CN116889846A - 一种氟化氢预反应器 - Google Patents

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CN116889846A CN202311109707.1A CN202311109707A CN116889846A CN 116889846 A CN116889846 A CN 116889846A CN 202311109707 A CN202311109707 A CN 202311109707A CN 116889846 A CN116889846 A CN 116889846A
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吴允娟
刘少萍
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Abstract

本发明涉及氟化氢技术领域，具体涉及一种氟化氢预反应器，采用浓硫酸和萤石分段加入的方式，通过设置加料筒和混拌筒，加料筒用于加入萤石，混拌筒用于加入浓硫酸，由于加料筒的主体直径小于混拌筒的主体直径，使加料筒内加入的萤石输送到混拌筒时，产生落差，这种结构能够防止混拌筒内加入的浓硫酸返流至加料筒内，通过设置第一出气口和第二出气口，使回转反应炉中产生的氟化氢气体流向混拌预反应筒和再混拌反应筒，通过第一出气口和第二出气口排出，氟化氢气体流动过程会给混拌预反应筒和再混拌反应筒提供萤石和浓硫酸反应所需的热源，促使萤石和浓硫酸之间在混拌预反应筒和再混拌反应筒内的充分反应。

Description

一种氟化氢预反应器
技术领域
本发明涉及氟化氢技术领域，具体涉及一种氟化氢预反应器。
背景技术
在氟化氢生产过程中，萤石和硫酸化学反应是吸热的反应，生成的硫酸钙会阻隔萤石颗粒与硫酸的接触，导致生产效率低下。目前，氟化氢生产工厂使用预反应器来提高生产效率。预反应器的主要功能就是使萤石和硫酸充分混合，尽量达到每一个萤石颗粒都被硫酸包围起来，并使酸分子渗透到萤石分子之中，使物料能顺利地产生化学反应，提高生产效率。CN202164111U和CN112263983A公开了氟化氢预反应器技术，解决了轴承使用寿命短、设备检维修频繁、拆修和安装较困难等问题。
在现有技术中，由于氟化氢反应的原料中的硫酸具有很强的腐蚀性，因此，现有的氟化氢预反应器结构中，基本都需要采用耐腐蚀的材质，例如C-276哈材，但是这种材料十分昂贵，预反应器完全采用这种耐腐蚀的材质导致成本上升；且现有的氟化氢预反应器对于萤石和硫酸混合的充分性还有待提高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种成本较低，且能使萤石和硫酸充分混合反应的氟化氢预反应器。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种氟化氢预反应器，包括氟化氢预反应器本体，所述氟化氢预反应器本体的X向端连接于回转反应炉，包括沿X向依次连接的加料筒、混拌筒、混拌预反应筒和再混拌反应筒；
所述加料筒、混拌筒、混拌预反应筒和再混拌反应筒的主体轴向均为X向，所述加料筒、混拌筒和混拌预反应筒的轴线重合，所述混拌预反应筒的轴线位于再混拌反应筒的下方；
所述再混拌反应筒的X向端与回转反应炉的一端密封连接；
所述加料筒、混拌筒、混拌预反应筒和再混拌反应筒的直径依次增大；
所述加料筒的材质为碳钢；
所述混拌筒、混拌预反应筒和再混拌反应筒的材质为C-276哈材；
所述加料筒的X向反向端的上部设有萤石进料口；所述混拌筒的X向反向端的上部设有浓硫酸进料口；
所述预反应器还包括搅拌主轴和用于驱动搅拌主轴转动的驱动装置，所述搅拌主轴穿设于加料筒、混拌筒、混拌预反应筒和再混拌反应筒，所述搅拌主轴的轴线与加料筒的主体轴线重合，所述搅拌主轴的圆周面设置有搅拌叶片；
所述混拌预反应筒的上部设有第一出气口，所述再混拌反应筒的的上部设有第二出气口。
进一步，上述氟化氢预反应器中，所述混拌筒的X向长度长于混拌预反应筒的长度，所述混拌预反应筒的长度短于再混拌反应筒的长度。
进一步，上述氟化氢预反应器中，所述第一出气口的直径小于第二出气口的直径。
进一步，上述氟化氢预反应器中，所述搅拌叶片包括沿X向依次设置的加料段、混拌段、混拌预反应段和再混拌反应段；
所述加料段位于所述加料筒内，所述加料段为螺旋叶片；所述螺旋叶片的材质为碳钢；
所述混拌段位于所述混拌筒内，所述混拌段为第一板形叶片；
所述混拌预反应段位于所述混拌预反应筒内，所述混拌预反应段为第二板形叶片；
所述再混拌反应段位于所述再混拌反应筒内，所述再混拌反应段为第三板形叶片；所述第一板形叶片、第二板形叶片和第三板形叶片的材质均为C-276哈材。
进一步，上述氟化氢预反应器中，所述第一板形叶片与搅拌主轴的轴线夹角、所述第二板形叶片与搅拌主轴的轴线夹角、所述第三板形叶片与搅拌主轴的轴线夹角依次减小。
进一步，上述氟化氢预反应器中，所述第一板形叶片与搅拌主轴的轴线夹角为58-62度，所述第二板形叶片与搅拌主轴的轴线夹角为48-52度，所述第三板形叶片与搅拌主轴的轴线夹角为43-47度。
进一步，上述氟化氢预反应器中，所述第一板形叶片、第二板形叶片和第三板形叶片的长度依次增大。
进一步，上述氟化氢预反应器中，所述第三板形叶片的宽度大于第二板形叶片的宽度。
进一步，上述氟化氢预反应器中，所述加料筒的主体内设有锥形筒，所述锥形筒与加料筒的主体轴线重合，所述锥形筒的窄端朝向X向端。
进一步，上述氟化氢预反应器中，所述驱动装置连接于搅拌主轴的X向反向端，所述搅拌主轴的X向端连接有轴套，所述轴套的X向端设有向外延伸的台阶。
本发明的有益效果在于：采用浓硫酸和萤石分段加入的方式，通过设置加料筒和混拌筒，加料筒用于加入萤石，混拌筒用于加入浓硫酸，由于加料筒的主体直径小于混拌筒的主体直径，使加料筒内加入的萤石输送到混拌筒时，产生落差，这种结构能够防止混拌筒内加入的浓硫酸返流至加料筒内，因此在加料筒的选材上可以选用成本较低的碳钢材质，以此降低成本，浓硫酸和萤石依次经过混拌筒、混拌预反应筒和再混拌反应筒的三段搅拌，使其充分混合反应，通过设置第一出气口和第二出气口，使回转反应炉中产生的氟化氢气体流向混拌预反应筒和再混拌反应筒，通过第一出气口和第二出气口排出，氟化氢气体流动过程会给混拌预反应筒和再混拌反应筒提供萤石和浓硫酸反应所需的热源，促使萤石和浓硫酸之间在混拌预反应筒和再混拌反应筒内的充分反应。
附图说明
图1为本发明具体实施方式的一种氟化氢预反应器的侧向结构剖视图；
图2为图1的A部放大图；
图3为图1的B部放大图；
图4为图1的C部放大图；
标号说明：
1、加料筒；11、萤石进料口；12、锥形筒；
2、混拌筒；21、浓硫酸进料口；
3、混拌预反应筒；31、第一出气口；
4、再混拌反应筒；41、第二出气口；
5、搅拌主轴；51、驱动装置；52、搅拌叶片；521、加料段；522、混拌段；523、混拌预反应段；524、再混拌反应段；53、轴套。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
请参照图1至图4，本发明具体实施方式涉及一种氟化氢预反应器，包括氟化氢预反应器本体，所述氟化氢预反应器本体的X向端连接于回转反应炉，包括沿X向依次连接的加料筒1、混拌筒2、混拌预反应筒3和再混拌反应筒4；
所述加料筒1、混拌筒2、混拌预反应筒3和再混拌反应筒4的主体轴向均为X向，所述加料筒1、混拌筒2和混拌预反应筒3的轴线重合，所述混拌预反应筒3的轴线位于再混拌反应筒4的下方；
所述再混拌反应筒4的X向端与回转反应炉的一端密封连接；
所述加料筒1、混拌筒2、混拌预反应筒3和再混拌反应筒4的直径依次增大；
所述加料筒1的材质为碳钢；
所述混拌筒2、混拌预反应筒3和再混拌反应筒4的材质为C-276哈材；
所述加料筒1的X向反向端的上部设有萤石进料口11；所述混拌筒2的X向反向端的上部设有浓硫酸进料口21；
所述预反应器还包括搅拌主轴5和用于驱动搅拌主轴5转动的驱动装置51，所述搅拌主轴5穿设于加料筒1、混拌筒2、混拌预反应筒3和再混拌反应筒4，所述搅拌主轴5的轴线与加料筒1的主体轴线重合，所述搅拌主轴5的圆周面设置有搅拌叶片52；
所述混拌预反应筒3的上部设有第一出气口31，所述再混拌反应筒4的上部设有第二出气口41。
以上实施方式中，需要说明的是，X向可定义为水平方向，或与水平方向小于3度的夹角的方向。
以上实施方式中，驱动装置51可以是能够用于驱动搅拌主轴5转动的任何动力组合，例如，通过减速电机与搅拌主轴5传动连接的方式。
以上实施方式中，搅拌主轴5接触浓硫酸部份的外表面裹C-276哈材。
以上实施方式中，采用浓硫酸和萤石分段加入的方式，通过设置加料筒1和混拌筒2，加料筒1用于加入萤石，混拌筒2用于加入浓硫酸，由于加料筒1的主体直径小于混拌筒2的主体直径，使加料筒1内加入的萤石输送到混拌筒2时，产生落差，这种结构能够防止混拌筒2内加入的浓硫酸返流至加料筒1内，因此在加料筒1的选材上可以选用成本较低的碳钢材质，以此降低成本，浓硫酸和萤石依次经过混拌筒2、混拌预反应筒3和再混拌反应筒4的三段搅拌，使其充分混合反应。
以上实施方式中，再混拌反应筒4的X向端连接回转反应炉，回转反应炉图1中未示出，由于本发明涉及的氟化氢预反应器没有设置加热装置，而萤石和浓硫酸反应过程需要大量吸热，而回转反应炉本身设有加热装置，回转反应炉中会产生带有大量热量的氟化氢气体，本发明通过设置第一出气口31和第二出气口41，使回转反应炉中产生的氟化氢气体流向混拌预反应筒3和再混拌反应筒4，通过第一出气口31和第二出气口41排出，氟化氢气体流动过程会给混拌预反应筒3和再混拌反应筒4提供萤石和浓硫酸反应所需的热源，促使萤石和浓硫酸之间在混拌预反应筒3和再混拌反应筒4内的充分反应。
作为一种可选的实施方式，所述混拌筒2的X向长度长于混拌预反应筒3的长度，所述混拌预反应筒3的长度短于再混拌反应筒4的长度。
该实施方式中，所述第一出气口31的直径小于第二出气口41的直径。
以上实施方式中，由于混拌预反应筒3的体积小于再混拌反应筒4的体积，萤石和浓硫酸的反应主要是在再混拌反应筒4内进行，因此，第二出气口41的直径较大，使回转反应炉流过来的氟化氢气体携带的热量更多会停留在再混拌反应筒4内，为再混拌反应筒4内的吸热反应提供更多的热量。
作为一种可选的实施方式，所述搅拌叶片52包括沿X向依次设置的加料段521、混拌段522、混拌预反应段523和再混拌反应段524；
所述加料段521位于所述加料筒1内，所述加料段521为螺旋叶片；所述螺旋叶片的材质为碳钢；
所述混拌段522位于所述混拌筒2内，所述混拌段522为第一板形叶片；
所述混拌预反应段523位于所述混拌预反应筒3内，所述混拌预反应段523为第二板形叶片；
所述再混拌反应段524位于所述再混拌反应筒4内，所述再混拌反应段524为第三板形叶片；所述第一板形叶片、第二板形叶片和第三板形叶片的材质均为C-276哈材。
以上实施方式中，加料段521设计为螺旋叶片，由于该段不需要和浓硫酸混合，设计螺旋叶片能够使投入加料筒1的萤石均匀稳定地引导至混拌区；而混拌段522、混拌预反应段523和再混拌反应段524均设计为板形叶片，能够使浓硫酸和萤石混合时，增强搅拌力度。
作为一种可选的实施方式，所述第一板形叶片与搅拌主轴5的轴线夹角、所述第二板形叶片与搅拌主轴5的轴线夹角、所述第三板形叶片与搅拌主轴5的轴线夹角依次减小。
优选的，所述第一板形叶片与搅拌主轴5的轴线夹角为58-62度，所述第二板形叶片与搅拌主轴5的轴线夹角为48-52度，所述第三板形叶片与搅拌主轴5的轴线夹角为43-47度。
以上实施方式中，由于板形叶片与搅拌主轴5的轴线夹角越小，搅拌力度越大，向X向进料的速度则降低，所述第一板形叶片与搅拌主轴5的轴线夹角、所述第二板形叶片与搅拌主轴5的轴线夹角、所述第三板形叶片与搅拌主轴5的轴线夹角依次减小的设计，使物料的搅拌力逐渐增大，推料速度逐渐降低，使物料在预混拌反应管和再混拌反应管内充分混合反应。
作为一种可选的实施方式，所述加料筒1的主体内设有锥形筒12，所述锥形筒12与加料筒1的主体轴线重合，所述锥形筒12的窄端朝向X向端。
以上实施方式中，萤石通过锥形筒12向X向导入混拌筒2内，在锥形筒12窄端充满内腔，形成料封，阻止氟化氢气体进入加料筒1而腐蚀碳钢的加料筒1。
作为一种可选的实施方式，所述驱动装置51连接于搅拌主轴5的X向反向端，所述搅拌主轴5的X向端连接有轴套53，所述轴套53的X向端设有向外延伸的台阶。
以上实施方式中，由于轴套53为易损件，台阶朝外安装，便于更换。
实施例1
请参照图1至图4，一种氟化氢预反应器，包括氟化氢预反应器本体，所述氟化氢预反应器本体的X向端连接于回转反应炉，包括沿X向依次连接的加料筒1、混拌筒2、混拌预反应筒3和再混拌反应筒4；所述加料筒1、混拌筒2、混拌预反应筒3和再混拌反应筒4的主体轴向均为X向，所述加料筒1、混拌筒2和混拌预反应筒3的轴线重合，所述混拌预反应筒3的轴线位于再混拌反应筒4的下方；所述再混拌反应筒4的X向端与回转反应炉的一端密封连接；所述加料筒1、混拌筒2、混拌预反应筒3和再混拌反应筒4的直径依次增大；所述加料筒1的材质为碳钢；所述混拌筒2、混拌预反应筒3和再混拌反应筒4的材质为C-276哈材；所述加料筒1的X向反向端的上部设有萤石进料口11；所述混拌筒2的X向反向端的上部设有浓硫酸进料口21；所述预反应器还包括搅拌主轴5和用于驱动搅拌主轴5转动的驱动装置51，所述搅拌主轴5穿设于加料筒1、混拌筒2、混拌预反应筒3和再混拌反应筒4，所述搅拌主轴5的轴线与加料筒1的主体轴线重合，所述搅拌主轴5的圆周面设置有搅拌叶片52；所述混拌预反应筒3的上部设有第一出气口31，所述再混拌反应筒4的的上部设有第二出气口41。
所述混拌筒2的X向长度长于混拌预反应筒3的长度，所述混拌预反应筒3的长度短于再混拌反应筒4的长度。所述第一出气口31的直径小于第二出气口41的直径。所述搅拌叶片52包括沿X向依次设置的加料段521、混拌段522、混拌预反应段523和再混拌反应段524；所述加料段521位于所述加料筒1内，所述加料段521为螺旋叶片；所述螺旋叶片的材质为碳钢；所述混拌段522位于所述混拌筒2内，所述混拌段522为第一板形叶片；所述混拌预反应段523位于所述混拌预反应筒3内，所述混拌预反应段523为第二板形叶片；所述再混拌反应段524位于所述再混拌反应筒4内，所述再混拌反应段524为第三板形叶片；所述第一板形叶片、第二板形叶片和第三板形叶片的材质均为C-276哈材。所述第一板形叶片与搅拌主轴5的轴线夹角、所述第二板形叶片与搅拌主轴5的轴线夹角、所述第三板形叶片与搅拌主轴5的轴线夹角依次减小。所述第一板形叶片与搅拌主轴5的轴线夹角为60度，所述第二板形叶片与搅拌主轴5的轴线夹角为50度，所述第三板形叶片与搅拌主轴5的轴线夹角为45度。所述第一板形叶片、第二板形叶片和第三板形叶片的长度依次增大。所述第三板形叶片的宽度大于第二板形叶片的宽度。所述加料筒1的主体内设有锥形筒12，所述锥形筒12与加料筒1的主体轴线重合，所述锥形筒12的窄端朝向X向端。所述驱动装置51连接于搅拌主轴5的X向反向端，所述搅拌主轴5的X向端连接有轴套53，所述轴套53的X向端设有向外延伸的台阶。
以上所述仅为本发明的实施例，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同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种氟化氢预反应器，包括氟化氢预反应器本体，所述氟化氢预反应器本体的X向端连接于回转反应炉，其特征在于，包括沿X向依次连接的加料筒、混拌筒、混拌预反应筒和再混拌反应筒；
所述加料筒、混拌筒、混拌预反应筒和再混拌反应筒的主体轴向均为X向，所述加料筒、混拌筒和混拌预反应筒的轴线重合，所述混拌预反应筒的轴线位于再混拌反应筒的下方；
所述再混拌反应筒的X向端与回转反应炉的一端密封连接；
所述加料筒、混拌筒、混拌预反应筒和再混拌反应筒的直径依次增大；
所述加料筒的材质为碳钢；
所述混拌筒、混拌预反应筒和再混拌反应筒的材质为C-276哈材；
所述加料筒的X向反向端的上部设有萤石进料口；所述混拌筒的X向反向端的上部设有浓硫酸进料口；
所述预反应器还包括搅拌主轴和用于驱动搅拌主轴转动的驱动装置，所述搅拌主轴穿设于加料筒、混拌筒、混拌预反应筒和再混拌反应筒，所述搅拌主轴的轴线与加料筒的主体轴线重合，所述搅拌主轴的圆周面设置有搅拌叶片；
所述混拌预反应筒的上部设有第一出气口，所述再混拌反应筒的上部设有第二出气口。
2.根据权利要求1所述的氟化氢预反应器，其特征在于，所述混拌筒的X向长度长于混拌预反应筒的长度，所述混拌预反应筒的长度短于再混拌反应筒的长度。
3.根据权利要求1所述的氟化氢预反应器，其特征在于，所述第一出气口的直径小于第二出气口的直径。
4.根据权利要求1所述的氟化氢预反应器，其特征在于，所述搅拌叶片包括沿X向依次设置的加料段、混拌段、混拌预反应段和再混拌反应段；
所述加料段位于所述加料筒内，所述加料段为螺旋叶片；所述螺旋叶片的材质为碳钢；
所述混拌段位于所述混拌筒内，所述混拌段为第一板形叶片；
所述混拌预反应段位于所述混拌预反应筒内，所述混拌预反应段为第二板形叶片；
所述再混拌反应段位于所述再混拌反应筒内，所述再混拌反应段为第三板形叶片；所述第一板形叶片、第二板形叶片和第三板形叶片的材质均为C-276哈材。
5.根据权利要求4所述的氟化氢预反应器，其特征在于，所述第一板形叶片与搅拌主轴的轴线夹角、所述第二板形叶片与搅拌主轴的轴线夹角、所述第三板形叶片与搅拌主轴的轴线夹角依次减小。
6.根据权利要求4所述的氟化氢预反应器，其特征在于，所述第一板形叶片与搅拌主轴的轴线夹角为58-62度，所述第二板形叶片与搅拌主轴的轴线夹角为48-52度，所述第三板形叶片与搅拌主轴的轴线夹角为42-47度。
7.根据权利要求4所述的氟化氢预反应器，其特征在于，所述第一板形叶片、第二板形叶片和第三板形叶片的长度依次增大。
8.根据权利要求4所述的氟化氢预反应器，其特征在于，所述第三板形叶片的宽度大于第二板形叶片的宽度。
9.根据权利要求1所述的氟化氢预反应器，其特征在于，所述加料筒的主体内设有锥形筒，所述锥形筒与加料筒的主体轴线重合，所述锥形筒的窄端朝向X向端。
10.根据权利要求1所述的氟化氢预反应器，其特征在于，所述驱动装置连接于搅拌主轴的X向反向端，所述搅拌主轴的X向端连接有轴套，所述轴套的X向端设有向外延伸的台阶。
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CN117323956A (zh) * 2023-11-29 2024-01-02 厦工(三明)重型机器有限公司 两段式氟化氢回转炉

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