CN112206739A - 用于二氧化氮硝化反应的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于二氧化氮硝化反应的装置，包括反应箱、输氧单元、转动冷却单元和输二氧化氮单元，所述活塞固定连接有棘齿板，所述空槽内活动设置有与棘齿板配合的棘轮，所述转盘远离螺旋叶片的一侧活动设置有配合杆，所述配合杆靠近通气槽的一端固定连接有通气挡板，本发明在使用中，通过转动冷却管和螺旋叶片的设置使得反应液体均匀冷却散热，并通过棘齿板、棘轮和棘爪等结构产生和存储二氧化氮液体，最后通过电磁铁、喷射弹簧和喷射推板等机构将液化后的二氧化氮射入反应液体中，使得混合更为均匀，提高反应效率，同时部分二氧化氮液体在汽化吸热，进一步提高冷却效果。

Description

用于二氧化氮硝化反应的装置

技术领域

本发明涉及芳烃硝化设备技术领域，具体为一种用于二氧化氮硝化反应的装置。

背景技术

硝基芳烃是一种重要的有机化合物中间体，可用于医药、染料、农药和橡胶助剂等物质的合成。目前工业上多采用传统的硫酸与硝酸混合酸液相硝化工艺生产硝基芳烃，但此工艺反应后会产生大量的废酸、废水等污染物。

现有技术中，申请号为“201320373898.8”的一种硝化反应装置，包括硝化器、硝化釜、换热器和循环泵等，通过循环泵将硝化器中的部分物料打入换热器进行换热冷却，达到物料冷却的技术效果。

但现有技术仍具有较多缺陷，如：1，采用混合酸对芳香烃进行硝化，在生产中会产生大量废酸污染环境；2，采用抽出部分物料进行冷却的方式效率慢，散热冷却不均匀，且位于硝化器中的物料没及时将热量散出去的话，温度升高会降低硝化反应效率，使得生产效率变低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于二氧化氮硝化反应的装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于二氧化氮硝化反应的装置，包括反应箱、输氧单元、转动冷却单元和输二氧化氮单元，所述输氧单元包括送氧机，所述送氧机与反应箱连通；

所述转动冷却单元包括循环冷却管和转动冷却管，所述转动冷却管位于反应箱内部，所述转动冷却管由变向电机驱动，且转动冷却管一端固定连接有螺旋叶片，所述循环冷却管与转动冷却管活动连接；

所述输二氧化氮单元包括推动杆、液化喷射箱、隔板和送二氧化氮机，所述液化喷射箱固定设置在反应箱内部，所述隔板将液化喷射箱分隔为左右布置的液化腔和送气压缩腔，且送气压缩腔位于液化腔和螺旋叶片之间，所述送二氧化氮机与送气压缩腔连通；

所述推动杆活动设置在螺旋叶片之间，所述送气压缩腔内活动连接有活塞，且推动杆与活塞间通过连接杆固定连接；

所述隔板内部开设有穿过槽、空槽和通气槽，且穿过槽、通气槽均与空槽连通，所述活塞固定连接有棘齿板，且棘齿板活动伸出穿过槽，所述空槽内活动设置有与棘齿板配合的棘轮，所述棘轮一侧固定连接有同转杆，所述同转杆远离棘轮的一端固定连接有转盘，所述转盘上固定连接有若干转动块；

所述转盘远离螺旋叶片的一侧活动设置有配合杆，所述配合杆一侧固定连接有与转动块配合的配合块，所述配合杆靠近通气槽的一端固定连接有通气挡板，且通气挡板活动伸入通气槽，所述配合杆远离通气槽的一端与空槽内壁间固定连接有挤压弹簧；

所述棘轮一侧活动设置有棘爪，所述棘齿板上开设有若干翻转槽，所述翻转槽远离液化腔的一侧内部活动设置有棘齿，所述棘齿与翻转槽底壁间通过转轮一活动连接，且棘齿与翻转槽内壁间固定连接有复位弹簧一；

所述液化腔内固定设置有电磁铁，所述电磁铁靠近液化腔开口的一侧固定连接有喷射弹簧，所述喷射弹簧远离电磁铁的一侧固定连接有喷射推板，所述液化腔开口内部活动穿过有喷口挡块，且喷射推板与喷口挡块通过连杆固定连接。

优选的，所述转动冷却管外侧固定套设有从转轮，所述从转轮啮合连接有主转轮，所述主转轮与变向电机间固定连接有驱动杆，所述循环冷却管端口内部固定连接有限位环一，所述转动冷却管活动伸进循环冷却管的一端外侧固定连接有限位环二，所述循环冷却管外侧固定设置有循环冷却机。

优选的，所述棘爪远离棘轮的一端通过转轮二与空槽内壁活动连接，且棘爪远离棘轮棘齿弯曲方向的一侧固定设置有限位块，且棘爪与空槽内壁间固定连接有复位弹簧二。

优选的，所述反应箱开设有出料口，所述出料口内部固定设置有出料阀门，所述送气压缩腔连通有吸气泵。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本装置使用二氧化氮作为硝化剂进行硝化反应，相较于采用混酸作为硝化剂更为环保，不产生大量废酸污染环境；

2、本装置通过在反应箱中设置转动冷却管，对反应箱中的液体起到降温冷却作用，同时在转动冷却管上设置螺旋叶片，螺旋叶片转动搅拌反应液体，使得反应液体均匀冷却散热，提高反应效率；

3、本装置通过设置活塞、棘齿板、棘轮、棘爪、转盘、配合杆和通气挡板等机构，实现活塞向靠近液化腔运动时通气槽打开，活塞向远离液化腔运动时通气槽关闭，将送气压缩腔中气体通入液化腔加压液化，起到产生和存储二氧化氮液体的效果，方便生产中随时增加二氧化氮液体，提高灵活性；

4、本装置通过设置电磁铁、喷射弹簧和喷射推板等机构将液化后的二氧化氮射入反应液体中，使得混合更为均匀，提高反应效率，同时部分二氧化氮液体在喷射过程中汽化吸热，进一步提高冷却效果。

本发明的用于二氧化氮硝化反应的装置，通过转动冷却管和螺旋叶片的设置使得反应液体均匀冷却散热，提高反应效率，并通过活塞、棘齿板、棘轮和棘爪等结构产生和存储二氧化氮液体，方便生产中随时增加二氧化氮，提高灵活性，最后通过电磁铁、喷射弹簧和喷射推板等机构将液化后的二氧化氮射入反应液体中，使得混合更为均匀，提高反应效率，同时部分二氧化氮液体在喷射过程中汽化吸热，进一步提高冷却效果。

附图说明

图1为本发明的转动机构立体示意图；

图2为本发明的整体结构剖视示意图；

图3为图2中A区结构放大示意图；

图4为图2中B区结构放大示意图；

图5为图2中C区结构放大示意图；

图6为本发明的转盘控制通气挡板运动示意图。

图中：1反应箱、101出料口、2送氧机、3循环冷却管、301限位环一、4转动冷却管、41螺旋叶片、42限位环二、5推动杆、6连接杆、7液化喷射箱、71液化腔、72送气压缩腔、8隔板、81穿过槽、82空槽、83通气槽、9送二氧化氮机、10活塞、11棘齿板、1101翻转槽、12棘轮、13转盘、131转动块、14同转杆、15棘爪、16棘齿、17转轮一、18复位弹簧一、19配合杆、191配合块、20通气挡板、21挤压弹簧、22电磁铁、23喷射弹簧、24喷射推板、25连杆、26喷口挡块、27从转轮、28主转轮、29驱动杆、30变向电机、31转轮二、32限位块、33复位弹簧二、34循环冷却机、35吸气泵、36出料阀门。

具体实施方式

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。

请参阅图1-6，本发明提供一种技术方案：

一种用于二氧化氮硝化反应的装置，包括反应箱1、输氧单元、转动冷却单元和输二氧化氮单元，输氧单元包括送氧机2，送氧机2与反应箱1连通，送氧机2为硝化反应提供氧气；

转动冷却单元包括循环冷却管3和转动冷却管4，转动冷却管4位于反应箱1内部，转动冷却管4对反应箱1中的液体起到降温冷却作用，防止反应温度过高影响反应效率，转动冷却管4由变向电机30驱动，转动冷却管4在变向电机30驱动下做周期性正反转，且转动冷却管4一端固定连接有螺旋叶片41，转动冷却管4转动带动螺旋叶片41转动，螺旋叶片41转动搅拌反应液体，使得反应液体均匀冷却散热，提高反应效率，循环冷却管3与转动冷却管4活动连接；

输二氧化氮单元包括推动杆5、液化喷射箱7、隔板8和送二氧化氮机9，液化喷射箱7固定设置在反应箱1内部，隔板8将液化喷射箱7分隔为左右布置的液化腔71和送气压缩腔72，且送气压缩腔72位于液化腔71和螺旋叶片41之间，送二氧化氮机9与送气压缩腔72连通，送二氧化氮机9为硝化反应提供二氧化氮；

推动杆5活动设置在螺旋叶片41之间，螺旋叶片41转动带动推动杆5做周期性靠近、远离送气压缩腔72的运动，送气压缩腔72内活动连接有活塞10，且推动杆5与活塞10间通过连接杆6固定连接，当推动杆5向靠近送气压缩腔72的方向运动时，推动杆5通过连接杆6带动活塞10向靠近隔板8的方向运动，活塞10挤压送气压缩腔72中的气体，并将二氧化氮挤入液化腔71；

隔板8内部开设有穿过槽81、空槽82和通气槽83，且穿过槽81、通气槽83均与空槽82连通，活塞10固定连接有棘齿板11，活塞10运动带动棘齿板11运动，且棘齿板11活动伸出穿过槽81，空槽82内活动设置有与棘齿板11配合的棘轮12，当棘齿板11向靠近液化腔71的方向运动时，棘齿板11带动棘轮12转动，当棘齿板11向远离液化腔71的方向运动时，棘轮12在棘爪15限制下无法转动，棘轮12一侧固定连接有同转杆14，同转杆14远离棘轮12的一端固定连接有转盘13，棘轮12转动带动转盘13转动，转盘13上固定连接有若干转动块131；

转盘13远离螺旋叶片41的一侧活动设置有配合杆19，配合杆19一侧固定连接有与转动块131配合的配合块191，转动块131转动推动配合块191，使得配合杆19向远离通气槽83的方向运动，配合杆19靠近通气槽83的一端固定连接有通气挡板20，且通气挡板20活动伸入通气槽83，配合杆19运动带动通气挡板20向远离通气槽83的方向运动，使得通气挡板20离开通气槽83，送气压缩腔72中的二氧化氮气体通过通气槽83进入液化腔71中，配合杆19远离通气槽83的一端与空槽82内壁间固定连接有挤压弹簧21，当转盘13停止运动时，转动块131不再挤压配合块191，配合杆19在挤压弹簧21作用下向靠近通气槽83的方向运动，使得通气挡板20挡住通气槽83，防止液化腔71中的气体进入送气压缩腔72中使得液化效果降低；

棘轮12一侧活动设置有棘爪15，棘爪15对棘轮12起到限位作用，使得棘轮12只能在棘齿板11向靠近液化腔71方向运动时转动，棘齿板11上开设有若干翻转槽1101，翻转槽1101远离液化腔71的一侧内部活动设置有棘齿16，使得棘齿16向靠近液化腔71的方向运动时被翻转槽1101内壁挡住，棘齿16无法翻转，只能推动棘轮12转动，棘齿16与翻转槽1101底壁间通过转轮一17活动连接，当棘齿板11向远离液化腔71的方向运动时，棘轮12被棘爪15卡住，棘齿板11上的棘齿16在棘轮12的棘齿挤压下翻转进入翻转槽1101中并通过棘轮12，且棘齿16与翻转槽1101内壁间固定连接有复位弹簧一18，复位弹簧一18对棘齿16翻转后进行复位；

液化腔71内固定设置有电磁铁22，电磁铁22靠近液化腔71开口的一侧固定连接有喷射弹簧23，喷射弹簧23远离电磁铁22的一侧固定连接有喷射推板24，电磁铁22通电吸引喷射推板24，使得喷射弹簧23被压缩，电磁铁22断电失去磁性，喷射推板24在喷射弹簧23作用下向靠近液化腔71开口方向运动并将液化后的二氧化氮射进反应液体中进行反应，采用间隔开关电磁铁22可随时根据需要向反应液体中补充二氧化氮，提高生产的灵活性，且将二氧化氮液体喷射进反应液体的方式使得混合更为均匀，提高反应效率，同时部分二氧化氮液体在喷射过程中汽化吸热，进一步提高冷却效果，液化腔71开口内部活动穿过有喷口挡块26，喷口挡块26使得液化腔71在的液体无法流出，且喷射推板24与喷口挡块26通过连杆25固定连接，当喷射推板24向靠近液化腔71开口方向运动时，喷口挡块26离开液化腔71开口，使得液体喷出。

具体的，转动冷却管4外侧固定套设有从转轮27，从转轮27啮合连接有主转轮28，主转轮28与变向电机30间固定连接有驱动杆29，使得变向电机30带动转动冷却管4做周期性正反转，循环冷却管3端口内部固定连接有限位环一301，转动冷却管4活动伸进循环冷却管3的一端外侧固定连接有限位环二42，限位环一301和限位环二42的设置使得转动冷却管4可在循环冷却管3中自由转动，循环冷却管3外侧固定设置有循环冷却机34，循环冷却机34使得循环冷却管3中的冷却液循环流动并带出反应箱1中的热量。

具体的，棘爪15远离棘轮12的一端通过转轮二31与空槽82内壁活动连接，且棘爪15远离棘轮12棘齿弯曲方向的一侧固定设置有限位块32，且棘爪15与空槽内壁间固定连接有复位弹簧二33，当棘齿板11向靠近液化腔71方向运动时，棘轮12转动挤压棘爪15，使得棘爪15转动，当棘齿板11向远离液化腔71方向运动时，棘轮12转动挤压棘爪15，而棘爪15被限位块32挡住无法转动，棘爪15卡住棘轮12，使得棘轮12无法转动。

具体的，反应箱1开设有出料口101，出料口101内部固定设置有出料阀门36，反应完成后出料阀门36打开，产品通过出料口101排出，送气压缩腔72连通有吸气泵35，当反应完成后，吸气泵35工作将反应箱1中残余的二氧化氮和生成的一氧化氮吸入送气压缩腔72中，一氧化氮在氧气条件下可氧化生成二氧化氮，实现资源再利用和防止环境污染。

工作原理：转动冷却管4转动带动螺旋叶片41转动，螺旋叶片41转动带动推动杆5做周期性靠近、远离送气压缩腔72的运动，当推动杆5向靠近送气压缩腔72的方向运动时，推动杆5通过连接杆6带动活塞10向靠近隔板8的方向运动，活塞10带动棘齿板11向靠近液化腔71的方向运动，棘齿板11带动棘轮12转动，棘轮12转动带动转盘13转动，转动块131转动推动配合块191，使得配合杆19向远离通气槽83的方向运动，配合杆19运动带动通气挡板20离开通气槽83，将送气压缩腔72中的二氧化氮气体通过通气槽83推进液化腔71中；

当棘齿板11向远离液化腔71的方向运动时，棘轮12在棘爪15限制下无法转动，转盘13停止运动，转动块131不再挤压配合块191，配合杆19在挤压弹簧21作用下向靠近通气槽83的方向运动，使得通气挡板20挡住通气槽83，棘齿板11上的棘齿16在棘轮12的棘齿挤压下翻转进入翻转槽1101中并通过棘轮12；

电磁铁22通电吸引喷射推板24，使得喷射弹簧23被压缩，电磁铁22断电失去磁性，喷射推板24在喷射弹簧23作用下向靠近液化腔71开口方向运动，并将液化后的二氧化氮射进反应液体中进行反应。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种用于二氧化氮硝化反应的装置，包括反应箱(1)、输氧单元、转动冷却单元和输二氧化氮单元，其特征在于：所述输氧单元包括送氧机(2)，所述送氧机(2)与反应箱(1)连通；

所述转动冷却单元包括循环冷却管(3)和转动冷却管(4)，所述转动冷却管(4)位于反应箱(1)内部，所述转动冷却管(4)由变向电机(30)驱动，且转动冷却管(4)一端固定连接有螺旋叶片(41)，所述循环冷却管(3)与转动冷却管(4)活动连接；

所述输二氧化氮单元包括推动杆(5)、液化喷射箱(7)、隔板(8)和送二氧化氮机(9)，所述液化喷射箱(7)固定设置在反应箱(1)内部，所述隔板(8)将液化喷射箱(7)分隔为左右布置的液化腔(71)和送气压缩腔(72)，且送气压缩腔(72)位于液化腔(71)和螺旋叶片(41)之间，所述送二氧化氮机(9)与送气压缩腔(72)连通；

所述推动杆(5)活动设置在螺旋叶片(41)之间，所述送气压缩腔(72)内活动连接有活塞(10)，且推动杆(5)与活塞(10)间通过连接杆(6)固定连接；

所述隔板(8)内部开设有穿过槽(81)、空槽(82)和通气槽(83)，且穿过槽(81)、通气槽(83)均与空槽(82)连通，所述活塞(10)固定连接有棘齿板(11)，且棘齿板(11)活动伸出穿过槽(81)，所述空槽(82)内活动设置有与棘齿板(11)配合的棘轮(12)，所述棘轮(12)一侧固定连接有同转杆(14)，所述同转杆(14)远离棘轮(12)的一端固定连接有转盘(13)，所述转盘(13)上固定连接有若干转动块(131)；

所述转盘(13)远离螺旋叶片(41)的一侧活动设置有配合杆(19)，所述配合杆(19)一侧固定连接有与转动块(131)配合的配合块(191)，所述配合杆(19)靠近通气槽(83)的一端固定连接有通气挡板(20)，且通气挡板(20)活动伸入通气槽(83)，所述配合杆(19)远离通气槽(83)的一端与空槽(82)内壁间固定连接有挤压弹簧(21)；

所述棘轮(12)一侧活动设置有棘爪(15)，所述棘齿板(11)上开设有若干翻转槽(1101)，所述翻转槽(1101)远离液化腔(71)的一侧内部活动设置有棘齿(16)，所述棘齿(16)与翻转槽(1101)底壁间通过转轮一(17)活动连接，且棘齿(16)与翻转槽(1101)内壁间固定连接有复位弹簧一(18)；

所述液化腔(71)内固定设置有电磁铁(22)，所述电磁铁(22)靠近液化腔(71)开口的一侧固定连接有喷射弹簧(23)，所述喷射弹簧(23)远离电磁铁(22)的一侧固定连接有喷射推板(24)，所述液化腔(71)开口内部活动穿过有喷口挡块(26)，且喷射推板(24)与喷口挡块(26)通过连杆(25)固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于二氧化氮硝化反应的装置，其特征在于：所述转动冷却管(4)外侧固定套设有从转轮(27)，所述从转轮(27)啮合连接有主转轮(28)，所述主转轮(28)与变向电机(30)间固定连接有驱动杆(29)，所述循环冷却管(3)端口内部固定连接有限位环一(301)，所述转动冷却管(4)活动伸进循环冷却管(3)的一端外侧固定连接有限位环二(42)，所述循环冷却管(3)外侧固定设置有循环冷却机(34)。

3.根据权利要求1所述的一种用于二氧化氮硝化反应的装置，其特征在于：所述棘爪(15)远离棘轮(12)的一端通过转轮二(31)与空槽(82)内壁活动连接，且棘爪(15)远离棘轮(12)棘齿弯曲方向的一侧固定设置有限位块(32)，且棘爪(15)与空槽内壁间固定连接有复位弹簧二(33)。

4.根据权利要求1所述的一种用于二氧化氮硝化反应的装置，其特征在于：所述反应箱(1)开设有出料口(101)，所述出料口(101)内部固定设置有出料阀门(36)，所述送气压缩腔(72)连通有吸气泵(35)。

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