CN116712935A - 氧化亚氮制备用熔化锅双路预处理投料装置及投料方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了氧化亚氮制备用熔化锅双路预处理投料装置及投料方法，包括两个投料柜、预处理箱和升降集气罩，预处理箱中设有两个独立的保温预热槽，每个保温预热槽中设有加热装置、温度传感器和料位检测装置，保温预热槽前端设有加料口通过入料控制阀与投料柜底部的出料管相连，投料柜设有加料柜门、排风扇和气体收集管，保温预热槽后端设有出料口通过出料控制阀与熔化锅的注料口相连；升降集气罩可升降的设于预处理箱上方，保温预热槽顶部设有能够掀开的活动盖板，活动盖板上安装有低速搅拌装置，升降集气罩升起时通过联动装置联动开启活动盖板。本发明能够大大提高熔化锅生产效率，并且能够有效收集气体，有利于改善生产环境，提高资源利用率。
Description
技术领域
本发明涉及氧化亚氮生产技术领域，尤其涉及氧化亚氮制备用熔化锅双路预处理投料装置及投料方法。
背景技术
氧化亚氮又称为一氧化二氮、笑气，化学式为N2O，呈无色有甜味气体，有轻微麻醉作用。氧化亚氮是化学和电子工业中的重要原料，可作为助燃剂、氧化剂、医学麻醉剂和食品加工助剂等。
如专利申请公布号为CN101955167A，专利名称为硝酸铵分解制氧化亚氮的技术公开了一种氧化亚氮制备方法，目前国内制备N2O基本都是采用硝酸铵分解工艺，其制备方法为：将颗粒状硝酸铵倒入熔化锅内，再加入少量水和磷酸氢二铵催化剂，加热使其熔化；再将熔化硝酸铵注入到反应釜进行分解，化学反应式为NH4NO3→N2O+2H2O，这种生产工艺比较稳定，但是生产设备成本较高，该反应为放热反应，而且硝酸铵属于危险品，生产过程中需要保证安全可靠性。
现有技术中通常都是由人工将硝酸铵颗粒原料分批倒入熔化锅进行预熔化，熔化锅中只设置简单的加料口（即注料槽），在倒入熔化锅前没有进行预处理，导致分批倒入的硝酸铵颗粒原料只能在现有的熔化锅内从室温慢慢升温到熔点进行缓慢熔化，熔化所需时间较长，大批量生产时，总体效率比较低，影响整个生产线的生产效率；而且因为熔化锅设备造价又比较贵，单纯增加现有的熔化锅设备及配套设备数量来提高生产产量将导致成本增加。
另外，硝酸铵在熔化锅中加热时产生的氨气、一氧化氮、氧化亚氮等气体容易从现有的注料槽加料口散发出来，工人在倒料操作时容易接触或吸入这些气体，而且这些气体不能有效进行收集，会影响整个车间环境，也导致资源浪费。经文献查阅表明，目前生产氧化亚氮时发明改进大多集中在后道工艺的提纯处理，对前道生产设备的改进尤其是熔化锅等设备的改进缺少相关研究，申请人为了满足生产车间实际需求，经过不断设计和试验，针对现有熔化锅进行改进。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种氧化亚氮制备用熔化锅双路预处理投料装置及投料方法，在熔化锅前设置预处理箱对硝酸铵颗粒原料进行预处理，能够大大提高熔化锅熔化生产效率，并且在投料装置中设置气体收集装置对气体进行收集，避免投料时气体从投料装置中散发出来，有利于改善生产环境，提高资源利用率。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
氧化亚氮制备用熔化锅双路预处理投料装置，包括两个投料柜、预处理箱和升降集气罩，所述预处理箱中设有两个独立的保温预热槽，每个所述保温预热槽中设有加热装置、温度传感器和料位检测装置，所述保温预热槽的前端设有加料口，所述加料口连接有入料控制阀，所述入料控制阀与所述投料柜底部的出料管相连，所述出料管上方的所述投料柜内设有锥形落料斗，所述投料柜的前侧设有加料柜门，所述投料柜的顶部设有排风扇和气体收集管，所述气体收集管通过柔性管道与气体回收装置相连，所述保温预热槽的后端设有出料口，所述出料口连接有出料控制阀，所述出料控制阀通过管道与熔化锅的注料口相连；所述升降集气罩可升降的设于所述预处理箱的上方，所述升降集气罩顶部设有抽气装置，所述抽气装置通过柔性管道与气体回收装置相连，所述保温预热槽顶部设有能够掀开的活动盖板，所述活动盖板上安装有低速搅拌装置，所述低速搅拌装置中的搅拌桨伸入所述保温预热槽中用于搅拌物料，所述活动盖板通过柔性的联动装置与所述升降集气罩内部相连，所述升降集气罩与自动升降机构相连，所述升降集气罩升起时通过联动装置联动开启所述活动盖板用于对所述保温预热槽内部进行操作。
进一步的，两个独立的所述保温预热槽之间设有隔板，所述活动盖板铰接安装在所述隔板的顶部，两个所述活动盖板开启时朝上相对靠近；两个所述活动盖板上的低速搅拌装置相对错位安装；所述活动盖板与所述保温预热槽之间设有密封件。
进一步的，所述保温预热槽设有弧形槽底，所述保温预热槽的内壁及弧形槽底喷涂有防腐蚀涂层，所述弧形槽底的前端高、后端低，低端的所述弧形槽底与所述出料口相连通。
进一步的，每个所述活动盖板上设置的所述低速搅拌装置包括两套以上，所述低速搅拌装置分别与控制装置独立相连，所述低速搅拌装置的搅拌转速及搅拌时间可分别独立控制。
进一步的，两个所述投料柜和预处理箱底部设有撬装式的安装支架。
进一步的，所述入料控制阀和出料控制阀为插板阀或蝶阀，所述入料控制阀和出料控制阀分别与控制装置独立相连。
进一步的，所述锥形落料斗上方的所述投料柜中设有防堵破碎栅格，所述防堵破碎栅格上方设置水平设置的割刀，割刀用于投料时割开袋子；所述锥形落料斗的外侧设有振动敲击机构；所述出料管为倾斜朝下与所述入料控制阀相连。
进一步的，根据上述的氧化亚氮制备用熔化锅双路预处理投料装置的投料方法，其包括如下步骤：
S1、关闭两个所述入料控制阀和两个所述出料控制阀，启动所述排风扇和抽气装置进行气体抽吸及收集；
S2、开启第一个所述加料柜门和与其对应相连的入料控制阀，将一批硝酸铵颗粒原料倒入锥形落料斗中，物料再通过所述出料管、入料控制阀和所述加料口输送到与其连接的第一个所述保温预热槽中；加好一批料后关闭对应的所述入料控制阀和所述加料柜门；
S3、开启第二个所述加料柜门和与其对应相连的入料控制阀，将一批硝酸铵颗粒原料倒入锥形落料斗中，物料再通过所述出料管、入料控制阀和所述加料口输送到与其连接的第二个所述保温预热槽中；加好一批料后关闭对应的所述入料控制阀和所述加料柜门；
S4、两批物料分别在所述保温预热槽中错开时间进行加温预热处理，预热处理时启动所述低速搅拌装置进行搅拌，直至达到预处理要求；所述升降集气罩在处理过程中持续收集散发出的气体；
S5、打开第一个所述保温预热槽对应连接的出料控制阀，将所述保温预热槽中的物料输送到所述熔化锅中进行进一步处理，送料完成后关闭对应的所述出料控制阀；然后根据设定间隔时间再打开第二个所述保温预热槽对应的出料控制阀向所述熔化锅送料，送料完成后关闭对应的所述出料控制阀；
S6、循环S2-S5步骤，进行连续交替作业。
进一步的，每个所述保温预热槽的有效体积为所述熔化锅有效体积的1/2-2/3，两个所述保温预热槽相继向所述熔化锅交替送料的间隔时间为0-50分钟。
进一步的，所述熔化锅与所述出料控制阀之间设有吸料输送泵。
本发明具有如下有益效果：
1、本发明在熔化锅前设置能够连续使用的投料柜和预处理箱对硝酸铵颗粒原料进行投料和加温预处理，预处理好的物料再连续交替输送到熔化锅中进一步熔化处理，节省熔化锅中熔化物料所需时间，使熔化锅能够连续不断的进行反应，不再受分批间歇投料的波动影响，能够大大提高熔化锅生产效率，并且预处理箱前设置的两个投料柜便于投料操作和对气体进行收集，避免投料时气体从预处理箱和投料柜中散发出来，有利于改善生产环境，提高资源利用率。
2、本发明预处理箱中设置两组能够交替使用的保温预热槽，每组保温预热槽中都独立设置加热装置、温度传感器、料位检测装置和低速搅拌装置，能够根据工艺需求对保温预热槽的工艺参数进行独立调节，预处理效果好，两个独立的保温预热槽便于连续交替将原料预处理好后不断输送到熔化锅中进行连续生产；保温预热槽前后设置的入料控制阀、出料控制阀根据生产步骤开关，避免熔化锅和保温预热槽中产生的气体回流到投料柜中影响投料操作。
3、本发明预处理箱上方设置升降集气罩，升降集气罩能够有效收集保温预热槽中产生的气体，能够很好的改善生产环境、提高资源利用率；升降集气罩与自动升降机构相连，在升降集气罩升起时通过联动装置联动开启活动盖板，便于对保温预热槽内部进行操作，既保证气体收集效果，又不影响生产操作。
4、本发明投料柜中设置加料柜门、锥形落料斗、排风扇、气体收集管、防堵破碎栅格和割刀等机构，便于硝酸铵颗粒原料投料操作，而且在投料操作时也能对柜中的气体进行收集，投料操作环境友好。
附图说明
图1为本发明氧化亚氮制备用熔化锅双路预处理投料装置的俯视示意图；
图2为本发明氧化亚氮制备用熔化锅双路预处理投料装置的立体示意图；
图3为本发明投料柜部分的立体示意图；
图4为本发明投料柜部分的剖视示意图；
图5为本发明预处理箱的立体示意图；
图6为本发明保温预热槽的剖视示意图。
附图标记说明：
1、投料柜；11、出料管；12、锥形落料斗；13、加料柜门；14、排风扇；15、气体收集管；16、防堵破碎栅格；17、割刀；2、预处理箱；21、保温预热槽；211、弧形槽底；22、加热装置；23、温度传感器；24、料位检测装置；25、加料口；26、出料口；27、活动盖板；28、低速搅拌装置；29、隔板；3、升降集气罩；31、抽气装置；4、入料控制阀；5、出料控制阀；6、熔化锅；7、联动装置；8、自动升降机构；9、安装支架。
实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明：
参见图1-6所示，氧化亚氮制备用熔化锅双路预处理投料装置，包括两个投料柜1、预处理箱2和升降集气罩3，所述预处理箱2中设有两个独立的保温预热槽21，每个所述保温预热槽21中设有加热装置22（如电加热管或蒸汽加热盘管等，加热时设置超温保护，避免预热温度过高）、温度传感器23和料位检测装置24（采用接触式传感器或超声波传感器等），所述保温预热槽21的前端设有加料口25，所述加料口25连接有入料控制阀4，所述入料控制阀4与所述投料柜1底部的出料管11相连，所述出料管11上方的所述投料柜1内设有锥形落料斗12，所述投料柜1的前侧设有加料柜门13，所述投料柜1的顶部设有排风扇14和气体收集管15，所述气体收集管15通过柔性管道与气体回收装置相连，所述保温预热槽21的后端设有出料口26，所述出料口26连接有出料控制阀5，所述出料控制阀5通过管道与熔化锅6的注料口相连，通常所述熔化锅6与所述出料控制阀5之间还可设置吸料输送泵；所述入料控制阀4和出料控制阀5为插板阀或蝶阀，插板阀或蝶阀可以选择电动式或气动式，所述入料控制阀4和出料控制阀5分别与控制装置独立相连，出料管11、入料控制阀4、出料控制阀5、出料口26和连接管道的管径根据生产工艺设计，满足生产要求顺畅输送；所述升降集气罩3可升降的设于所述预处理箱2的上方，所述升降集气罩3顶部设有抽气装置31，所述抽气装置31通过柔性管道与气体回收装置相连，所述保温预热槽21顶部设有能够掀开的活动盖板27，所述活动盖板27上安装有低速搅拌装置28，所述低速搅拌装置28中的搅拌桨伸入所述保温预热槽21中用于低速搅拌物料（控制程序中设置转速限定，避免转速过高），吸料输送泵工作时低速搅拌装置28开启进行辅助送料，所述活动盖板27通过柔性的联动装置7与所述升降集气罩3内部相连，所述升降集气罩3与自动升降机构8相连，所述升降集气罩3升起时通过联动装置7联动开启所述活动盖板27用于对所述保温预热槽21内部进行操作；自动升降机构8中设有升降执行机构和与所述升降集气罩3顶部吊钩相连的吊绳，升降执行机构包括电动葫芦或气动升降臂等能够起吊升降集气罩3的装置，联动装置7包括长度计算好的钢丝绳、链条或连杆等，自动升降机构8带动升降集气罩3提升一段距离后才会拉动开启活动盖板27，活动盖板27开启到一定角度后停止转动，保温预热槽21外侧还可以设置与活动盖板27下方相连的浮动支撑进行辅助支撑。设备中各电气部件按照防爆要求进行隔离设计。
两个独立的所述保温预热槽21之间设有隔板29，所述活动盖板27铰接安装在所述隔板29的顶部，两个所述活动盖板27开启时朝上相对靠近；两个所述活动盖板27上的低速搅拌装置28相对错位安装；所述活动盖板27与所述保温预热槽21之间设有密封件。所述保温预热槽21设有弧形槽底211，所述保温预热槽21的内壁及弧形槽底211喷涂有防腐蚀涂层，所述弧形槽底211的前端高、后端低便于物料输送流动，低端的所述弧形槽底211与所述出料口26相连通，保温预热槽21内的物料能够顺利输送到熔化锅6中、保温预热槽21中不会堆积物料。每个所述活动盖板27上设置的所述低速搅拌装置28包括两套以上，所述低速搅拌装置28分别与控制装置独立相连，所述低速搅拌装置28的搅拌转速及搅拌时间可分别独立控制；本实施例中，每个保温预热槽21中配置三套低速搅拌装置28，保证更好的加温预处理效果；采用两个相互独立的保温预热槽21能够预先连续预热硝酸铵颗粒原料，加温预处理好的原料再不断输送到熔化锅6中，使熔化锅6能够快速将预处理好的物料加热到反应要求，充分利用熔化锅6效能使其能够连续不断生产，增加预处理工艺能够使生产工艺更加优化，预处理设备成本满足大批量生产需求。
两个所述投料柜1和预处理箱2底部设有撬装式的安装支架9，安装支架9将两个所述投料柜1和预处理箱2连接为一个整体，便于实际安装使用；安装支架9中可以设置辅助工艺管道，如设置与保温预热槽21相连的蒸汽加热管、清洗管道等。
所述锥形落料斗12上方的所述投料柜1中设有防堵破碎栅格16，所述防堵破碎栅格16上方设置水平设置的割刀17，投料柜1中设置的割刀17用于投料时割开袋子，投料割包时不用额外再用其他刀子，便于实际操作，能够提高效率；所述锥形落料斗12的外侧设有振动敲击机构避免堵料；所述出料管11为倾斜朝下与所述入料控制阀4相连，确保投料柜1中的物料能够顺利输送到保温预热槽21中。
进一步的，根据上述的氧化亚氮制备用熔化锅双路预处理投料装置的投料方法，其包括如下步骤：
S1、关闭两个所述入料控制阀4和两个所述出料控制阀5，启动所述排风扇14和抽气装置31进行气体抽吸及收集；
S2、开启第一个所述加料柜门13和与其对应相连的入料控制阀4，将一批硝酸铵颗粒原料倒入锥形落料斗12中，物料再通过所述出料管11、入料控制阀4和所述加料口25输送到与其连接的第一个所述保温预热槽21中；加好一批料后关闭对应的所述入料控制阀4和所述加料柜门13，避免气体外泄；
S3、开启第二个所述加料柜门13和与其对应相连的入料控制阀4，将一批硝酸铵颗粒原料倒入锥形落料斗12中，物料再通过所述出料管11、入料控制阀4和所述加料口25输送到与其连接的第二个所述保温预热槽21中；加好一批料后关闭对应的所述入料控制阀4和所述加料柜门13，避免气体外泄；
S4、两批物料分别在所述保温预热槽21中错开时间进行加温预热处理，预热处理时启动所述低速搅拌装置28进行搅拌，直至达到预处理要求，预热温度控制在100℃以内，有利于杂质挥发，又保证预热安全；所述升降集气罩3下降到所述预处理箱2的上方在处理过程中持续收集散发出的气体；
S5、打开第一个所述保温预热槽21对应连接的出料控制阀5，将所述保温预热槽21中的物料输送到所述熔化锅6中进行进一步处理，送料完成后关闭对应的所述出料控制阀5；然后根据设定间隔时间再打开第二个所述保温预热槽21对应的出料控制阀5向所述熔化锅6送料，送料完成后关闭对应的所述出料控制阀5；
S6、循环S2-S5步骤，进行连续交替作业。
每个所述保温预热槽21的有效体积为所述熔化锅6有效体积的1/2-2/3，两个所述保温预热槽21相继向所述熔化锅6交替送料的间隔时间为0-50分钟；保温预热槽21中每批硝酸铵颗粒原料的加料量、加温预处理时间等根据所述熔化锅6反应工艺参数确定，两个所述保温预热槽21相继向所述熔化锅6交替送料的间隔时间满足生产连续反应要求，能够连续不断进行生产。送料时，吸料输送泵与所述出料控制阀5联动起闭，吸料输送泵工作时低速搅拌装置28也开启进行辅助送料。
以上所述仅为本发明的具体实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.氧化亚氮制备用熔化锅双路预处理投料装置，其特征在于：包括两个投料柜（1）、预处理箱（2）和升降集气罩（3），所述预处理箱（2）中设有两个独立的保温预热槽（21），每个所述保温预热槽（21）中设有加热装置（22）、温度传感器（23）和料位检测装置（24），所述保温预热槽（21）的前端设有加料口（25），所述加料口（25）连接有入料控制阀（4），所述入料控制阀（4）与所述投料柜（1）底部的出料管（11）相连，所述出料管（11）上方的所述投料柜（1）内设有锥形落料斗（12），所述投料柜（1）的前侧设有加料柜门（13），所述投料柜（1）的顶部设有排风扇（14）和气体收集管（15），所述气体收集管（15）通过柔性管道与气体回收装置相连，所述保温预热槽（21）的后端设有出料口（26），所述出料口（26）连接有出料控制阀（5），所述出料控制阀（5）通过管道与熔化锅（6）的注料口相连；所述升降集气罩（3）可升降的设于所述预处理箱（2）的上方，所述升降集气罩（3）顶部设有抽气装置（31），所述抽气装置（31）通过柔性管道与气体回收装置相连，所述保温预热槽（21）顶部设有能够掀开的活动盖板（27），所述活动盖板（27）上安装有低速搅拌装置（28），所述低速搅拌装置（28）中的搅拌桨伸入所述保温预热槽（21）中用于搅拌物料，所述活动盖板（27）通过柔性的联动装置（7）与所述升降集气罩（3）内部相连，所述升降集气罩（3）与自动升降机构（8）相连，所述升降集气罩（3）升起时通过联动装置（7）联动开启所述活动盖板（27）用于对所述保温预热槽（21）内部进行操作。
2.根据权利要求1所述的氧化亚氮制备用熔化锅双路预处理投料装置，其特征在于：两个独立的所述保温预热槽（21）之间设有隔板（29），所述活动盖板（27）铰接安装在所述隔板（29）的顶部，两个所述活动盖板（27）开启时朝上相对靠近；两个所述活动盖板（27）上的低速搅拌装置（28）相对错位安装；所述活动盖板（27）与所述保温预热槽（21）之间设有密封件。
3.根据权利要求1所述的氧化亚氮制备用熔化锅双路预处理投料装置，其特征在于：所述保温预热槽（21）设有弧形槽底（211），所述保温预热槽（21）的内壁及弧形槽底（211）喷涂有防腐蚀涂层，所述弧形槽底（211）的前端高、后端低，低端的所述弧形槽底（211）与所述出料口（26）相连通。
4.根据权利要求1所述的氧化亚氮制备用熔化锅双路预处理投料装置，其特征在于：每个所述活动盖板（27）上设置的所述低速搅拌装置（28）包括两套以上，所述低速搅拌装置（28）分别与控制装置独立相连，所述低速搅拌装置（28）的搅拌转速及搅拌时间可分别独立控制。
5.根据权利要求1所述的氧化亚氮制备用熔化锅双路预处理投料装置，其特征在于：两个所述投料柜（1）和预处理箱（2）底部设有撬装式的安装支架（9）。
6.根据权利要求1所述的氧化亚氮制备用熔化锅双路预处理投料装置，其特征在于：所述入料控制阀（4）和出料控制阀（5）为插板阀或蝶阀，所述入料控制阀（4）和出料控制阀（5）分别与控制装置独立相连。
7.根据权利要求1所述的氧化亚氮制备用熔化锅双路预处理投料装置，其特征在于：所述锥形落料斗（12）上方的所述投料柜（1）中设有防堵破碎栅格（16），所述防堵破碎栅格（16）上方设置水平设置的割刀（17），所述割刀（17）用于投料时割开袋子；所述锥形落料斗（12）的外侧设有振动敲击机构；所述出料管（11）为倾斜朝下与所述入料控制阀（4）相连。
8.根据权利要求1所述的氧化亚氮制备用熔化锅双路预处理投料装置的投料方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、关闭两个所述入料控制阀（4）和两个所述出料控制阀（5），启动所述排风扇（14）和抽气装置（31）进行气体抽吸及收集；
S2、开启第一个所述加料柜门（13）和与其对应相连的入料控制阀（4），将一批硝酸铵颗粒原料倒入锥形落料斗（12）中，物料再通过所述出料管（11）、入料控制阀（4）和所述加料口（25）输送到与其连接的第一个所述保温预热槽（21）中；加好一批料后关闭对应的所述入料控制阀（4）和所述加料柜门（13）；
S3、开启第二个所述加料柜门（13）和与其对应相连的入料控制阀（4），将一批硝酸铵颗粒原料倒入锥形落料斗（12）中，物料再通过所述出料管（11）、入料控制阀（4）和所述加料口（25）输送到与其连接的第二个所述保温预热槽（21）中；加好一批料后关闭对应的所述入料控制阀（4）和所述加料柜门（13）；
S4、两批物料分别在所述保温预热槽（21）中错开时间进行加温预热处理，预热处理时启动所述低速搅拌装置（28）进行低速搅拌，直至达到预处理要求；所述升降集气罩（3）在处理过程中持续收集散发出的气体；
S5、打开第一个所述保温预热槽（21）对应连接的出料控制阀（5），将所述保温预热槽（21）中的物料输送到所述熔化锅（6）中进行进一步处理，送料完成后关闭对应的所述出料控制阀（5）；然后根据设定的间隔时间，再打开第二个所述保温预热槽（21）对应的出料控制阀（5）向所述熔化锅（6）送料，送料完成后关闭对应的所述出料控制阀（5）；
S6、循环S2-S5步骤，进行连续交替作业。
9.根据权利要求8所述的氧化亚氮制备用熔化锅双路预处理投料装置的投料方法，其特征在于：每个所述保温预热槽（21）的有效体积为所述熔化锅（6）有效体积的1/2-2/3，两个所述保温预热槽（21）相继向所述熔化锅（6）交替送料的间隔时间为0-50分钟。
10.根据权利要求8所述的氧化亚氮制备用熔化锅双路预处理投料装置的投料方法，其特征在于：所述熔化锅（6）与所述出料控制阀（5）之间设有吸料输送泵。
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