CN1181907C - 一种气固反应釜 - Google Patents
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Abstract
一种气固反应釜，主要包括以下部件：反应釜主体(12)、固体加料口(3)、尾气排出口(4)、搅拌轴(5)、搅拌桨叶(6)、锥台型固体卸料器(7)、倒锥型气体分布器(8)、螺杆输送机(9)、气封滑阀(10)以及挡板(11)；其中，反应釜主体(12)的上部为圆桶状，下部呈圆锥状；反应釜顶部设有固体物料加料口(3)和尾气排出口(4)；搅拌轴(5)垂直设置并位于反应釜的中心轴线上，搅拌桨叶(6)固定在搅拌轴上；反应釜的内壁设置一层或多层挡板(11)；锥台型固体卸料器(7)位于反应釜的下部；倒锥型气体分布器(8)位于锥台型固体卸料器(7)的下端面中间，该分布器的锥面上均匀开孔；反应釜的底部与螺杆输送机(9)相连通，气封滑阀(10)设置在螺杆输送机的卸料管上。
Description
技术领域
本发明涉及在固定容器内具有旋转搅拌装置的混合机，更具体地说，是一种用于气固反应的反应釜。
背景技术
现有的气固反应器主要有流化床、移动床、喷动床和釜式反应器等多种形式，其中流化床、移动床和喷动床比较适用于固体颗粒分布相对比较集中，流动性较好的反应体系。而对于那些颗粒分布不均、流动性较差的固体反应物，如干燥后的Y型分子筛滤饼，如果需要进行气固反应，则使用釜式反应器、采用间歇反应比较有利。此外，还可以延长停留时间并给予适当的搅拌，以强化气固接触，使反应更加完全。但釜式反应器的设备效率不高，气体物料中有效组分的利用率较低，且操作人员的劳动强度比较大，装料和卸料时容易造成扬尘。
CN2376327Y公开了一种带有整体挡板的搅拌容器，该容器本体内侧壁间隔设置有与容器本体一体成型的搪玻璃挡板，且所述挡板沿本体内侧壁圆周均匀布置。
CN2149962Y披露了一种带折流板的搪玻璃反应罐，该反应罐罐体的内壁设有两层或三层折流板，且每层折流板均沿圆周方向均匀布置。该反应罐可提高物料混合的均匀度，使混合时间缩短。
综上所述，现有技术中尚未涉及可连续操作的密闭式的气固反应釜。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可连续操作的密闭式的气固反应釜，以便提高物料混合的均匀度、缩短混合时间，并且使加料、出料、尾气排放等过程均在全密封的条件下完成。
本发明所提供的反应釜主要包括以下部件：反应釜主体12、固体加料口3、尾气排出口4、搅拌轴5、搅拌桨叶6、锥台型固体卸料器7、倒锥型气体分布器8、螺杆输送机9、气封滑阀10以及挡板11；其中，反应釜主体12的上部为圆桶状，下部呈圆锥状；反应釜顶部设有固体物料加料口3和尾气排出口4；搅拌轴5垂直设置并位于反应釜的中心轴线上，搅拌桨桨叶6固定在搅拌轴上；反应釜的内壁设置一层或多层挡板11；锥台型固体卸料器7位于反应釜的下部；倒锥型气体分布器8位于锥台型固体卸料器7的下端面中间，该分布器的锥面上均匀开孔；反应釜的底部与螺杆输送机9相连通，气封滑阀10设置在螺杆输送机的卸料管上。
与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在以下方面：
1、本发明所提供的反应釜气固两相逆向流动，并伴以适当的搅拌，可改善传质条件，使反应物料得到充分利用，提高设备工作效率，减轻劳动强度。假设固体物料中的A组分和气体物料中的B组分是主要的反应物，在反应釜顶端A组分浓度为最大值而B组分浓度达到最低，而在倒锥型气体分布器附近，A组分的浓度逐渐减少到最低，此时B组分的浓度则是最高值，因此，对于整个反应釜，反应的推动力沿轴向是几乎相等的，这种反应形式使反应更加均匀，物料利用率和设备空间利用率都比较高。适当的搅拌可以破碎倒锥型气体分布器喷出的反应气体在床层内形成的气泡，也可以防止那些颗粒分布不均、流动性较差的固体在流动过程中的架桥现象。
2、本发明所采用的倒锥型气体分布器呈360°给出反应气体，在反应釜底部使气体分布更均匀。
3、本发明通过调整锥台型卸料器与倒锥型气体分布器之间的缝隙可以调整反应物料的停留时间，从而达到控制反应时间的目的。此外，锥台型卸料器可使倒锥型气体分布器更好地分散气体，使气体能沿径向均匀分布，减少气体分布和固体卸料的死区，同时延缓固体滑落速度，延长固体物料的停留时间。
4、反应过程中，会有少量气体随固体夹带出料，另外，由于气体向上运动压降较大，因此，会有部分气体向下走短路随固体排出，为了封住这部分气体，本发明在出料口设置了气封滑阀，在出料的同时可以封住气体。这样不仅有效地减少了物料损失，还可以避免溢出的气体物料对人员以及环境的污染。
5、本发明采用折叶或翼式搅拌系统，在气固反应中伴以搅拌能有效改善气体分布，减少架桥现象，从而使反应更均匀。
6、本发明在气固反应釜内设置一层或多层挡板。搅拌桨叶转动时，与挡板形成剪切力，可打碎反应釜内的气泡，并防止固体物料架桥，使气固两相充分混合。
附图说明
图1本发明所提供反应釜的结构示意图。
图2是本发明所提供反应釜的A-A视图。
具体实施方式
如图1所示，本发明所提供的反应釜主要包括以下部件：搅拌马达1、减速箱2、固体加料口3、尾气排出口4、搅拌轴5、搅拌桨叶6、锥台型固体卸料器7、倒锥型气体分布器8、螺杆输送机9、气封滑阀10、挡板11以及反应釜主体12。
本发明所提供的气固反应釜的主体12由上部的圆桶和下部的圆锥两部分组成，这两部分可以是焊接在一起的，也可以在加工过程中一次铸造成型。该反应釜的高径比为1∶1～5，优选1∶2～4。该反应釜的圆锥部分的底角为45～120°，优选60～115°。
在反应釜顶部设有固体物料加料口3和尾气排出口4。加料口3可以和挠性输送机相连，定量加入固体物料。为防止加料时扬尘，可在加料口下游设置进料管，并将进料管插入到固体床层内部。排出口4与尾气风机相连，排出反应后的气体，也可以使反应釜内略呈副压，以减少气体泄漏。
反应釜顶部还可设有搅拌马达1和减速箱2，用以带动反应釜内的搅拌轴5以及固定在搅拌轴上的搅拌桨叶6。搅拌轴最好垂直设置并位于反应釜的中心轴线上。搅拌桨叶6可以是折叶式，也可以是翼式。桨叶的直径和反应釜内径比为0.400～0.625；折叶与水平方向的夹角为5～45°；搅拌桨的转速最好是连续可调。
在反应釜的内壁设置一层或多层挡板11，优选两层或三层；挡板11的设置应不影响搅拌桨叶的转动。每层挡板包括2～8片挡板片，优选4～6片，且各挡板片在同一水平面上沿圆周方向均匀布置。
在反应釜的下部设有锥台型固体卸料器7。该固体卸料器的上端面可焊接或铰接在反应釜圆柱部分内侧，上端面的外径与反应釜圆柱部分的内径相同；该固体卸料器的下端面与反应釜的圆柱部分和圆锥部分的结合面在同一水平面上，下端面的直径与反应釜内径之比为0.05～0.80；该锥台型固体卸料器的圆台底角为30～60°。
倒锥型气体分布器8位于锥台型固体卸料器7的下端面中间，该分布器的下端面直径和反应釜内径之比为0.05～0.20，锥顶角度为30～120°；该分布器的锥面上均匀开孔，开孔面积与锥面面积之比为1∶2～10；该分布器可在反应釜底部呈360°分布气体。该分布器的垂直高度可在一定范围内沿反应釜的中心轴向进行调节，从而改变倒锥型气体分布器和锥台型固体卸料器之间的间隙、调节反应后固体物料的质量流率。
在该反应釜的底部与螺杆输送机9相连通，螺杆输送机的卸料管上安装有气封滑阀10。气封滑阀10的转动阀芯一般由8～12个叶片组成，阀芯的直径和卸料管的直径比为1.0～1.5，阀芯的转动由马达带动，其转速可根据出料量决定。
本发明所提供气固反应釜的工作流程如下：如图1所示，固体物料通过加料口3进入该反应釜内，气体物料经倒锥型气体分布器8在该反应釜的底部均匀分散。上述固体物料和气体物料在反应釜内相互混合，并进行所需要的反应。搅拌马达带动搅拌轴和搅拌桨叶在反应釜内旋转，以促进上述两股物料的充分混合。反应后的物料通过倒锥型气体分布器和锥台型固体卸料器之间的间隙后进一步下行，并最终进入螺杆输送机9中。外部电机带动螺杆输送机内部螺杆转动，反应后的固体物料经螺杆输送机送至卸料管，并由卸料管卸出。卸料管上的气封滑阀10使得气体物料不会与固体物料一道由卸料管卸出。
下面的实施例将对本发明予以进一步的说明，但本发明并不因此而受到任何限制。
实施例1
本实施例说明：采用本发明所提供的反应釜进行气固反应，可以得到较为理想的反应效率。
按照本发明的描述制造一台气固反应釜。反应釜的圆桶部分高度为1.0m，直径为0.3m；圆桶部分的高度为1.0m，圆锥部分的高度为0.15m；倒锥型气体分布器顶角60°，端面直径0.03m，开孔率为20％；锥台型固体卸料器底角45°，下端面直径0.22m；搅拌桨采用单层翼型两叶桨叶，桨叶长度为0.08m，操作时转速控制在5～10rpm。安装时倒锥型气体分布器的端面和锥台型固体卸料器的下端面在同一平面上；采用单螺杆输送机，出口气封滑阀为8叶滑阀。
参与反应的固体物料为干燥后的Y型分子筛，气体物料为干燥空气和SiCl4的混合物，其中，干燥空气作为载体，SiCl4的加量为等量反应。反应时从反应釜的顶部以每分钟2kg的速度加料，气体从底部喷入，取尾气进行分析未能检出SiCl4，对产品进行分析，完全符合工艺要求。经过计算，该反应釜的反应效率约为1700kg/hr·m3，物料的平均停留时间14分钟。
对比例1
本对比例说明：采用现有的气固反应釜进行实施例1所述气固反应时的反应效率。
一台工业装置，其基本构造为圆桶型，水平放置，圆桶中间安装有轴，通过马达带动轴的运转可以使反应釜旋转。圆桶直径1.5m，长度2.0m，装料量200kg，反应为间歇操作。通入等量SiCl4气体后，旋转反应釜2小时后出料。
通过分析，产品符合工艺要求，且在釜内气体中未能检出SiCl4。通过计算，该反应釜的反应效率为56.6kg/hr·m3。
Claims (11)
1、一种气固反应釜，其特征在于该反应釜主要包括以下部件：反应釜主体(12)、固体物料加料口(3)、尾气排出口(4)、搅拌轴(5)、搅拌桨叶(6)、锥台型固体卸料器(7)、倒锥型气体分布器(8)、螺杆输送机(9)、气封滑阀(10)以及挡板(11)；其中，反应釜主体(12)的上部为圆桶状，下部呈圆锥状；反应釜顶部设有固体物料加料口(3)和尾气排出口(4)；搅拌轴(5)垂直设置并位于反应釜的中心轴线上，搅拌桨叶(6)固定在搅拌轴上；反应釜的内壁设置一层或多层挡板(11)；锥台型固体卸料器(7)位于反应釜的下部；倒锥型气体分布器(8)位于锥台型固体卸料器(7)的下端面中间，该分布器的锥面上均匀开孔；反应釜的底部与螺杆输送机(9)相连通，气封滑阀(10)设置在螺杆输送机的卸料管上。
2、按照权利要求1的反应釜，其特征在于该反应釜的高径比为1∶1～5，且圆锥部分的底角为45～120°。
3、按照权利要求2的反应釜，其特征在于该反应釜的高径比为1∶2～4，且圆锥部分的底角为60～115°。
4、按照权利要求1的反应釜，其特征在于所述固体加料口(3)的下游设置进料管，并将进料管插入到固体床层内部。
5、按照权利要求1的反应釜，其特征在于该反应釜顶部设有与搅拌轴(5)相连接的搅拌马达(1)和减速箱(2)。
6、按照权利要求1的反应釜，其特征在于所述搅拌桨叶(6)为折叶式或翼式；桨叶的直径和反应釜内径的比值为0.400～0.625。
7、按照权利要求6的反应釜，其特征在于所述桨叶(6)采用折叶式时，折叶与水平方向的夹角为5～45°。
8、按照权利要求1的反应釜，其特征在于反应釜的内壁设置两层或三层挡板(11)；每层挡板包括2～8片挡板片，且各挡板片在同一水平面上沿圆周方向均匀布置。
9、按照权利要求1的反应釜，其特征在于所述锥台型固体卸料器(7)的上端面可焊接或铰接在反应釜圆柱部分内侧，上端面的外径与反应釜圆柱部分的内径相同；其下端面与反应釜的圆柱部分和圆锥部分的结合面在同一水平面上，下端面的直径与反应釜内径之比为0.05～0.80；该锥台型固体卸料器的圆台底角为30～60°。
10、按照权利要求1的反应釜，其特征在于所述倒锥型气体分布器(8)的下端面直径和反应釜内径之比为0.05～0.20，锥顶角度为30～120°；该分布器的开孔面积与锥面面积之比为1∶2～10。
11、按照权利要求1的反应釜，其特征在于所述气封滑阀(10)的转动阀芯一般由8～12个叶片组成，阀芯的直径和卸料管的直径比为1.0～1.5。
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