CN115646371A - 一种氨基锂制备装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种氨基锂制备装置，包括反应罐、反应盖、转管、进气管和循环器；反应盖设置在反应罐顶部罐口处；转管设置在反应罐内，呈弯折状，上段与反应罐共轴线，下段可绕反应罐的中轴线转动，在下段设有多个出气孔，各出气孔均朝向中轴线；进气管呈螺旋状缠绕在反应罐的上部外侧，出气的一端与转管的上端连通；循环器设置在反应盖上，下部与罐内空间连通，上部与转管的上端连通。氨气经过进气管被预热，氨气与金属锂反应效率更高；从多个出气孔喷出的氨气直接、均匀的喷在金属锂上，氨气与金属锂接触更充分；转管转动形成旋转喷气，氨气与金属锂接触更均匀；罐内顶部的氨气被循环器抽出重新注入到转管中，氨气利用率更高，减少了氨气用量。

Description

一种氨基锂制备装置

技术领域

本发明涉及物理或化学方法制备氨基锂的相关设备技术领域，具体涉及一种氨基锂制备装置。

背景技术

氨基锂LiNH₂是一种超强碱，主要用于有机合成和药物制造，还是一种具有良好前景的储氢材料。

目前常采用氨气与金属锂在高温下进行融触反应的方式生成氨基锂。将金属锂放入制备装置内，再向装置内通入氨气，在高温下，氨和金属锂进行反应，从而制得氨基锂。目前的制备装置，氨气与金属锂是不充分接触（即便氨气扩散后能够与金属锂接触，但是扩散后的氨气浓度降低，此情形下的接触依旧被认为是不充分接触），反应速度较慢，需要较长的时间才能完成制备；很多氨气漂浮在装置内的上空，导致无法和金属锂发生反应，原料利用率低；通入的氨气，多数直接接触的金属锂，少数扩散后接触金属锂，使生成的氨基锂并不均匀且纯度低。

发明内容

为此，本发明提供一种氨基锂制备装置，以解决上述的一个或多个技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种氨基锂制备装置，包括反应罐、反应盖、转管、进气管和循环器；所述反应盖设置在所述反应罐顶部罐口处；所述转管设置在所述反应罐内，呈弯折状，上段与所述反应罐共轴线，下段可绕所述反应罐的中轴线转动，在下段设有多个出气孔，各所述出气孔均朝向所述中轴线；所述进气管呈螺旋状缠绕在所述反应罐的上部外侧，出气的一端与所述转管的上端连通；所述循环器设置在所述反应盖上，下部与罐内空间的顶部连通，上部与所述转管的上端连通。

进一步地，所述氨基锂制备装置还包括第一电机，所述第一电机的电机壳固定在所述反应盖上，所述第一电机的驱动轴呈管状并竖向设置，所述驱动轴的上端从电机壳露出并与所述进气管、所述循环器转动密封连接，所述驱动轴的下端穿过所述反应盖后伸入到罐内并与所述转管的上端连接。

进一步地，所述氨基锂制备装置还包括二合一接管，所述二合一接管为三通管或三通接头，一端与所述驱动轴的上端转动密封连接，另外两端分别与所述进气管、所述循环器连接。

进一步地，所述循环器包括壳体、设置在所述壳体内一上一下分布的两个固定架、可转动地设置在两个所述固定架之间的转轴以及设置在所述转轴中部的扇叶，所述壳体固定在所述反应盖上，所述壳体的底部设置有回气管，所述回气管的下端穿过所述反应盖后伸入到罐内空间的顶部，所述回气管与所述反应盖之间密封。

进一步地，所述氨基锂制备装置还包括第二电机，所述第二电机的电机壳固定在所述反应盖上，所述第二电机的电机轴伸入到所述壳体内并在轴端固定有锥齿轮，所述转轴的下端设有锥齿轮，所述第二电机的电机轴与所述转轴通过锥齿轮啮合传动。

进一步地，所述氨基锂制备装置还包括转盘，所述转盘横向设置在所述反应罐的内侧底部，且所述转盘可绕所述反应罐的中轴线自由转动。

进一步地，所述转盘的上侧近边缘部位设有连接槽，所述连接槽的顶部设有斜槽，所述转管的下端插接固定在所述连接槽中。

进一步地，所述进气管的截面为半圆管状，其较平的一面与所述反应罐的罐壁相贴；所述反应罐的与所述进气管相贴的罐壁处设置有凹槽，所述凹槽与所述进气管的轨迹相匹配；所述进气管与二合一接管通过连接管连接，所述连接管与所述进气管通过连接头连接。

进一步地，所述反应罐的中部设置有一体结构成型的托盘；所述反应盖上设有多个均具有阀门的管道；所述反应盖上还设置有多个吊环。

本发明具有如下优点：

氨气经过进气管被预热，再被喷射在金属锂上，提高了氨气与金属锂的反应效率；金属锂位于反应罐内的下部，从转管下段的多个出气孔喷出的氨气直接、均匀的喷在金属锂上，使氨气与金属锂更充分地接触；当转管转动、金属锂不动时，形成旋转喷气，氨气与金属锂的接触更均匀；罐内顶部的氨气被循环器抽出重新注入到转管中，再从出气孔喷到金属锂的表面，提高氨气利用率，减少氨气的使用量，提高反应效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引申获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。

图1为本发明实施例提供的一种氨基锂制备装置的结构示意图。

图2为图1中A的放大图。

图中：1-反应罐，2-反应盖，3-转盘，4-第一电机，5-转管，6-进气管，7-连接管，8-二合一接管，9-壳体，10-固定架，11-转轴，12-扇叶，13-第二电机，14-回气管，15-托盘，16-管道，17-吊环。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例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。

本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1和2所示，本实施例提供了一种氨基锂制备装置，包括反应罐1和反应盖2，反应盖2设置在反应罐1上，两者通过法兰和螺栓进行连接，在需要时可打开反应盖2。反应罐1和反应盖2之间的连接需保持较好的密封性，避免氨气泄漏。反应盖2上设置有数个管道16，管道16均设置有阀门，管道16用于抽真空等操作。反应盖2上设置有数个吊环17，数个吊环17相对反应盖2的中心均匀分布，例如设置有两个吊环17，两个吊环17分别设置于反应盖2的两侧，通过吊环17，更方便吊起该制备装置。

反应罐1内的底部转动连接有转盘3，转盘3平放，可绕竖向的中轴线自由转动；一般的，反应罐1为圆筒状的罐体，转盘3的中轴线和反应罐1的中轴线共线。在本实施例中，转盘3上侧的近边缘位置设置有连接槽，并且连接槽的顶端设置有斜槽（除料加工形成的大倒角），便于转管5的下端插入到连接槽中。

反应盖2上设置有第一电机4，第一电机4的电机壳与反应盖2相固定。第一电机4的驱动轴（即电机轴）竖向设置，且该驱动轴呈管状并贯通第一电机4的电机壳的上下侧，以便在传递扭矩的同时还能够输送气体。驱动轴的下端穿过反应盖2后伸入到反应罐1内并与设置在反应罐1内的转管5连接，驱动轴穿过反应盖2的位置为转动密封，避免氨气泄漏。转管5为弯折管，上段为与驱动轴同轴线的第一竖管，第一竖管在反应罐1的罐口位置处弯折呈横向走势的横管，横管横向延伸至反应罐1的内壁边缘附近后又弯折向下形成第二竖管，第二竖管的下端插入到转盘3的连接槽中，且第二竖管的下段设有数个出气孔，各出气孔均朝向反应罐1的中轴线；驱动轴带动转管5转动，使得转管5可以边旋转边喷出氨气（氨气通过驱动轴输入到转管5内）。

反应罐1的上半部分的周围缠绕设置有数圈进气管6，进气管6用于输送氨气，生产过程中需要对反应罐1进行加热，利用反应罐1的罐壁余热对进气管6进行加热，进而对待进入到反应罐1的氨气进行预热，从而带来更好的反应效率。进气管6的截面呈半圆管状，较平的一面与反应罐1的罐壁相贴，从而增加进气管6与反应罐1之间的接触面积，进而更有效地加热氨气，提高预热效果。为了进一步增加预热效果，在进气管6与反应罐1接触处的罐壁处设置了凹槽，并且凹槽的轨迹与进气管6相匹配，凹槽能够适量减少反应罐1对应位置的局部壁厚，并适量增加进气管6与反应罐1的接触面积（槽壁与进气管6也会有接触，所以会增加接触面积），从而增加预热效率；凹槽的深度在一定范围内，不能影响反应罐1的强度要求。

进气管6连接有连接管7，进气管6与连接管7之间通过连接头连接，该连接头的一端可适配连接管7的截面形状，另一端可适配连接管7的截面形状。

驱动轴的顶端通过转动密封件转动连接有二合一接管8（一种三通接头或三通管，驱动轴与一端连接），其所使用的密封件的作用为让二合一接管8与驱动轴之间在转动时，还能够保证密封性，故而可采用机械密封来进行连接。驱动轴转动过程中，二合一接管8相对反应盖2静止。二合一接管8的第二端与连接管7连接，第三端连接有循环器，循环器能够将罐内顶部的氨气抽出并送入到二合一接管8中，从而能够使这部分氨气顺着转管5重新输送至反应罐1的底部，增加氨气利用率（顶部积存的氨气不与锂接触或与锂接触机会少，不能被有效利用），提高反应效果。

在本实施例中，循环器包括壳体9，壳体9内设置有上下两个固定架10，并且两个固定架10之间转动连接有转轴11，转轴11的位于两个固定架10之间的部分设置有扇叶12，当转轴11转动时可带动扇叶12旋转，进而起到向上吹风或对下抽吸的作用，转轴11与第二电机13传动连接，例如转轴11的下端伸出下方固定架10之后固定一个锥齿轮，第二电机的电机轴横向设置并伸入到壳体9内，且该电机轴的轴端也固定有一个锥齿轮，如此转轴11和第二电机13的电机轴通过锥齿轮啮合传动，第二电机13的电机壳固定在反应盖2上，壳体9的底端设置有回气管14，回气管14穿过反应盖2伸入到罐体内并位于罐内空间的顶部，当第二电机13驱动扇叶12旋转时，可将罐内空间顶部的氨气吹入到二合一接管8内。

反应罐1的中部外侧设置有托盘15，并且托盘15与反应罐1呈一体式固定。对反应罐1进行加热时，如果要将该制备装置装入到加热装置（例如加热炉等）内时，可通过托盘15来进行固定。

本方案中，转管5可插入连接槽内，也可不插入连接槽内；在插入连接槽内时，转管5带动转盘3旋转，使得金属锂也随之旋转，数个出气孔只能对着金属锂的同一位置喷气，该方式适合小块金属锂作为原料进行氨基锂的制备；当金属锂为大块时，将转管5设计的短一些（主要是第二竖管短一些），使其下端悬空，此时转管5被第一电机4带着转动时，转盘3不会转动，则转管5旋转着对金属锂喷气，喷气更均匀，反应效率更高。上述两种方式可根据需要进行选择使用。

使用时，先将金属锂放入转盘3上，然后氨气通过进气管6进行预热，之后通过连接管7进入二合一接管8，二合一接管8内的氨气通过驱动轴进入到转管5内，进入转管5的氨气通过数个出气孔喷出，喷出的氨气会直接接触金属锂，并与金属锂发生反应；由于第一电机4通过驱动轴驱动转管5旋转，转管5旋转时，向金属锂均匀喷气（此为转盘3不随转管5转动的情况），从而大大增加了氨气与金属锂的反应效率，其余的一些没有参与反应的氨气会被循环器吹入二合一接管8内，重新通过转管5的出气孔喷向金属锂，使这部分不易被利用的氨气与金属锂反应，提高氨气利用率。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种氨基锂制备装置，包括反应罐和设置在所述反应罐顶部罐口处的反应盖，其特征在于，所述氨基锂制备装置还包括转管、进气管和循环器；所述转管设置在所述反应罐内，呈弯折状，上段与所述反应罐共轴线，下段可绕所述反应罐的中轴线转动，在下段设有多个出气孔，各所述出气孔均朝向所述中轴线；所述进气管呈螺旋状缠绕在所述反应罐的上部外侧，出气的一端与所述转管的上端连通；所述循环器设置在所述反应盖上，下部与罐内空间的顶部连通，上部与所述转管的上端连通。

2.根据权利要求1所述的氨基锂制备装置，其特征在于，所述氨基锂制备装置还包括第一电机，所述第一电机的电机壳固定在所述反应盖上，所述第一电机的驱动轴呈管状并竖向设置，所述驱动轴的上端从电机壳露出并与所述进气管、所述循环器转动密封连接，所述驱动轴的下端穿过所述反应盖后伸入到罐内并与所述转管的上端连接。

3.根据权利要求2所述的氨基锂制备装置，其特征在于，所述氨基锂制备装置还包括二合一接管，所述二合一接管为三通管或三通接头，一端与所述驱动轴的上端转动密封连接，另外两端分别与所述进气管、所述循环器连接。

4.根据权利要求1所述的氨基锂制备装置，其特征在于，所述循环器包括壳体、设置在所述壳体内一上一下分布的两个固定架、可转动地设置在两个所述固定架之间的转轴以及设置在所述转轴中部的扇叶，所述壳体固定在所述反应盖上，所述壳体的底部设置有回气管，所述回气管的下端穿过所述反应盖后伸入到罐内空间的顶部，所述回气管与所述反应盖之间密封。

5.根据权利要求4所述的氨基锂制备装置，其特征在于，所述氨基锂制备装置还包括第二电机，所述第二电机的电机壳固定在所述反应盖上，所述第二电机的电机轴伸入到所述壳体内并在轴端固定有锥齿轮，所述转轴的下端设有锥齿轮，所述第二电机的电机轴与所述转轴通过锥齿轮啮合传动。

6.根据权利要求1所述的氨基锂制备装置，其特征在于，所述氨基锂制备装置还包括转盘，所述转盘横向设置在所述反应罐的内侧底部，且所述转盘可绕所述中轴线自由转动。

7.根据权利要求6所述的氨基锂制备装置，其特征在于，所述转盘的上侧近边缘部位设有连接槽，所述连接槽的顶部设有斜槽，所述转管的下端插接固定在所述连接槽中。

8.根据权利要求1所述的氨基锂制备装置，其特征在于，所述进气管的截面为半圆管状，其较平的一面与所述反应罐的罐壁相贴；所述反应罐的与所述进气管相贴的罐壁处设置有凹槽，所述凹槽与所述进气管的轨迹相匹配；所述进气管与二合一接管通过连接管连接，所述连接管与所述进气管通过连接头连接。

9.根据权利要求1所述的氨基锂制备装置，其特征在于，所述反应罐的中部设置有一体结构成型的托盘；所述反应盖上设有多个均具有阀门的管道；所述反应盖上还设置有多个吊环。

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