CN203220899U - 一种多室串联液固混合及反应连续化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多室串联液固混合及反应连续化装置，包括混合及反应装置和液固循环输送装置，所述混合及反应装置包括多个腔室，多个腔室之间相互串联，相邻两个腔室之间上部连通，下部通过纵向隔板隔开；每个腔室内部通过纵向挡板分隔形成迂回通道，每个腔室的顶部设有进料口，进料口处在该腔室中迂回通道的上游；该混合及反应装置的出料口设于端部的一个腔室的侧壁上部。该装置通过采用特殊的液固加料方式、液固外循环混合方式及添加适当的内构件，可以实现反应器内液固充分混合及反应，提高了混合及反应效率，并且能实现连续化生产，减小了设备有效反应体积，节省了设备投资和占地面积。

Description

一种多室串联液固混合及反应连续化装置

技术领域

本实用新型涉及化工反应器设备领域，具体涉及一种多室串联液固混合及反应连续化装置。

背景技术

磷以有机物的形式普遍存在于自然界中，并且是人类从有机体中取得的第一个元素。有机磷农药是目前我国使用量最大的农药，对农业的发展有重要的作用，但是在生产过程中，不管是副产物还是最终的分离，都会导致有一部分不能利用的有机磷残留。目前普遍的做法是将其焚烧，变成焦磷酸盐，再通过一系列处理方法得到磷酸盐，从而实现再资源化。但在实现再资源化的过程中存在一系列的问题，由于焚烧的灰烬中难免会存在一些自聚体，以及一些难以通过焚烧处理的杂质，而且焦磷酸盐的溶解度不高，这使得用传统方法进行再资源化遇到了很多问题。

目前工业上多采用间歇操作方式处理有机磷废物焚烧渣，焚烧渣需经过升温、溶解、脱色、氧化除杂质及沉化等前处理工序，经这些工序得到的焦磷酸盐母液才能作为后续水解反应的原料。一般解决方法是采用间歇搅拌釜反应器，在一台釜内顺序实现溶解、反应等工序，缺点是固体溶解困难，耗时耗力，操作复杂，无法实现连续化生产。且搅拌釜反应器放大后，混合、传质、传热效果变差，导致生产效率低下。特别是磷酸盐产量要求较大时，常需要更大的搅拌釜反应器尺寸，给工业生产带来了极大不便。

实用新型内容

本实用新型提供了一种多室串联液固混合及反应连续化装置，使用该装置处理有机磷废物焚烧渣时，能够实现连续化生产，大大节省了设备投资和占地面积。

一种多室串联液固混合及反应连续化装置，包括混合及反应装置和液固循环输送装置，所述混合及反应装置包括多个腔室，多个腔室之间相互串联，相邻两个腔室之间上部连通，下部通过纵向隔板隔开；

每个腔室内部通过纵向挡板分隔形成迂回通道，每个腔室的顶部设有进料口，进料口处在该腔室中迂回通道的上游；

该混合及反应装置的出料口设于端部的一个腔室的侧壁上部。

将本实用新型的多室串联液固混合及反应连续化装置用于处理有机磷废物焚烧渣时，每一个腔室都带有一个加料口，在加料方式上有独特的创新，将溶解与反应等前处理工序集中在一台装置内同时连续进行，既能够有效的防止溶解过程中焦磷酸盐形成水合物而影响溶解效率，又能很好的控制其所形成溶液的浓度，使得后序的除杂及水解步骤得到了很好的控制；并且能够连续化生产，在同样的磷酸盐产量要求下，只需采用较小的连续化装置，大大节省了设备投资和占地面积。

作为优选，所述的进料口处设有进料机构，该进料机构由液体进料机构和固体进料机构组成，此时，采用液体冲刷固体混合进料的方式进料，可以使固体快速分散，防止固体结块难以溶解。

作为优选，所述纵向挡板安装于对应腔室的顶部，纵向挡板的下端与腔室底部留有空隙，采用该种结构，可以方便地将每一个腔室的上部隔开，下部连通，形成迂回通道。作为进一步的优选，纵向挡板的高度可调，这样就可以控制液体流动过程中的扰动程度及停留时间。

作为优选，所述腔室包括相互连通的上腔室和下腔室，上腔室为直筒状，下腔室为倒锥形结构。所述的腔室底部锥形结构的锥度选择30到60度之间，采用该种结构，有利于混合溶解及操作。

作为优选，每个腔室内部设置若干位于进料口下方的横向挡板，所述横向挡板一端固定于腔室侧壁、纵向挡板或纵向隔板上；

每个腔室中的横向挡板从上至下依次交错布置；横向挡板可以增加每个腔室内部液体的扰动，强化固液传质，增强溶解过程。

作为进一步的优选，所述横向挡板向下倾斜布置；

倾斜角为5到30度，此时，固体不溶物可以沿着倾斜角向下移动，防止在横向挡板上沉积。

作为优选，所述的横向挡板、纵向挡板和/或纵向隔板为多孔结构，该多孔结构有利于固体不溶物的排出。作为进一步优选，横向挡板的开孔率可调，可以使不同粒径的固体不溶物顺利排出。

作为优选，该多室串联液固混合及反应连续化装置还包括换热夹套；

所述换热夹套设置于各个腔室的外部，通过向换热夹套中加入换热介质，可以调节腔室中流体的温度。

作为优选，所述液固循环输送装置为多套，每个腔室对应的配置一套；

每套液固循环输送装置包括依次串接的进口段、循环泵和出口段；

所述进口段的进口连接于对应腔室的下腔室底部；

所述出口段的出口连接于对应腔室的下腔室侧壁，采用液固循环输送装置可以加强腔室中的液体的扰动，进一步强化固液传质，增强溶解过程。

作为优选，所述进口段上开设有间歇排料装置，这样可以及时将不溶固体废渣排出系统，有效避免管路的堵塞。

同现有技术相比，本实用新型的有益效果体现在：

（1）所述的腔室可以串联任意多个，且各个腔室作用不同，这样既可以控制溶液浓度，又可以多个工序同时进行；

（2）横向挡板可以增加每个腔室内部液体的扰动，强化固液传质，增强溶解过程；横向挡板开孔的调节可以很好地使不同粒径的固体不溶物顺利排出；

（3）纵向挡板高度可调，这样就可以在不改变腔室数目的前提下自由调节停留时间，增加了操作弹性；

（4）加料方式的改变取代了传统的搅拌溶解过程，并且排除了搅拌死区对于溶解的不利影响；

（5）液固料液外循环的建立大大提高了溶解的速率，使得在下腔室固液充分混合溶解。

附图说明

图1是本实用新型的多室串联液固混合及反应连续化装置的一种实施方式的结构示意图；图中，1：进料口；2：出口段；3：进口段；4：夹套出口；5：换热夹套；6：混合及反应装置；7：下腔室；8：夹套进口；9：出料口；10：封盖；11：纵向挡板；12：横向挡板；13：纵向隔板；14：间歇排料装置；15：循环泵。

具体实施方式

图1是本实用新型的多室串联液固混合及反应连续化装置的一种实施方式的结构示意图，如图1所示，多室串联液固混合及反应连续化装置包括混合及反应装置6和液固循环输送装置。

在该具体实施方式中，混合及反应装置6包括三个腔室，分别记为第一腔室、第二腔室和第三腔室，当然，根据实际工艺的需要可以设置更多的腔室，在第三腔室的上部的侧壁上开设有出料口9，前处理结束之后的物料从该出料口9导出；相邻腔室之间上部连通，下部通过纵向隔板13隔开，稳定状态下物料依次流过第一腔室、第二腔室和第三腔室，最终从出料口9流出；每一个腔室由上腔室和下腔室7组成，上腔室为直筒状，下腔室7为倒锥形结构，下腔室7的横截面积从上至下逐渐减小，锥度选择30到60度之间，利于混合溶解及操作。

每一个腔室内部设有纵向挡板11，纵向挡板11安装于上腔室的顶部，将腔室的上部分成大致相等的两部分，各个纵向挡板11相互之间平行布置，纵向挡板11的高度小于整个腔室的高度，因此，物料可以从纵向挡板11的下端流过，此外，纵向挡板11高度可调，可以控制液体流动过程中的扰动程度及停留时间。

在每个腔室的顶部设有进料口1，进料口1设置在封盖10上，位于纵向挡板11远离出料口9的那一侧，通过不同腔室的进料口1可以加入不同的原料，从而使不同的腔室实现不同的功能。

进料口1处设有进料机构（图中未画出），该进料机构由液体进料机构和固体进料机构组成，此时，采用液体冲刷固体混合进料的方式进料，可以使固体快速分散，防止固体结块难以溶解。

每一个腔室内部还设有横向挡板12，横向挡板12设置于进料口1的下方，一端安装于腔室的侧壁、纵向隔板13或纵向挡板11上，另一端与侧壁、纵向隔板13或纵向挡板11形成开口，可容物料流过，横向挡板12与水平方向成5到30度的倾斜角，此时有利于不溶固体的排出和可溶固体的溶解。每一个腔室可以设置多个横向挡板12，从上到下依次交错布置，相邻两个横向挡板12布置在不同侧，相对设置，这样可以更好的实现绕流扰动作用，强化液固混合过程。此外，横向挡板12和纵向隔板13均为多孔结构，其开孔率可以调节。

为了使那些对温度敏感的溶解和反应过程具有良好的适应性和可调性，在混合及反应装置6的外部设有换热夹套5，换热夹套5开设有夹套进口8和夹套出口4，用于输入和输出换热介质。

每一个腔室都配合有一个液固循环输送装置，液固循环装置包括循环泵15、进口段3和出口段2，其中，进口段3连接于下腔室7的底部，出口段2连接于下腔室7的侧壁，相应地，腔室的底部和侧壁开有相应的连接口，开动循环泵15后，腔室中的物料从进口段3进入液固循环输送装置，然后从出口段2再次返回腔室，采用该种方式可以强化腔室内的物料的混合程度。

在进口段3还设有间歇排料装置14，使用间歇排料装置14可以将不溶固体废渣排出系统，有效避免管路的堵塞。

该装置使用时，固体和液体同时通过三个腔室的进料口进料，以液体冲刷固体混合进料的方式进入各个腔室，采用该种方式可以提高固体在液体中的分散程度，其中，各个腔室的进料口可以同时作为初始液固进料口，也可以作为体系内后续反应过程进料口。液固混合物进入第一腔室后，通过横向挡板12的绕流扰动作用，强化液固混合过程；在第一腔室的底部，液固混合物经过液固循环装置的进口段3进入，在循环泵15的驱动下，从出口段2返回第一腔室，强化腔室内液固物料混合程度。然后物料绕过绕过纵向隔板13，依次进入第二，三腔室，在第二，三腔室内操作方式与第一腔室相同，不仅可进一步溶解固体，而且可以通过各自的进料口，加入新的反应液，实现体系内后续反应过程。最终，前处理结束后的物料从出料口9连续采出，实现连续化操作。

下面以焦磷酸盐焚烧渣溶解和反应等前处理工序为例，对该装置做进一步的描述。

先在混合及反应装置6中内加入一定量的水，启动液固循环输送装置，通过第一腔室的进料口加入固体及液体，采用液体冲刷固体混合进料，这样就完全保证了固体在液体中的良好初始分散；待溶液浓度稳定后开始从出料口9出料；第二腔室的进料口加入氧化液，将低价铁离子氧化为三价铁离子；第三腔室的进料口加入碱液将三价铁离子完全沉淀；每个腔室都通过液固循环输送装置实现充分混合及反应。

Claims (9)

1.一种多室串联液固混合及反应连续化装置，包括混合及反应装置（6）和液固循环输送装置，其特征在于，所述混合及反应装置（6）包括多个腔室，多个腔室之间相互串联，相邻两个腔室之间上部连通，下部通过纵向隔板（13）隔开；

每个腔室内部通过纵向挡板（11）分隔形成迂回通道，每个腔室的顶部设有进料口（1），进料口（1）处在该腔室中迂回通道的上游；

该混合及反应装置（6）的出料口（9）设于端部的一个腔室的侧壁上部。

2.根据权利要求1所述的多室串联液固混合及反应连续化装置，其特征在于，所述纵向挡板（11）安装于对应腔室的顶部，纵向挡板（11）的下端与腔室底部留有空隙。

3.根据权利要求1所述的多室串联液固混合及反应连续化装置，其特征在于，所述腔室包括相互连通的上腔室和下腔室（7），上腔室为直筒状，下腔室（7）为倒锥形结构。

4.根据权利要求3所述的多室串联液固混合及反应连续化装置，其特征在于，每个腔室内部设置若干位于进料口（1）下方的横向挡板（12），所述横向挡板（12）一端固定于腔室侧壁、纵向挡板（11）或纵向隔板（13）上；

每个腔室中的横向挡板（12）从上至下依次交错布置。

5.根据权利要求4所述的多室串联液固混合及反应连续化装置，其特征在于，所述横向挡板（12）向下倾斜布置；

倾斜角为5到30度。

6.根据权利要求4所述的多室串联液固混合及反应连续化装置，其特征在于，所述的横向挡板（12）和纵向挡板（11）为多孔结构。

7.根据权利要求1所述的多室串联液固混合及反应连续化装置，其特征在于，该多室串联液固混合及反应连续化装置还包括换热夹套（5）；

所述换热夹套（5）设置于各个腔室的外部。

8.根据权利要求3所述的多室串联液固混合及反应连续化装置，其特征在于，所述液固循环输送装置为多套，每个腔室对应的配置一套；

每套液固循环输送装置包括依次串接的进口段（3）、循环泵（15）和出口段（2）；

所述进口段（3）的进口连接于对应腔室的下腔室（7）底部；

所述出口段（2）的出口连接于对应腔室的下腔室（7）侧壁。

9.根据权利要求8所述的多室串联液固混合及反应连续化装置，其特征在于，所述进口段（3）上开设有间歇排料装置（14）。

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