CN112973602A - 一种聚合硫酸铁生产用催化氧化反应釜 - Google Patents

一种聚合硫酸铁生产用催化氧化反应釜 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种聚合硫酸铁生产用催化氧化反应釜，包括釜体和安装在釜体内腔中的辅助催化装置，所述辅助催化装置包括穿插在釜体中心的旋转轴和可转动的安装在旋转轴两侧釜体内腔顶部的副轴，所述旋转轴的周向侧壁上均匀安装有若干个交错排列的曝气机构和加热机构。本发明通过设置辅助催化装置，使得釜内氧气和溶液的混合均匀充分，提高了聚合硫酸铁的生产效率；通过设置加热机构，旋转轴转动时，加热机构也在不停改变位置，使得釜内溶液升温更加均匀，促进氧化反应的进行。

Description

一种聚合硫酸铁生产用催化氧化反应釜
技术领域
本发明涉及一种聚合硫酸铁生产用催化氧化反应釜，属于聚合硫酸铁生产技术领域。
背景技术
聚合硫酸铁是一种絮凝剂，主要用作饮用水和工业用水的处理剂以及工业废水、城市污水和污泥的处理剂，具有脱色、除臭、破乳及污泥脱水等功能。目前聚合硫酸铁主要采用两种生产方式，一种是直接氧化法，一种是催化氧化法，直接氧化法的原料成本比催化氧化法要高，因此多采用催化氧化法生产。催化氧化法是用催化剂亚硝酸钠将硫酸亚铁氧化成聚合硫酸铁，为推进反应的进行，需要加入纯氧来促进氧化反应的进行，但如何提高氧气和溶液的混合度，促进氧化反应的进行成为提高生产效率所要研究的问题之一。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种聚合硫酸铁生产用催化氧化反应釜，能够促进氧气和反应溶液的混合，提高聚合硫酸铁的生产效率。
为了实现上述目的，一种聚合硫酸铁生产用催化氧化反应釜，包括釜体和安装在釜体中的辅助催化装置，所述釜体的顶端设有若干个原料输入口，所述釜体的底端设有成品输出口；所述辅助催化装置包括穿插在釜体中心的旋转轴和可转动的安装在旋转轴两侧釜体内腔顶部的副轴，所述旋转轴的周向侧壁上均匀安装有若干个交错排列的用于向釜内溶液添加氧气的曝气机构和用于加热溶液的加热机构，所述旋转轴和釜体内腔的连接处设有密封件，所述旋转轴伸出釜体的一端设有旋转接头，旋转接头连接有气泵，所述旋转轴靠近旋转接头的一端设有氧气输送腔，所述曝气机构和氧气输送腔相配合；所述副轴的底部设置有用于推动混合溶液向下方流动的叶片。
优选地，所述曝气机构包括设置在旋转轴的侧壁上并且内腔与氧气输送腔相通的第一枝杆和均匀分布在第一枝杆上的若干个竖直的第二枝杆，每个第二枝杆的内腔均和第一枝杆的内腔相通，每个第二枝杆上安装有若干个均匀分布的曝气喷嘴。
优选地，所述曝气喷嘴内设有止回阀，从高至低的若干个曝气喷嘴内止回阀的工作压力依次减小。
优选地，所述加热机构包括设置在旋转轴侧壁上的第一连板和第二连板，第一连板和第二连板之间设置有竖杆，竖杆上设有若干个均匀分布的加热单元。
优选地，所述旋转轴远离旋转接头的一端伸出釜体并连接有可旋转电接头，所述旋转轴靠近可旋转电接头的一端、第一连板和竖杆内设有相通的电源线路安装腔，所述加热单元的内腔中设有电热芯。
优选地，所述第一连板和第二连板远离旋转轴的一端设有和釜体内壁相配合的刮板。
优选地，所述旋转轴伸出釜体的一端套接有第一齿轮，所述釜体外部设有伺服电机，伺服电机输出端设有和第一齿轮啮合的第二齿轮。
优选地，所述釜体设有温度传感器和压力传感器。
优选地，所述原料输入口包括硫酸亚铁溶液加注口、硫酸溶液加注口和亚硝酸钠添加口。
优选地，所述旋转轴上套接有第三齿轮，所述副轴上套接有和第三齿轮啮合的第四齿轮，且第三齿轮的直径大于第四齿轮的直径。
与现有技术对比，本发明的有益效果为：
1、通过设置辅助催化装置，可使用气泵从旋转接头输入纯氧，氧气经氧气输送腔进入曝气机构，向釜内溶液添加氧气，氧气的加入可极好的促进氧化反应的进行，节省催化剂的用量，通过旋转轴的转动，在搅动釜内溶液混合的同时，不断改变氧气加注的位置，使得釜内氧气和溶液的混合均匀充分，提高了聚合硫酸铁的生产效率；通过设置加热机构，旋转轴转动时，加热机构也在不停改变位置，使得釜内溶液升温更加均匀，促进氧化反应的进行；通过设置副轴和叶片，叶片随副轴转动时，对溶液产生向下的推力，使得釜内的溶液被不停的翻动，曝气装置往溶液内加注氧气时，氧气泡会在叶片的作用下延长在溶液内的停留时间，同时使得氧气和溶液混合充分，从而促进氧化反应的进行。
2、通过合理设置不同工作压力的止回阀可实现不同高度位置的曝气喷嘴最终喷出氧气时的气压相同，即各个曝气喷嘴喷出的氧气量基本相同，可实现氧气的均匀添加，促进溶液内各处氧化反应的进行。
3、通过设置温度传感器和压力传感器便于检测釜内溶液的温度和压力，以便配合调节加热机构和曝气机构的工作状态。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明辅助催化装置的结构示意图；
图3为本发明辅助催化装置的俯视图；
图4为本发明图3中A-A处的剖视图；
图5为本发明图3中B-B处的剖视图。
图中：1、釜体，11、硫酸亚铁溶液加注口，12、硫酸溶液加注口，13、亚硝酸钠添加口，14、输出口，15、支撑腿，2、辅助催化装置，21、旋转轴，211、电源线路安装腔，212、氧气输送腔，22、密封件，23、刮板，231、第一连板，232、第二连板，233、竖杆，234、加热单元，2341、电热芯，24、曝气机构，241、第一枝杆，242、第二枝杆，243、曝气喷嘴，25、第三齿轮，26、副轴，27、第四齿轮，28、叶片，3、可旋转电接头，4、旋转接头，41、气泵，5、第一齿轮，6、第二齿轮，7、伺服电机，8、压力传感器，9、温度传感器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施中的技术方案进行清楚，完整的描述，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，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。
如图1至图5所示，本发明实施例提供的一种聚合硫酸铁生产用催化氧化反应釜，包括釜体1和安装在釜体1中的辅助催化装置2，釜体1整体为圆柱形，釜体1底部为半球形，釜体1的底部也可以是漏斗形。釜体1下方设有支撑腿15，釜体1的顶端设有若干个原料输入口，原料输入口包括硫酸亚铁溶液加注口11、硫酸溶液加注口12和亚硝酸钠添加口13，用于添加制作聚合硫酸铁的原料。釜体1的底端设有成品输出口14。所述辅助催化装置2包括穿插在釜体1中心的旋转轴21和可转动的安装在旋转轴21两侧釜体1内腔顶部的副轴26，所述旋转轴21的周向侧壁上均匀安装有若干个交错排列的用于向釜内溶液添加氧气的曝气机构24和用于加热溶液的加热机构，从图1和图3可以看出，旋转轴21穿过了釜体1，曝气机构24和加热机构分别有四个。所述旋转轴21和釜体1内腔的连接处设有密封件22，密封件22防止旋转轴21与釜体1的连接处渗漏溶液。所述旋转轴21伸出釜体1的一端设有旋转接头4，旋转接头4连接有气泵41，所述旋转轴21靠近旋转接头4的一端设有氧气输送腔212，所述曝气机构24和氧气输送腔212相配合；所述副轴26的底部设置有用于推动混合溶液向下方流动的叶片28。通过设置辅助催化装置2，可使用气泵41从旋转接头4输入纯氧，氧气经氧气输送腔212进入曝气机构24，向釜内溶液添加氧气，氧气的加入可极好的促进氧化反应的进行，节省催化剂的用量，通过旋转轴21的转动，在搅动釜内溶液混合的同时，不断改变氧气加注的位置，使得釜内氧气和溶液的混合均匀充分，提高了聚合硫酸铁的生产效率；通过设置加热机构，旋转轴21转动时，加热机构也在不停改变位置，使得釜内溶液升温更加均匀，促进氧化反应的进行；通过设置副轴26和叶片28，叶片28随副轴26转动时，对溶液产生向下的推力，使得釜内的溶液被不停的翻动，曝气装置往溶液内加注氧气时，氧气泡会在叶片28的作用下延长在溶液内的停留时间，同时使得氧气和溶液混合充分，从而促进氧化反应的进行。
优选地，所述曝气机构24包括设置在旋转轴21的侧壁上并且内腔与氧气输送腔212相通的第一枝杆241和均匀分布在第一枝杆241上的若干个竖直的第二枝杆242，每个第二枝杆242的内腔均和第一枝杆241的内腔相通，每个第二枝杆242上安装有若干个均匀分布的曝气喷嘴243。氧气经氧气输送腔212进入第一枝杆241的内腔后进入若干个第二枝杆242的内腔中，并最终从多个曝气喷嘴243喷入溶液内，同时第一枝杆241和第二枝杆242也能起到一定的搅拌溶液的作用。
优选地，所述曝气喷嘴243内设有止回阀，从高至低的若干个曝气喷嘴243内止回阀的工作压力依次减小。从图1可以看出，由于釜内充满溶液，所以下面的曝气喷嘴243所受到的压强要大于上面的喷漆喷嘴，因此通过合理设置不同工作压力的止回阀可实现不同高度位置的曝气喷嘴243最终喷出氧气时的气压相同，即各个曝气喷嘴243喷出的氧气量基本相同，可实现氧气的均匀添加，促进溶液内各处氧化反应的进行。
优选地，所述加热机构包括设置在旋转轴21侧壁上的第一连板231和第二连板232，第一连板231和第二连板232之间设置有竖杆233，竖杆233上设有若干个均匀分布的加热单元234。从图2和图4可以看出第一连板231和第二连板232主要起到支撑作用以便安装有加热单元234的竖杆233能够均匀的分布在釜内。
优选地，所述旋转轴21远离旋转接头4的一端伸出釜体1并连接有可旋转电接头3，所述旋转轴21靠近可旋转电接头3的一端、第一连板231和竖杆233内设有相通的电源线路安装腔211，所述加热单元234的内腔中设有电热芯2341。从图可以看出，可在电源线路安装腔211内设置电线，连接电热芯2341，通过可旋转电接头3解决加热机构随旋转轴21转动时的供电问题。
优选地，所述第一连板231和第二连板232远离旋转轴21的一端设有和釜体1内壁相配合的刮板23。刮板23可刮除釜体1内壁上可能出现的结晶或析出颗粒，同时刮板23可在清晰反应釜时起到清理釜体1内壁的作用。
优选地，所述旋转轴21伸出釜体1的一端套接有第一齿轮5，所述釜体1外部设有伺服电机7，伺服电机7输出端设有和第一齿轮5啮合的第二齿轮6。伺服电机7能精确地控制旋转轴21转动的速度，控制搅拌混合的程度。
优选地，所述釜体1设有温度传感器9和压力传感器8。通过设置温度传感器9和压力传感器8便于检测釜内溶液的温度和压力，以便配合调节加热机构和曝气机构24的工作状态。
优选地，所述旋转轴21上套接有第三齿轮25，所述副轴26上套接有和第三齿轮25啮合的第四齿轮27，且第三齿轮25的直径大于第四齿轮27的直径。如图1所示，旋转轴21转动时，第三齿轮25会转动，从而带动第四齿轮27转动，驱动叶片28旋转。第三齿轮25的直径大于第四齿轮27的直径，因此叶片28的转速可高于旋转轴21的转速，从而实现曝气机构24加注氧气时，叶片28能够对溶液产生足够的推力，达到延长氧气泡在溶液内停留时间的目的，促进氧化反应进行。
工作原理，通过伺服电机7驱动第一齿轮5转动，实现旋转轴21的转动，当旋转轴21转动时，加热机构和曝气机构24也一同转动，对釜内溶液进行加热并添加氧气，将溶液温度调整到最适合氧化反应进行的温度并均匀添加适量的氧气，以此促进聚合硫酸铁的生产，具有显著的进步。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神和基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种聚合硫酸铁生产用催化氧化反应釜，其特征在于，包括釜体(1)和安装在釜体(1)中的辅助催化装置(2)，所述釜体(1)的顶端设有若干个原料输入口，所述釜体(1)的底端设有成品输出口(14)；所述辅助催化装置(2)包括穿插在釜体(1)中心的旋转轴(21)和可转动的安装在旋转轴(21)两侧釜体(1)内腔顶部的副轴(26)，所述旋转轴(21)的周向侧壁上均匀安装有若干个交错排列的用于向釜内溶液添加氧气的曝气机构(24)和用于加热溶液的加热机构，所述旋转轴(21)和釜体(1)内腔的连接处设有密封件(22)，所述旋转轴(21)伸出釜体(1)的一端设有旋转接头(4)，旋转接头(4)连接有气泵(41)，所述旋转轴(21)靠近旋转接头(4)的一端设有氧气输送腔(212)，所述曝气机构(24)和氧气输送腔(212)相配合；所述副轴(26)的底部设置有用于推动混合溶液向下方流动的叶片(28)。
2.根据权利要求1所述的一种聚合硫酸铁生产用催化氧化反应釜，其特征在于，所述曝气机构(24)包括设置在旋转轴(21)的侧壁上并且内腔与氧气输送腔(212)相通的第一枝杆(241)和均匀分布在第一枝杆(241)上的若干个竖直的第二枝杆(242)，每个第二枝杆(242)的内腔均和第一枝杆(241)的内腔相通，每个第二枝杆(242)上安装有若干个均匀分布的曝气喷嘴(243)。
3.根据权利要求2所述的一种聚合硫酸铁生产用催化氧化反应釜，其特征在于，所述曝气喷嘴(243)内设有止回阀，从高至低的若干个曝气喷嘴(243)内止回阀的工作压力依次减小。
4.根据权利要求1所述的一种聚合硫酸铁生产用催化氧化反应釜，其特征在于，所述加热机构包括设置在旋转轴(21)侧壁上的第一连板(231)和第二连板(232)，第一连板(231)和第二连板(232)之间设置有竖杆(233)，竖杆(233)上设有若干个均匀分布的加热单元(234)。
5.根据权利要求4所述的一种聚合硫酸铁生产用催化氧化反应釜，其特征在于，所述旋转轴(21)远离旋转接头(4)的一端伸出釜体(1)并连接有可旋转电接头(3)，所述旋转轴(21)靠近可旋转电接头(3)的一端、第一连板(231)和竖杆(233)内设有相通的电源线路安装腔(211)，所述加热单元(234)的内腔中设有电热芯(2341)。
6.根据权利要求4所述的一种聚合硫酸铁生产用催化氧化反应釜，其特征在于，所述第一连板(231)和第二连板(232)远离旋转轴(21)的一端设有和釜体(1)内壁相配合的刮板(23)。
7.根据权利要求1所述的一种聚合硫酸铁生产用催化氧化反应釜，其特征在于，所述旋转轴(21)伸出釜体(1)的一端套接有第一齿轮(5)，所述釜体(1)外部设有伺服电机(7)，伺服电机(7)输出端设有和第一齿轮(5)啮合的第二齿轮(6)。
8.根据权利要求1所述的一种聚合硫酸铁生产用催化氧化反应釜，其特征在于，所述釜体(1)设有温度传感器(9)和压力传感器(8)。
9.根据权利要求1所述的一种聚合硫酸铁生产用催化氧化反应釜，其特征在于，所述原料输入口包括硫酸亚铁溶液加注口(11)、硫酸溶液加注口(12)和亚硝酸钠添加口(13)。
10.根据权利要求1所述的一种聚合硫酸铁生产用催化氧化反应釜，其特征在于，所述旋转轴(21)上套接有第三齿轮(25)，所述副轴(26)上套接有和第三齿轮(25)啮合的第四齿轮(27)，且第三齿轮(25)的直径大于第四齿轮(27)的直径。
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