CN206604503U - 一种全密封氧气氧化法生产氧化铁的反应装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种全密封氧气氧化法生产氧化铁的反应装置，包括反应罐，反应罐的底部设有进气口，反应罐的顶部设有高温废气出口，反应罐上连接有缓冲罐，缓冲罐上或反应罐上连接有高温蒸汽入口和空气入口，缓冲罐上设有氧气入口、高温废气回收口和补充口，高温废气回收口与反应罐的高温废气出口连接，补充口与反应罐的进气口连接，补充口与进气口之间设有气泵；高温蒸汽入口上连接有高温蒸汽供应装置，空气入口上连接有空气供应装置，氧气入口上连接有氧气供应装置；反应罐内设有第一测温仪，缓冲罐内设有测氧仪。其将反应后的高温气体通过循环装置重新利用，具有减少能量消耗，提高能量利用率的优点。

Description

一种全密封氧气氧化法生产氧化铁的反应装置

技术领域

本实用新型涉及氧化铁生产设备领域，特别涉及一种全密封氧气氧化法生产氧化铁的反应装置。

背景技术

氧化铁颜料是一种用途十分广泛的无机颜料，其最常用的生产方法是空气氧化法，常规的生产方法，是将水、铁皮或硫酸亚铁置于反应器中，然后通入空气和蒸汽，进行氧化反应，获得氧化铁料浆，然后送往后序的工序，制备各种颜色的氧化铁颜料，如氧化铁黄或氧化铁红等。

如图1所示，在氧化铁浆料的生产过程中，常采用进气风机直接抽普通空气进入反应器来氧化硫酸亚铁，由于进入反应器的空气温度较低，要耗用蒸汽加热到反应温度，并且反应后的高温废气以反应温度直接排放，一方面带走大量热量，另一方面空气和高温蒸汽需要源源不断地补充到反应体系中，致使能源消耗大。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种全密封氧气氧化法生产氧化铁的反应装置，其将反应后的高温气体通过循环装置重新利用，减少了能量的消耗，提高能量利用率。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种全密封氧气氧化法生产氧化铁的反应装置，包括反应罐，反应罐的底部设有进气口，反应罐的顶部设有高温废气出口，反应罐上连接有缓冲罐，缓冲罐上或反应罐上连接有高温蒸汽入口和空气入口，缓冲罐上设有氧气入口、高温废气回收口和补充口，高温废气回收口与反应罐的高温废气出口连接，补充口与反应罐的进气口连接，补充口与进气口之间设有气泵；高温蒸汽入口上连接有高温蒸汽供应装置，空气入口上连接有空气供应装置，氧气入口上连接有氧气供应装置；反应罐内设有第一测温仪，缓冲罐内设有测氧仪。

采用上述结构，首先空气经空气入口，高温蒸汽经高温蒸汽入口直接或经由缓冲罐进入反应罐，空气与反应罐中的氧化铁和硫酸亚铁反应后空气中的氧含量降低，从高温废气出口排出反应后的高温废气，高温废气经由高温废气回收口进入缓冲罐，此时高温蒸汽和空气充满整个反应体系。切断高温蒸汽入口和空气入口，测氧仪探测到缓冲罐内的氧含量低于21%，打开氧气入口补充氧气，并打开气泵使补充氧气后的高温气体进入反应罐继续参与反应。反应罐内设有测温仪，对反应罐中的反应温度进行监控，并根据反应罐中温度变化及时补充高温蒸汽或低温的空气。这样的设置有如下优势：第一，减少了高温废气的排放，将高温废气重新利用，减少了能量的消耗，提高能量利用率；第二，这样的设置，除了在反应初期，都可以通过调节氧气的加入量来提高反应混合气体中的氧气含量并控制在所需的氧浓度，以此来提高反应速率，提高生产效率。

进一步优选为：测氧仪包括测氧仪一和测氧仪二，分别设于高温废气回收口和补充口上，氧气入口上连接有流量调节阀。

采用上述结构，测氧仪一和测氧仪二用来探测缓冲罐的高温废气回收口和补充口上氧含量的区别，流量调节阀可以时时根据氧含量的监测结果来调节氧气流量的大小，使进入反应罐中的氧气含量保持稳定，从而保持反应罐中反应速率的稳定，有利于提高产品的质量稳定性。

进一步优选为：反应罐上设有泄压阀。

采用上述结构，由于该反应系统为密闭系统，在通过调节系统流量来控制反应速率的过程中，系统中的压力会发生变化，从而影响反应速率，泄压阀的设置使得当系统压力高于设定值时，能够开启泄压阀排出部分气体，一方面有利于保持反应体系的稳定，另一方面有利于保护反应设备，使其免受过高的压力。

进一步优选为：补充口或进气口或两者之间的任意位置上设有气体流量计。

采用上述结构，气体流量计的设置主要用于控制流入反应罐的气体流量，以此来调节系统内的反应速率，由此来控制产品品质。

进一步优选为：高温蒸汽入口和空气入口设于缓冲罐上，高温蒸汽入口和空气入口上分别连接有第二电磁阀和第三电磁阀。

采用上述结构，电磁阀反应灵敏，第二电磁阀和第三电磁阀的设置有利于对进入缓冲罐中的高温蒸汽和空气的量进行精确的控制。

进一步优选为：缓冲罐上设有第二测温仪。

采用上述结构，缓冲罐内的第二测温对缓冲罐中的气液混合物的温度进行监控，并根据缓冲罐中温度变化及时补充高温蒸汽或低温的空气，以此来调节进入反应罐中的气液混合物的温度，提高反应系统的稳定性。

进一步优选为：高温蒸汽入口和高温废气回收口均位于缓冲罐底部；空气入口和氧气入口距离缓冲罐底部的高度占缓冲罐高度的1/4-1/2；补充口位于缓冲罐的顶部。

采用上述结构，高温蒸汽和高温废气其温度较高，从底部进入缓冲罐，与其上方进入的冷的空气和氧气进行比较充分的混合，再从缓冲罐顶部的补充口排出并进入反应罐，空气入口和氧气入口高度的设置使得其上方还有足够的空间让高温蒸汽与氧气或空气进行充分混合，这样的设置有利于提高缓冲罐内的气液混合物混合的均匀性。

进一步优选为：缓冲罐的横截面上设有旋流板，旋流板的位置高于空气入口和氧气入口。

采用上述结构，气流在穿过旋流板的板叶片间隙时变成旋转气流，从而能够把缓冲罐内的气液混合物进行充分的混合。

进一步优选为：高温蒸汽入口、空气入口与进气口为同一个。

采用上述结构，扎样的设置有利于简化设备的加工工艺，只需通过管路连接的调节即可实现不同原料的添加。

进一步优选为：缓冲罐的横截面上设有旋流板，旋流板的位置高于氧气入口。

采用上述结构，气流在穿过旋流板的板叶片间隙时变成旋转气流，从而能够把缓冲罐内的气液混合物进行充分的混合。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：本实用新型在传统的氧化反应反应罐上增加气体缓冲罐，与反应罐形成全密封结构，将反应罐上部的低氧高温气体与补充的纯氧在缓冲罐内进行混合后重新用于反应罐中，这样的设置有如下的优点：第一，减少了高温废气的排放，将高温废气重新利用，减少了能量的消耗，提高能量利用率；第二，除了在反应初期，都可以通过调节氧气的加入量来提高反应混合气体中的氧气含量并控制在所需的氧浓度，以此来提高反应速率，提高生产效率。

附图说明

图1是现有反应装置的结构简示图；

图2是实施例1的结构简示图；

图3是实施例2的结构简示图。

图中，A、空气；B：高温蒸汽；C：高温废气；1、反应罐；11、进气口；12、高温废气出口；13、第一测温仪；14、泄压阀；15、第二测温仪；2、缓冲罐；21、高温废气回收口；22、补充口；23、氧气入口；24、测氧仪；25、测氧仪一；26、测氧仪二；27、旋流板；3、气泵；4、空气供应装置；41、第二电磁阀；5、高温蒸汽供应装置；51、第三电磁阀；6、气体流量计；7、氧气供应装置；8、流量调节阀；91、空气入口；92、高温蒸汽入口。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的保护范围内都受到专利法的保护。

实施例1：一种全密封氧气氧化法生产氧化铁的反应装置，如图2所示，包括反应罐1，反应罐1的底部设有进气口11，反应罐1的顶部设有高温废气出口12。反应罐1上连接有缓冲罐2，缓冲罐2上设有高温废气回收口21和补充口22。高温废气回收口21与反应罐1的高温废气出口12连接，补充口22与反应罐1的进气口11连接。补充口22与进气口11之间设有气泵3，气泵3将反应罐1顶端的高温低氧气体抽到缓冲罐2内，从而使气体在反应罐1和缓冲罐2之间形成循环。

反应罐1的进气口11分别与空气供应装置4和高温蒸汽供应装置5连接，空气供应装置4可以是压缩空气罐或者空气压缩净化机，高温蒸汽供应装置5可以是蒸汽锅。进气口11与空气供应装置4和高温蒸汽供应装置5的连接处分别设有第二电磁阀41和第三电磁阀51。反应罐1内设有第一测温仪13，用于监控反应罐1内的反应温度。反应罐1的进气口11上设有气体流量计6，反应罐1的高温废气出口12上连接有泄压阀14，通过对进入反应罐1内的气体流量和压力的控制来调节反应速率，同时泄压阀14的设置也有利于防止系统内压力过高而对设备造成损害。

缓冲罐2上还设有氧气入口23，氧气入口23上连接有氧气供应装置7，氧气入口23上连接有流量调节阀8。氧气供应装置7可以是氧气罐，氧气发生器等，用于补充系统内消耗的氧气。缓冲罐2内设有测氧仪24，设于高温废气回收口21上，用于探测从反应罐1输送至缓冲罐2的高温低氧废气中的氧含量。缓冲罐2的横截面上设有旋流板27，旋流板27的位置高于氧气入口23。

工作原理：空气首先经空气入口进入反应罐1，高温蒸汽经高温蒸汽入口进入反应罐1加热空气，使反应罐1中系统温度升高，反应开始，消耗空气中的氧气。经反应的高温低氧气体从高温废气出口12排出，高温废气经由高温废气回收口21进入缓冲罐2，此时高温蒸汽和空气充满整个反应体系。关闭第二电磁阀41和第三电磁阀51，切断高温蒸汽入口和空气入口，测氧仪24探测缓冲罐2内的氧含量，根据含氧量不同调节氧气入口23的流量调节阀8来补充氧气，并打开气泵3使补充氧气后的高温气体进入反应罐1继续参与反应。气流在穿过旋流板27的板叶片间隙时变成旋转气流，从而能够把缓冲罐2内的气液混合物进行充分的混合。第一测温仪13和气体流量计6的设置能够对反应罐1中的反应温度和气体流量进行监控，并根据反应罐1中温度变化及时补充高温蒸汽或低温的空气，或通过气泵3的速率调节气体流量，以此来控制系统的反应速率，调节终产物的品质。这样的设置减少了高温废气的排放，将高温废气重新利用，减少了能量的消耗，提高能量利用率。并且可以通过调节氧气的加入量来提高反应混合气体中的氧气含量并控制在所需的氧浓度，以此来提高反应速率，提高生产效率。

实施例2：一种全密封氧气氧化法生产氧化铁的反应装置，如图3所示，包括反应罐1，反应罐1的底部设有进气口11，反应罐1的顶部设有高温废气出口12。反应罐1上连接有缓冲罐2，缓冲罐2上设有高温废气回收口21和补充口22。高温废气回收口21与反应罐1的高温废气出口12连接，补充口22与反应罐1的进气口11连接。补充口22与进气口11之间设有气泵3，气泵3将反应罐1顶端的高温低氧气体抽到缓冲罐2内，从而使气体在反应罐1和缓冲罐2之间形成循环。

反应罐1内设有第一测温仪13，用于监控反应罐1内的反应温度，反应罐1的进气口11和缓冲罐2的补充口22之间的管路上设有气体流量计6，反应罐1的高温废气出口12上连接有泄压阀14，通过对进入反应罐1内的气体流量和压力的控制来调节反应速率，同时泄压阀14的设置也有利于防止系统内压力过高而对设备造成损害。

缓冲罐2上还设有空气入口91、高温蒸汽入口92和氧气入口23，高温蒸汽入口92位于缓冲罐2底部，空气入口91和氧气入口23距离缓冲罐2底部的高度占缓冲罐2高度的1/4-1/2。

空气入口91和高温蒸汽入口92分别与空气供应装置4和高温蒸汽供应装置5连接，空气供应装置4可以是压缩空气罐或者空气压缩净化机，高温蒸汽供应装置5可以是蒸汽锅。空气入口91和空气供应装置4之间设有第二电磁阀41，高温蒸汽入口92和高温蒸汽供应装置5之间设有第三电磁阀51。氧气入口23上连接有氧气供应装置7，氧气入口23上连接有流量调节阀8。氧气供应装置7可以是氧气罐，氧气发生器等，用于补充系统内消耗的氧气。

缓冲罐2内设有测氧仪一25和测氧仪二26，分别设于高温废气回收口21和补充口22上，用于探测从反应罐1输送至缓冲罐2的高温低氧废气中的氧含量以及从缓冲罐2输送至反应罐1中的混合气体中的氧含量，以此来控制氧气的添加量。缓冲罐2上设有第二测温仪15，用以监测缓冲罐2内的温度，来选择性地向缓冲罐2内添加高温蒸汽或空气。缓冲罐2的横截面上设有旋流板27，旋流板27的位置高于氧气入口23和空气入口91。

工作原理：空气首先经空气入口91进入缓冲罐2，高温蒸汽经高温蒸汽入口92进入缓冲罐2加热空气，高温蒸汽和空气在缓冲罐2内经旋流板27混合均匀后进入反应罐1。反应开始，反应体系消耗空气中的氧气。经反应的高温低氧气体从高温废气出口12排出，高温废气经由高温废气回收口21进入缓冲罐2，此时高温蒸汽和空气充满整个反应体系。关闭第二电磁阀41和第三电磁阀51，切断高温蒸汽入口92和空气入口91，测氧仪一25探测进入缓冲罐2内的高温低氧气体的氧含量，根据含氧量不同调节氧气入口23的流量调节阀8来补充氧气，并打开气泵3使补充氧气后的高温气体进入反应罐1继续参与反应。气流在穿过旋流板27的板叶片间隙时变成旋转气流，从而能够把缓冲罐2内的气液混合物进行充分的混合。混合气体流经测氧仪二26，测试进入反应罐1中的气体的氧含量，可以根据需要调节流量调节阀8，来控制反应体系中的氧浓度。第一测温仪13和第二测温仪15的设置能够分别对反应罐1和缓冲罐2中的反应温度监控，并根据温度变化及时补充高温蒸汽或低温的空气，以此来控制系统的反应速率，调节终产物的品质。将补充的空气或高温蒸汽首先通入缓冲罐2进行混合，能够使得进入反应罐1的气流均匀，有利于保持反应系统的稳定性。

Claims (10)

1.一种全密封氧气氧化法生产氧化铁的反应装置，包括反应罐(1)，所述反应罐(1)的底部设有进气口(11)，反应罐(1)的顶部设有高温废气出口(12)，其特征是：所述反应罐(1)上连接有缓冲罐(2)，所述缓冲罐(2)上或反应罐(1)上连接有高温蒸汽入口(92)和空气入口(91)，所述缓冲罐(2)上设有氧气入口(23)、高温废气回收口(21)和补充口(22)，所述高温废气回收口(21)与反应罐(1)的高温废气出口(12)连接，所述补充口(22)与反应罐(1)的进气口(11)连接，所述补充口(22)与进气口(11)之间设有气泵(3)；所述高温蒸汽入口(92)上连接有高温蒸汽供应装置(5)，空气入口(91)上连接有空气供应装置(4)，氧气入口(23)上连接有氧气供应装置(7)；所述反应罐(1)内设有第一测温仪(13)，所述缓冲罐(2)内设有测氧仪(24)。

2.根据权利要求1所述的一种全密封氧气氧化法生产氧化铁的反应装置，其特征是：所述测氧仪(24)包括测氧仪一(25)和测氧仪二(26)，分别设于高温废气回收口(21)和补充口(22)上，所述氧气入口(23)上连接有流量调节阀(8)。

3.根据权利要求1所述的一种全密封氧气氧化法生产氧化铁的反应装置，其特征是：所述反应罐(1)上设有泄压阀(14)。

4.根据权利要求1所述的一种全密封氧气氧化法生产氧化铁的反应装置，其特征是：所述补充口(22)或进气口(11)或两者之间的任意位置上设有气体流量计(6)。

5.根据权利要求1所述的一种全密封氧气氧化法生产氧化铁的反应装置，其特征是：所述高温蒸汽入口(92)和空气入口(91)设于缓冲罐(2)上，所述高温蒸汽入口(92)和空气入口(91)上分别连接有第二电磁阀(41)和第三电磁阀(51)。

6.根据权利要求5所述的一种全密封氧气氧化法生产氧化铁的反应装置，其特征是：所述缓冲罐(2)上设有第二测温仪(15)。

7.根据权利要求6所述的一种全密封氧气氧化法生产氧化铁的反应装置，其特征是：所述高温蒸汽入口(92)和高温废气回收口(21)均位于缓冲罐(2)底部；所述空气入口(91)和氧气入口(23)距离缓冲罐(2)底部的高度占缓冲罐(2)高度的1/4-1/2；所述补充口(22)位于缓冲罐(2)的顶部。

8.根据权利要求7所述的一种全密封氧气氧化法生产氧化铁的反应装置，其特征是：所述缓冲罐(2)的横截面上设有旋流板(27)，所述旋流板(27)的位置高于空气入口(91)和氧气入口(23)。

9.根据权利要求1所述的一种全密封氧气氧化法生产氧化铁的反应装置，其特征是：所述高温蒸汽入口(92)、空气入口(91)与进气口(11)为同一个。

10.根据权利要求9所述的一种全密封氧气氧化法生产氧化铁的反应装置，其特征是：所述缓冲罐(2)的横截面上设有旋流板(27)，所述旋流板(27)的位置高于氧气入口(23)。