CN115090239A - 五氟化磷卧式反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明属于反应设备领域,特别涉及一种用于五氟化磷生产的卧式反应器;五氟化磷卧式反应器,其包括支撑底架,以及固定在支撑底架上的反应器本体,还包括一个贯穿设置在反应器本体内并通过支架连接在支撑底架上的搅拌轴,以及驱动搅拌轴旋转的驱动机构,其特征在于:所述的搅拌轴上设有若干个搅拌叶,搅拌叶的边缘设有将物料带起并在旋转过程中物料不断落下的提升部件;本发明设计了一种五氯化磷的卧式反应器,通过对反应器的搅拌叶的改进,提升固体状态下的五氯化磷与氟化氢的接触面积,增大反应的效率,缩短反应的时间,从而提升了五氟化磷的反应产率和缩短了反应所需的时间,提高了生产效率。
Description
技术领域
本发明属于反应设备领域,特别涉及一种用于五氟化磷生产的卧式反应器。
背景技术
五氟化磷(PF5)在常态下是一种无色无味的气体,被广泛地应用于电子工业、电池制造、高分子材料和催化剂等领域。
目前,国内少数几家生产商品化PF5 的厂家多采用国外直接法生产技术。直接法一般采用氟化氢和氟气等有毒、强腐蚀性原料,其中,采用五氯化磷与无水氟化氢反应制备PF5 的方法已实现产业化,其反应方程式为:PCl5+5HF→PF5+5HCl但由于此反应强烈放热,需严格控制反应过程温度,否则,容易引起爆炸。
现有技术中都是将五氯化磷固体粉末置于密闭的反应器中,先通入惰性气体进行保护,再通入氟化氢进行反应,通过螺旋设置的搅拌桨叶的搅动,带动反应器内的五氯化磷固体粉末下反应器内涌动,五氯化磷与氟化氢接触的反应面积基本稳定,造成两者的反应产率比较低,故需要对反应器进行改进。
发明内容
针对现有技术存在的不足,本发明设计了一种五氯化磷的卧式反应器,通过对反应器的搅拌叶的改进,提升固体状态下的五氯化磷与氟化氢的接触面积,增大反应的效率,缩短反应的时间,从而提升了五氟化磷的反应产率和缩短了反应所需的时间,提高了生产效率。
本发明的技术方案如下:
五氟化磷卧式反应器,其包括支撑底架,以及固定在支撑底架上的反应器本体,还包括一个贯穿设置在反应器本体内并通过支架连接在支撑底架上的搅拌轴,以及驱动搅拌轴旋转的驱动机构,其特征在于:所述的搅拌轴上设有若干个搅拌叶,搅拌叶的边缘设有将物料带起并在旋转过程中物料不断落下的提升部件。
进一步的说,所述的提升部件包括在搅拌叶的一侧边边缘和端部边缘设置的提升挡板。
进一步的说,所述的搅拌叶的侧边和端部的提升挡板的宽度从两个提升挡板连接处向远端逐渐减小。
进一步的说,所述的侧边边缘的提升挡板上设有多个槽口。
进一步的说,所述的反应器本体包括通过鞍座且呈卧式固定在支撑底架上的下壳体,还包括与下壳体连接的上壳体,所述下壳体包括半圆形的底壳以及呈垂直状连接在底壳上的过渡壳,上壳体连接在过渡壳的上端,所述的底壳的轴线与搅拌轴在同一轴线上,搅拌叶的端部贴紧底壳的壁面。
进一步的说,所述的底壳的外表面上设有外壳体,在底壳和外壳体之间形成散热夹套,位于底壳的下方设有连接在外壳体上且与散热夹套连通的进口和出口。
进一步的说,所述的搅拌轴与反应器本体连接处的外侧均设有机械密封静环。
进一步的说,所述的驱动机构包括具有减速机构的驱动电机,驱动电机的输出端设有主动链轮,搅拌轴上设有从动链轮,主动链轮和从动链轮通过链条连接。
进一步的说,所述的反应器本体的上端设有供人进出的人孔,在靠近人孔附近的反应器本体上设有进料口,在远离人孔的反应器本体上设有出料口。
综上所述,本发明具有以下有益效果:
1、本发明通过对反应器内的搅拌叶的结构进行改进,使得搅拌叶在旋转过程中能够将部分固态的五氯化磷带起并在旋转过程中又从搅拌叶上落下,在落下过程中增大了五氯化磷与氟化氢接触的面积,提升了反应的效率和反应的产率,克服了现有技术中五氯化磷和氟化氢反应产率低和效率慢的问题。
2、本发明对反应器的外壳体进行了改进,外壳体与底壳形成的散热夹套能够快速的对反应产生的热量进行吸收,从而能够稳定有效的控制反应过程 ,进一步的保证了反应器的安全性和可靠性
3、本发明对底壳的形状进行了限定,采用半圆形的结构设计,且与搅拌轴为同一轴线,搅拌叶的端部与底壳的内壁紧贴,能够充分的搅动反应器内的粉状原料,从而能够使原料充分参与到反应中。
附图说明
图1为本发明的侧视剖视示意图;
图2为图1的左视示意图;
图3为图1的俯视示意图;
图4为搅拌轴与搅拌叶的示意图;
图5为搅拌叶从侧边看的示意图;
图6为搅拌叶从端部看的示意图;
图7为实施例2中的搅拌从侧边看的示意图;
图中1支撑底架,
2为反应器本体,20为下壳体,21为上壳体,201为底壳,202为过渡壳,203为外壳体,204为散热夹套,205为进口,206为出口,22为人孔,23为进料口,24为出料口,
3为搅拌轴,30支架;
4为机械密封静环,40为搅拌叶,41为提升部件,410为提升挡板,411为槽口,
5为驱动机构,50为驱动电机。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例的附图,对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例,本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。
实施例1
参见图1至图6所示,五氟化磷卧式反应器,其包括支撑底架1,以及固定在支撑底架上的反应器本体2,还包括一个贯穿设置在反应器本体内并通过支架30连接在支撑底架上的搅拌轴3,以及驱动搅拌轴旋转的驱动机构5,其特征在于:所述的搅拌轴4上设有若干个搅拌叶40,搅拌叶40的边缘设有将物料带起并在旋转过程中物料不断落下的提升部件41。
本发明对五氟化磷反应器的结构进行了改进,通过在搅拌叶上设置提升部件,能够将反应器本体内的固体物料带起并在搅拌轴的旋转过程中不断的落下,使其与另外一种气体反应物充分的接触,提升反应的速率和产率。
下面对提升部件的结构进行说明。
进一步的说,所述的提升部件41包括在搅拌叶的一侧边边缘和端部边缘设置的提升挡板410,设置在侧边边缘和端部边缘的提升挡板,两个边缘的提升挡板和搅拌叶形成一个L型区域,当搅拌叶从固体物料中出来时,部分固体物料会留在L型区域内,当搅拌叶继续旋转,由于L型区域的角度变化,固体物料在重力的作用下会不断的从L型区域掉落,掉落过程中能够更加充分的与反应器本体的氟化氢进行反应,从而提升反应的速率和产率。
进一步的说,所述的搅拌叶的侧边和端部的提升挡板的宽度从两个提升挡板连接处向远端逐渐减小,此处对提升挡边的形状作出了进一步的限定,形成一个宽度变化,固体物料与L型区域的静摩擦力也形成了一个变化,固体物料能够一部分一部分不断的散落,而不是一次性从搅拌叶的搅拌挡边上一次滑落,进一步优化固体物料与氟化氢的接触面积,更好的提升反应的速率和产率。
所述的反应器本体2包括通过鞍座且呈卧式固定在支撑底架上的下壳体20,还包括与下壳体20连接的上壳体21,所述下壳体20包括半圆形的底壳201以及呈垂直状连接在底壳上的过渡壳202,上壳体21连接在过渡壳的上端,所述的底壳201的轴线与搅拌轴在同一轴线上,搅拌叶的端部贴紧底壳的壁面,进一步的,对反应器本体的结构进行限定,半圆形结构设计的底壳与搅拌叶的旋转半径吻合,能够更好的搅动位于底壳内的固体物料,不会底部物料无法搅动起来参与反应的问题,同时也增大固体物料与氟化氢的接触,提升反应的速率,且反应器本体采用分段式的结构设计,方便加工制造,有利于制造成本的降低,
进一步的说,所述的底壳201的外表面上设有外壳体203,在底壳和外壳体之间形成散热夹套204,位于底壳的下方设有连接在外壳体上且与散热夹套连通的进口205和出口206,在底壳外部设置的散热夹套能够对底壳内反应产生的热量进行更好的吸收,从而有效控制反应釜内的反应剧烈程度,使得反应设备能够更好的控制五氯化磷和氟化氢的反应。
进一步的说,所述的搅拌轴3与反应器本体2连接处的外侧均设有机械密封静环4,由于氟化氢是不燃有毒气体,故采用机械密封静环来提升搅拌轴与反应器本体之间的密封性,避免有害气体的外泄,保证了工作环境的安全性,
进一步的说,所述的驱动机构5包括具有减速机构的驱动电机50,驱动电机的输出端设有主动链轮,搅拌轴上设有从动链轮,主动链轮和从动链轮通过链条连接,主动链轮和从动链轮在附图2和图3中被遮挡,无法直接观察到,驱动机构用于驱动搅拌轴的转动,采用链轮和链条的传动形式,能够稳定的传递较大的力矩。
进一步的说,所述的反应器本体2的上端设有供人进出的人孔22,在靠近人孔附近的反应器本体上设有进料口23,在远离人孔的反应器本体上设有出料口24,进一步的,对反应器本体上的各个接口进行限定,人孔的设置,方便人们对反应器内部进行设备的安装和维护。
实施例2
在实施例1的基础上,本实施例对实施例1的提升挡板的结构进行了改进;由于固体物料可能整体从提升挡板上滑落,并不能有效增大五氯化磷与氟化氢的接触,故本实施例有对侧边边缘的提升挡边进行了改进,所述的侧边边缘的提升挡板410上设有多个槽口411,当搅拌叶从固体物料中旋出的一刻,由于槽口的存在,提升挡板上的固体物料会不断的从槽口中滑落,滑落过程中会与氟化氢接触,增大了两者接触的面积,提升反应的效率,接触充分以后,相同质量的原料所产生出的五氟化磷的量也得到增加,相应的反应的产率也得到增加。
综上所述,本发明具有以下有益效果:
1、本发明通过对反应器内的搅拌叶的结构进行改进,使得搅拌叶在旋转过程中能够将部分固态的五氯化磷带起并在旋转过程中又从搅拌叶上落下,在落下过程中增大了五氯化磷与氟化氢接触的面积,提升了反应的效率和反应的产率,克服了现有技术中五氯化磷和氟化氢反应产率低和效率慢的问题。
2、本发明对反应器的外壳体进行了改进,外壳体与底壳形成的散热夹套能够快速的对反应产生的热量进行吸收,从而能够稳定有效的控制反应过程 ,进一步的保证了反应器的安全性和可靠性
3、本发明对底壳的形状进行了限定,采用半圆形的结构设计,且与搅拌轴为同一轴线,搅拌叶的端部与底壳的内壁紧贴,能够充分的搅动反应器内的粉状原料,从而能够使原料充分参与到反应中。
Claims (9)
1.五氟化磷卧式反应器,其包括支撑底架,以及固定在支撑底架上的反应器本体,还包括一个贯穿设置在反应器本体内并通过支架连接在支撑底架上的搅拌轴,以及驱动搅拌轴旋转的驱动机构,其特征在于:所述的搅拌轴上设有若干个搅拌叶,搅拌叶的边缘设有将物料带起并在旋转过程中物料不断落下的提升部件。
2.根据权利要求1所述的五氟化磷卧式反应器,其特征在于:所述的提升部件包括在搅拌叶的一侧边边缘和端部边缘设置的提升挡板。
3.根据权利要求2所述的五氟化磷卧式反应器,其特征在于:所述的搅拌叶的侧边和端部的提升挡板的宽度从两个提升挡板连接处向远端逐渐减小。
4.根据权利要求2所述的五氟化磷卧式反应器,其特征在于:所述的侧边边缘的提升挡板上设有多个槽口。
5.根据权利要求1所述的五氟化磷卧式反应器,其特征在于:所述的反应器本体包括通过鞍座且呈卧式固定在支撑底架上的下壳体,还包括与下壳体连接的上壳体,所述下壳体包括半圆形的底壳以及呈垂直状连接在底壳上的过渡壳,上壳体连接在过渡壳的上端,所述的底壳的轴线与搅拌轴在同一轴线上,搅拌叶的端部贴紧底壳的壁面。
6.根据权利要求5所述的五氟化磷卧式反应器,其特征在于:所述的底壳的外表面上设有外壳体,在底壳和外壳体之间形成散热夹套,位于底壳的下方设有连接在外壳体上且与散热夹套连通的进口和出口。
7.根据权利要求1所述的五氟化磷卧式反应器,其特征在于:所述的搅拌轴与反应器本体连接处的外侧均设有机械密封静环。
8.根据权利要求1所述的五氟化磷卧式反应器,其特征在于:所述的驱动机构包括具有减速机构的驱动电机,驱动电机的输出端设有主动链轮,搅拌轴上设有从动链轮,主动链轮和从动链轮通过链条连接。
9.根据权利要求1所述的五氟化磷卧式反应器,其特征在于:所述的反应器本体的上端设有供人进出的人孔,在靠近人孔附近的反应器本体上设有进料口,在远离人孔的反应器本体上设有出料口。
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