CN111701559A - 一种适用于氟化钙细粉制备氟化氢的卧式反应装置 - Google Patents
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Abstract
本发明为涉及一种适用于氟化钙细粉制备氟化氢的卧式反应装置，包括：反应器，所述反应器水平放置，在所述反应器的上部设有投料口和出料口，在所述反应器的底部设有排渣口；加热夹套，设置在所述反应器的外侧，在所述加热夹套的外侧还设有保温层，在所述加热夹套内填充有热介质；加热管道，设置在所述反应器的内部，并贯穿反应器；在所述加热管道上还分布有用以提高搅拌效率的桨叶。本反应装置外壳无需转动，所以可以设置进料口和出料口，结构较为简单。而且容易密封，生产时不需要负压，适用于氟化钙细粉作为原料的生产过程。通过加热夹套和加热管道对反应器进行加热，能够提高对反应物料的加热效率，使得反应物料的温度能够保持适宜和稳定。
Description
技术领域
本发明涉及化工设备技术领域，尤其是涉及一种适用于氟化钙细粉制备氟化氢的卧式反应装置。
背景技术
氟化氢(Hydrogen Fluoride)，化学分子式为HF，分子量20.01，易溶于水、乙醇。无水氟化氢(简称AHF)低温或压力下为无色透明液体，沸点19.4℃，熔点-83.37℃，密度1.008g/cm3(水＝1)。在室温和常温下极易挥发成白色烟雾。它的化学性质极活泼，能与碱、金属、氧化物以及硅酸盐等反应。氟化氢是现代氟化工的基础，是制取元素氟、各种氟致冷剂、含氟新材料、无机氟化盐、各种有机氟化物等的最基本原料。氟化氢与水可以在任何质量比例混合，成为氢氟酸(简称HF)。
工业生产氟化氢的主要方法是萤石粉-硫酸法：将干燥后的萤石(氟化钙)粉和硫酸按摩尔配比1：1.05～1.2)混合，送入回转式反应炉内进行反应，炉内物料温度控制在180～450℃。反应后的气体进入洗涤塔，除去气体中的硫酸、水分和萤石粉，冷凝后得到粗氟化氢液体。粗氟化氢液体再经脱气塔、精馏塔，脱去杂质，成为氟化氢产品。氟化氢用水吸收，即得氢氟酸产品。
萤石粉-硫酸法制备氟化氢的过程中，对萤石(氟化钙)粉的细度有较严格的要求，一般是在100目～150目左右；如果萤石粉太细，由于反应炉是转动的，内部产生扬尘，过细的氟化钙粉会随着氟化氢气体一起离开反应器，进入后续处理系统，造成后续工艺的管道、洗涤塔和冷凝器等设备的堵塞。
这个问题一直限制着氟化钙细粉作为原料制备氢氟酸。然而随着循环经济的发展，从氟化钙污泥中提取的氟化钙粉、有色金属尾矿提取的萤石粉、低品位萤石矿选矿产生的萤石粉等均为氟化钙细粉。如何让氟化钙细粉进入氟化氢生产系统，是目前氟化氢生产工艺亟待解决的问题。
因此，有必要研发一种新的适用于氟化钙细粉制备氟化氢的反应装置。
发明内容
本发明提供一种适用于氟化钙细粉制备氟化氢的卧式反应装置，以解决现有技术中设备不能适用于氟化钙细粉制备氟化氢的问题。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种适用于氟化钙细粉制备氟化氢的卧式反应装置，其中，包括：反应器，所述反应器水平放置，在所述反应器的上部设有投料口和出料口，在所述反应器的底部设有排渣口；
加热夹套，设置在所述反应器的外侧，在所述加热夹套的外侧还设有保温层，在所述加热夹套内填充有热介质；
加热管道，设置在所述反应器的内部，并贯穿所述反应器；所述加热管道的两端分别延伸到所述反应器的外侧；在动力装置的驱动下，所述加热管道在反应器内转动，搅拌物料；在所述加热管道内填充有热介质，为所述反应器内物料进行加热；
在所述加热管道上还分布有用以提高搅拌效率的桨叶。
在一些实施例中，所述加热管道为一根或多根；所述加热管道呈水平分布。
在一些实施例中，所述加热管道为两根时，其转动方向相反。
作为优选的技术方案，所述桨叶呈螺旋状并固定在所述加热管道的外侧。
作为优选的技术方案，所述桨叶为多层，且间隔分布在所述加热管道上。
作为优选的技术方案，每层所述桨叶均由2-6片叶片组成；所述叶片固定在所述加热管道上。
在一些实施例中，所述桨叶的内部具有与所述加热管道相连通的中空腔体。
在一些实施例中，所述热介质为导热油，所述导热油的温度为120℃～550℃；
或所述热介质为高温热水或蒸汽，所述高温热水或蒸汽的温度为120℃～550℃。
本发明具有的有益效果是：
(1)本反应装置外壳无需转动，所以可以设置进料口和出料口，结构较为简单。而且容易密封，生产时不需要负压，适用于氟化钙细粉作为原料的生产过程。
(2)通过加热夹套和加热管道对反应器进行加热，能够提高对反应物料的加热效率，使得反应物料的温度能够保持适宜和稳定。
(3)反应得到的氟化氢气体无需负压即可收集，后处理简单。
(4)通过加热管道及其表面的桨叶配合，提高了反应效率，且控制容易，操作方便。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方案或现有技术中的技术方案，下面将对实施方案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方案，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明：实施例1的反应装置的结构示意图之一；
图2为本发明：实施例1的反应装置的结构示意图之二；
图3为本发明：实施例1的反应装置的剖面结构示意图；
图4为本发明：实施例1的反应装置的加热管道的剖面结构示意图；
图5为本发明：实施例2的反应装置的加热管道的结构示意图；
图6为本发明：实施例3的反应装置的结构示意图；
图7为本发明：实施例3的反应装置的剖面结构示意图。
其中：
1-反应器
2-投料口
3-出料口
4-排渣口
5-加热夹套
6-保温层
7-加热管道
8-桨叶
9-中空腔体
10-热媒加热单元
11-动力装置
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
实施例1
参照图1-4所示，一种适用于氟化钙细粉制备氟化氢的卧式反应装置，包括：水平放置的反应器1，在反应器1的上部设有投料口2和出料口3，在反应器1的底部设有排渣口4；本发明中的投料口2可以为一个或多个，具体与反应器1的体积相适应，本实施例中的投料口2为一个，用以投入浓硫酸和氟化钙细粉原料。排渣口4用以排出反应后的废渣废料。
本发明的反应器1的外侧设有加热夹套5，在加热夹套5的外侧设有保温层6，在加热夹套5内填充有热介质，其中，热介质可以选择导热油或高温热水或蒸汽，通过加热夹套5能够为反应器1加热，同时，保温层6能够减少热量的散失，降低能耗。由于加热夹套5设置在反应器1的外侧，能够为反应器1提供热能，使得反应器1内的物料在适宜的温度条件下进行充分反应，例如，加热夹套5包括呈“之”字形分布在反应器1表面的管路，在管路上分别设有热介质进口和出口，热介质在管路内循环，为反应器1加热。为了保持热介质的温度，热媒加热单元10为热介质进行加热，并分别与热介质进口和出口相连通，并形成闭合的循环路径。
本发明在反应器1的内部还设有加热管道7，其中，加热管道7贯穿反应器1，且加热管道7的两端分别延伸到反应器1的外侧。为了对反应器1内物料进行加热，提供适宜的反应温度，在加热管道7内填充有热介质，热介质可以选择导热油或高温热水或蒸汽。在加热管道7的两端分别设有热介质进口和出口，热介质在加热管道7内循环，为反应器1加热。为了保持热介质的温度，热媒加热单元10为热介质进行加热，并分别与热介质进口和出口相连通，并形成闭合的循环路径。
为了提高物料在反应器1内的反应效率，加热管道7的两端分别安装有轴承，在加热管道7上还分布有用以提高搅拌效率的桨叶8。在动力装置11的驱动下，加热管道7在反应器1内能够转动，搅拌物料，提高反应效率，动力装置11一般为电机，具体传动方式为常见的链式，在此不再赘述。
参照图4所示，本发明的加热管道7为一根，桨叶8呈螺旋式并固定在加热管道7的外侧。
当然，为了能充分的为反应器1进行加热，桨叶8的内部具有与加热管道7相连通的中空腔体9，采用中空腔体9的结构设置，主要是为了提高热交换效率，使得反应器1内的温度恒定。此时，热介质的循环路径为：热介质加热单元输出的已加热的热介质通过热介质进口进入加热管道，并流经全部的桨叶后，回到热媒加热单元重新加热，由此形成循环。
具体工作原理如下：
反应器1水平放置于地面上，通过动力装置11带动加热管道7进行匀速旋转，一般的转动速率为1-20r.p.m，具体的转速以实际生产需要为准，热媒加热单元10分别为加热管道7和加热夹套5提供循环的热介质，热介质为导热油或高温热水或高温蒸汽，介质温度为120℃～550℃。
通过投料口2加入浓硫酸和氟化钙细粉原料，由于加热管道7上设有桨叶8，桨叶8会搅拌物料，并使得物料充分反应，反应后的产物氟化氢气体经过反应器1的出料口3输送至外部装置进一步收集，反应后的废渣，如硫酸钙固体，经过废渣口排出。
现有的转炉设备，其整个炉子是转动的，两个端面固定不动，头部端面进料和输出反应气，尾部端面输出反应渣料，转炉与端面之间不易密封，所以生产时采用负压以保证密封性。由于是负压状态所以不适用于氟化钙细粉作为生产原料，因为会与氟化氢一起进入后续处理系统，而且易堵塞管道。另外，由于外壳转动导致设计比较复杂，能耗高。当后续处理系统出现故障，不能保证氟化氢气体出口处保持负压时，就发生氟化氢气体泄漏事故。
本装置不需要采用负压方式也能保证反应器的气密性，而且外壳不转动，所以可以在反应器上设计进料口，出料口；反应器的设计、制造、操作都较为简单，也不易发生气体泄漏事故，便于大规模工业化应用。
实施例2
参照图5所示，本实例与实施例1不同的是，桨叶8的形态不同。本实施例的桨叶8为多层，且等间距分布在加热管道7上，每层桨叶8均由3片围绕加热管道7固定、且具有一定倾角的叶片组成，此种状态的桨叶8具有更好的搅拌效果，使得物料能够充分反应，提高反应效率。
实施例3
参照图6-7所示，本实例与实施例1不同的是，本发明的加热管道7为两根，加热管道7呈水平方向分布。两个加热管道7上的桨叶8交错式分布。
为了更好的提高物料反应效率，两根加热管道7的转动方向相反。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种适用于氟化钙细粉制备氟化氢的卧式反应装置，其特征在于，包括：
反应器，所述反应器水平放置，在所述反应器的上部设有投料口和出料口，在所述反应器的底部设有排渣口；
加热夹套，设置在所述反应器的外侧，在所述加热夹套的外侧还设有保温层，在所述加热夹套内填充有热介质；
加热管道，设置在所述反应器的内部，并贯穿所述反应器；所述加热管道的两端分别延伸到所述反应器的外侧；在动力装置的驱动下，所述加热管道在反应器内转动，搅拌物料；在所述加热管道内填充有热介质，为所述反应器内物料进行加热；
在所述加热管道上还分布有用以提高搅拌效率的桨叶。
2.根据权利要求1所述的一种适用于氟化钙细粉制备氟化氢的卧式反应装置，其特征在于，所述加热管道为一根或多根；所述加热管道呈水平分布。
3.根据权利要求2所述的一种适用于氟化钙细粉制备氟化氢的卧式反应装置，其特征在于，所述加热管道为两根时，其转动方向相反。
4.根据权利要求1所述的一种适用于氟化钙细粉制备氟化氢的卧式反应装置，其特征在于，所述桨叶呈螺旋状并固定在所述加热管道的外侧。
5.根据权利要求1所述的一种适用于氟化钙细粉制备氟化氢的卧式反应装置，其特征在于，所述桨叶为多层，且间隔分布在所述加热管道上。
6.根据权利要求5所述的一种适用于氟化钙细粉制备氟化氢的卧式反应装置，其特征在于，每层所述桨叶均由2-6片叶片组成；所述叶片固定在所述加热管道上。
7.根据权利要求1所述的一种适用于氟化钙细粉制备氟化氢的卧式反应装置，其特征在于，所述桨叶的内部具有与所述加热管道相连通的中空腔体。
8.根据权利要求1所述的一种适用于氟化钙细粉制备氟化氢的卧式反应装置，其特征在于，所述热介质为导热油，所述导热油的温度为120℃～550℃；
或所述热介质为高温热水或蒸汽，所述高温热水或蒸汽的温度为120℃～550℃。
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