所以在输入改性剂和氮气时，首先进行了初步混合，使得改性剂与氮气混合后再上升，所以改性剂在气体中分布较为均匀。在改性剂以及氮气进入前，先通过流量计和流量调节阀，统计以及控制输入的量，有利于控制反应的配比。

所述第一进口部和所述第二进口部之间夹角为80度至100度。设置该角度可以保证改性剂气体和氮气发生碰撞后，还能有一定的速度上升。

所述进料段包括混合器，所述混合器位于所述第一进口部和所述第二进口部上方。混合器的起到扰流作用，将改性剂气体和氮气进一步混合。

所述混合器包括多张叶片，所述叶片一端位于所述混合器的中心，所述叶片绕着所述混合器的中心均布设置。叶片的该设置的使得改性剂气体和氮气的混合气体流动受到叶片的干扰，破坏了流动轨迹，使得气体流动轨迹发生变化，进而起到进一步混合的作用。

所述进料段还包括分布板，所述分布板上设置有通气口，且所述分布板位于所述混合器上方。分布板可以将经过混合器的改性剂气体和氮气的混合气体均匀通过通气口，起到均布作用。

所述通气口包括多个贯通分布板上下表面的分布孔，所述分布孔均布在分布板上。均布的分布孔使得改性剂气体和氮气的混合气体通过分布板后更加均匀分布在进料段。

所述进料部包括第三进口部，所述第三进口部位于所述分布板上方。第三进口部用于输入待反应的原料粉体，输入的原料粉体受到改性剂气体和氮气的混合气体的冲击，所以此时原料粉体散布，增大了与改性剂气体的接触面积，同时又被原料粉体受到改性剂气体和氮气的混合气体抬升至反应段。

所述第三进口部上设置有粉体进料器，所述粉体进料器伸入至所述进料段内部。原料粉体经过粉体进料器输入，此时可以将原料粉体较为分散地输入，有利于增大原料粉体与改性剂的接触面积。

所述粉体进料器端部朝下一侧为敞口，朝上一侧的壁部设置有贯通的分散孔。粉体进料器端部的朝下为敞口，此时原料粉体先经过敞口落下，再被改性剂气体和氮气的混合气体抬升，此时由于粉体进料器朝上一侧设置的分散孔，可以使原料粉体，改性剂气体和氮气的混合气体同时经过，不受阻挡。

所述均布器包括至少两根相互交错的载气管，所述载气管一侧上开设有多个贯通且朝上设置的导气孔。该载气管通过导气孔不断输送氮气，使得进入反应段的原料粉体和改性剂气体，在载气管输送的氮气作用下呈现流化状态，所以原料粉体可以与改性剂进一步接触反应。

具体所述载气管设置有两根，且为圆形管，两根所述载气管呈十字交叉设置。

所述尾气出口上安装有过滤器。过滤器可以将未下沉的原料粉体过滤掉，避免原料粉体的浪费。

所述反应段设置至少两个所述均布器。由于反应段较长，优选采用两个均布器，可以提高位于反应段上部的原料粉体的流化作用，所以进一步增加了原料粉体与改性剂的接触时间，增大反应率。

附图说明

此处的附图，示出了本发明所述技术方案的具体实例，并与具体实施方式构成说明书的一部分，用于解释本发明的技术方案、原理及效果。

除非特别说明或另有定义，不同附图中，相同的附图标记代表相同或相似的技术特征，对于相同或相似的技术特征，也可能会采用不同的附图标记进行表示。

图1是本发明实施例一的结构示意图；

图2是本发明实施例二的结构示意图；

图3是本发明实施例的混合器结构示意图；

图4是本发明实施例的分布板结构示意图；

图5是本发明实施例的粉体进料器结构示意图；

图6是本发明实施例的均布器结构示意图。

附图标记说明：

10、进料段；11、第一进口部；12、第二进口部；13、第三进口部；14、混合器；141、叶片；15、分布板；151、分布孔；16、粉体进料器；161、分散孔；20、反应段；21、均布器；211、载气管；2111、导气孔；30、分离段；31、第一放大部；311、第一底面；32、第二放大部；321、第二底面；33、原料出口；34、尾气出口；35、挡板；36、过滤器。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照说明书附图对本发明的具体实施例进行更详细的描述。

除非特别说明或另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与所属技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在结合本发明的技术方案以现实的场景的情况下，本文所使用的所有技术和科学术语也可以具有与实现本发明的技术方案的目的相对应的含义。

除非特别说明或另有定义，本文所使用的“第一、第二…”仅仅是用于对名称的区分，不代表具体的数量或顺序。

除非特别说明或另有定义，本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

需要说明的是，当元件被认为“固定于”另一个元件，它可以是直接固定在另一个元件上，也可以是存在居中的元件；当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件，也可以是同时存在居中元件；当一个元件被认为是“安装在”另一个元件，它可以是直接安装在另一个元件，也可以是同时存在居中元件。当一个元件被认为是“设在”另一个元件，它可以是直接设在另一个元件，也可以是同时存在居中元件。

实施例一：

如图1所示，表面改性装置，包括进料段10、反应段20和分离段30，所述进料段10和所述分离段30分别位于所述反应段20两端，所述分离段30径向尺寸比反应段20径向尺寸大；所述进料段10设置有进料部，所述反应段20设置有均布器21，所述分离段30包括至少两级放大部，每级所述放大部相叠加，且位于上方放大部的径向尺寸大于位于下方放大部的径向尺寸，所述分离段30设置有原料出口33和尾气出口34，每级放大部的下端均设置有所述原料出口33，所述尾气出口34设置在最上方放大部的上端。

表面改性装置，利用进料部将原料粉体和改性剂输入进料段10，在不断原料粉体和改性剂补充下，先前的原料粉体和改性剂进入到反应段20；此处由于均布器21的作用，不断地输入惰性气体，使得原料粉体和改性剂呈现流化状态，此时原料粉体和改性剂不断地接触反应，所以能使改性剂均匀接触到原料粉体表面，进而使得原料粉体表面改性均匀。经过反应段20的反应后，原料粉体和改性剂进入到分离段30靠近反应段20的放大部，此时分离段30的径向尺寸大于反应段20的径向尺寸，所以进入到分离段30的原料粉体、改性剂以及惰性气体流速降低，失去流化作用后，反应后的原料粉体开始下沉，下沉后的原料粉体往靠近反应段20放大部的原料出口33位置流出，完成表面改性后的原料粉体的初步收集，部分原料粉体跟随着改性剂和惰性气体继续向上移动，进入到下一级的放大部，由于位于上方放大部的径向尺寸比位于下方放大部的径向尺寸大，所以原料粉体、改性剂以及惰性气体流速进一步降低，此时原料粉体继续下沉，进入到该级放大部的原料出口33流出；以此逐渐分离表面改性后的原料粉体并收集，所以相对于单级放大部，采用两级以上的设置可以更好地分离出表面改性后原料粉体，提高回收率以及回收速率。

在本实施例中，反应段20和进料段10以及分离段30的连接采用法兰盘的方式连接。

在本实施例中，原料为气相法二氧化硅，此处原料为粉体状，为了方便理解将原料的反应过程，所以直接说明为原料粉体，，改性剂为二甲基二氯硅烷，输入为气态，以下提到改性剂气体是指改性剂。

具体在本实施例中，如图1所示，所述放大部设置有两级，分别为位于下部的第一放大部31和位于上部的第二放大部32。采用两级放大部设置可以起到逐级分离出表面改性的原料粉体，避免采用更多级放大部，导致加工设备难度增加。

如图1所示，所述分离段30还设置有挡板35，所述第一放大部31和所述第二放大部32的上端均设置有所述挡板35。挡板35可以将上升的带有原料粉体的气体分隔出来部分，该部分气体处于相对静止的状态，所以更利于原料粉体下沉分离，提高下沉的速率。

如图1所示，所述挡板35设置在所述分离段30的内壁上，并向所述分离段30的中心延伸。且所述挡板35斜朝下延伸，并与水平面成20度至40度夹角。斜朝下向分离段30中心延伸，对于上升的气体进行局部分离，分离的部分流速降低，有利于原料粉体的下沉。

如图1所示，第一放大部31和第二放大部32下端分别具有第一底面311和第二底面321，所述第一底面311和所述第二底面321均斜朝下设置，所述原料出口33开设在所述第一底面311和所述第二底面321上。第一底面311和第二底面321均为斜朝下设置，使得部分未能从原料出口33流出的原料粉体可以滑落，再次被上升的气体抬升，进而再次下沉从原料出口33流出。

而且第二放大部32的底部与位于第一放大部31的挡板35在同一平面上。该设置可以使得第二放大部32的底部和设置在第一放大部31的挡板35之间连接没有凸起或凹槽，所以能减少原料粉体的堆积。

在本实施例中，原料出口33具体设置在第一底面311和第二底面321的较高的一侧，即靠近分离段30内壁，由于在分离段30中部不断有气体输入，所以气压较高，而分离段30的内壁一侧压力较小，所以原料粉体下沉的粉体会富集在分离段30内壁一侧，利于原料粉体的排出。

如图1所示，所述进料部包括第一进口部11和第二进口部12，所述第一进口部11和所述第二进口部12之间形成夹角。第一进口部11用于输入改性剂，该改性剂经过汽化，而第二进口部12用于输入惰性气体，在本实施例中惰性气体采用氮气。由于第一进口部11和第二进口部12之间形成夹角，所以在输入改性剂和氮气时，首先进行了初步混合，使得改性剂与氮气混合后再上升，所以改性剂在气体中分布较为均匀。在改性剂以及氮气进入前，先通过流量计和流量调节阀，统计以及控制输入的量，有利于控制反应的配比。

其中，所述第一进口部11和所述第二进口部12之间夹角为80度至100度。设置该角度可以保证改性剂气体和氮气发生碰撞后，还能有一定的速度上升。

其中在本实施例中第一进口部11和第二进口部12之间夹角为90度。

如图1和图3所示，所述进料段10包括混合器14，所述混合器14位于所述第一进口部11和所述第二进口部12上方。混合器14的起到扰流作用，将改性剂气体和氮气进一步混合。

如图3所示，所述混合器14包括多张叶片141，所述叶片141一端位于所述混合器14的中心，所述叶片141绕着所述混合器14的中心均布设置。叶片141的该设置的使得改性剂气体和氮气的混合气体流动受到叶片141的干扰，破坏了流动轨迹，使得气体流动轨迹发生变化，进而起到进一步混合的作用。

如图1和图4所示，所述进料段10还包括分布板15，所述分布板15上设置有通气口，且所述分布板15位于所述混合器14上方。分布板15可以将经过混合器14的改性剂气体和氮气的混合气体均匀通过通气口，起到均布作用。

如图4所示，所述通气口包括多个贯通分布板15上下表面的分布孔151，所述分布孔151均布在分布板15上。均布的分布孔151使得改性剂气体和氮气的混合气体通过分布板15后更加均匀分布在进料段10。

如图1所示，所述进料部包括第三进口部13，所述第三进口部13位于所述分布板15上方。第三进口部13用于输入待反应的原料粉体，输入的原料粉体受到改性剂气体和氮气的混合气体的冲击，所以此时原料粉体散布，增大了与改性剂气体的接触面积，同时又被原料粉体受到改性剂气体和氮气的混合气体抬升至反应段20。

如图1所示，所述第三进口部13上设置有粉体进料器16，所述粉体进料器16伸入至所述进料段10内部。原料粉体经过粉体进料器16输入，此时可以将原料粉体较为分散地输入，有利于增大原料粉体与改性剂的接触面积。

此处，原料粉体先称重后，再经过文丘里管的输送，可以将原料粉体分散输入。

如图5所示，所述粉体进料器16端部朝下一侧为敞口，朝上一侧的壁部设置有贯通的分散孔161。粉体进料器16端部的朝下为敞口，此时原料粉体先经过敞口落下，再被改性剂气体和氮气的混合气体抬升，此时由于粉体进料器16朝上一侧设置的分散孔161，可以使原料粉体，改性剂气体和氮气的混合气体同时经过，不受阻挡。

如图1和图6所示，所述均布器21包括至少两根相互交错的载气管211，所述载气管211一侧上开设有多个贯通且朝上设置的导气孔2111。该载气管211通过导气孔2111不断输送氮气，使得进入反应段20的原料粉体和改性剂气体，在载气管211输送的氮气作用下呈现流化状态，所以原料粉体可以与改性剂进一步接触反应。

如图6所示，具体所述载气管211设置有两根，且为圆形管，两根所述载气管211呈十字交叉设置。

如图1所示，所述尾气出口34上安装有过滤器36。过滤器36可以将未下沉的原料粉体过滤掉，避免原料粉体的浪费。

实施例二：

本实施例与实施例一的区别在于，

如图2所示，所述反应段20设置至少两个所述均布器21。具体在本实施例中采用两个均布器，由于反应段20较长，优选采用两个均布器21，可以提高位于反应段20的上部的原料粉体的流化作用，所以进一步增加了原料粉体与改性剂的接触时间，增大反应率。

其余结构与实施例一相同，此处不做累述。

需要说明的是：

前述“第一、第二、第三……”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于对名称的区分。

以上实施例的目的，是对本发明的技术方案进行示例性的再现与推导，并以此完整的描述本发明的技术方案、目的及效果，其目的是使公众对本发明的公开内容的理解更加透彻、全面，并不以此限定本发明的保护范围。

以上实施例也并非是基于本发明的穷尽性列举，在此之外，还可以存在多个未列出的其他实施方式。在不违反本发明构思的基础上所作的任何替换与改进，均属本发明的保护范围。

Claims (19)

1.表面改性装置，其特征在于，包括进料段、反应段和分离段，所述进料段和所述分离段分别位于所述反应段两端，所述分离段径向尺寸比反应段径向尺寸大；

所述进料段设置有进料部，所述反应段设置有均布器，所述分离段包括至少两级放大部，每级所述放大部相叠加，且位于上方放大部的径向尺寸大于位于下方放大部的径向尺寸，所述分离段设置有原料出口和尾气出口，每级放大部的下端均设置有所述原料出口，所述尾气出口设置在最上方放大部的上端。

2.如权利要求1所述表面改性装置，其特征在于，所述放大部设置有两级，分别为位于下部的第一放大部和位于上部的第二放大部。

3.如权利要求2所述表面改性装置，其特征在于，所述分离段还设置有挡板，所述第一放大部和所述第二放大部的上端均设置有所述挡板。

4.如权利要求3所述表面改性装置，其特征在于，所述挡板设置在所述分离段的内壁上，并向所述分离段的中心延伸。

5.如权利要求4所述表面改性装置，其特征在于，所述挡板斜朝下延伸，并与水平面成20度至40度夹角。

6.如权利要求2所述表面改性装置，其特征在于，第一放大部和第二放大部下端分别具有第一底面和第二底面，所述第一底面和所述第二底面均斜朝下设置，所述原料出口开设在所述第一底面和所述第二底面上。

7.如权利要求1至6任一项所述表面改性装置，其特征在于，所述进料部包括第一进口部和第二进口部，所述第一进口部和所述第二进口部之间形成夹角。

8.如权利要求7所述表面改性装置，其特征在于，所述第一进口部和所述第二进口部之间夹角为80度至100度。

9.如权利要求7所述表面改性装置，其特征在于，所述进料段包括混合器，所述混合器位于所述第一进口部和所述第二进口部上方。

10.如权利要求9所述表面改性装置，其特征在于，所述混合器包括多张叶片，所述叶片一端位于所述混合器的中心，所述叶片绕着所述混合器的中心均布设置。

11.如权利要求9所述表面改性装置，其特征在于，所述进料段还包括分布板，所述分布板上设置有通气口，且所述分布板位于所述混合器上方。

12.如权利要求11所述表面改性装置，其特征在于，所述通气口包括多个贯通分布板上下表面的分布孔，所述分布孔均布在分布板上。

13.如权利要求11所述表面改性装置，其特征在于，所述进料部包括第三进口部，所述第三进口部位于所述分布板上方。

14.如权利要求13所述表面改性装置，其特征在于，所述第三进口部上设置有粉体进料器，所述粉体进料器伸入至所述进料段内部。

15.如权利要求14所述表面改性装置，其特征在于，所述粉体进料器端部朝下一侧为敞口，朝上一侧的壁部设置有贯通的分散孔。

16.如权利要求1至6任一项所述表面改性装置，其特征在于，所述均布器包括至少两根相互交错的载气管，所述载气管一侧上开设有多个贯通且朝上设置的导气孔。

17.如权利要求16所述表面改性装置，其特征在于，所述载气管设置有有两根，且为圆形管，两根所述载气管呈十字交叉设置。

18.如权利要求1至6任一项所述表面改性装置，其特征在于，所述尾气出口上安装有过滤器。

19.如权利要求1至6任一项所述表面改性装置，其特征在于，所述反应段设置至少两个所述均布器。

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