CN211310843U - 一种生产含氟气体的二级反应器 - Google Patents
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Abstract
一种生产含氟气体的二级反应器，包括呈纵列布置且为串联连接的多个反应器主体，每个反应器主体上设置有呈交错分布的气体出口管和气体进口管，其内部设置有托盘和放置于托盘上并用于和由气体进口管通入的氟气反应从而产生含氟气体的原料，其外部设置有与其器壁形成腔室的冷却夹套；每个冷却夹套上设置有呈交错分布的冷媒出口管和使冷媒进入腔室来降低反应器主体温度从而提高氟气反应速率的冷媒进口管；本实用新型二级反应器结构简单、加工方便，易于维护，对主工艺没有任何影响。
Description
技术领域
本实用新型属于使用氟气制备含氟气体的技术领域，特别涉及一种生产含氟气体的二级反应器。
背景技术
氟气，相对分子质量38.00，沸点-187℃，相对密度1.70溶于水，是一种具有刺激性气味的强氧化性浅黄色有毒气体。氟气化学性质非常活泼，具有很强的氧化性，能在室温或低于室温下与大多数无机物或有机物反应，并释放大量的热量，常导致燃烧和爆炸。在贮存和使用的过程中，常采用惰性气体稀释或降低反应温度的方法，来控制氟气的反应速率。氟气因其特殊的性质，可作为氟化剂直接合成含氟气体，其被广泛应用于电力、电子、激光技术、医药、塑料、石油化工、航空航天等领域，是化工领域的重要原料。随着对氟气的研究和了解不断深入，氟气直接氟化已成为制备含氟无机气体工艺中重要方法。在含氟无机气体的制备的中，使用的氟气一般为纯氟或浓度5～90％左右氟氮混合气，可用氟气直接合成典型含氟气体包括五氟化磷、六氟化钨、四氟化碳、三氟化硼、四氟化硫等。在目前的氟化工艺中，都存在由于氟化反应效率低或过量比要求等原因，氟气不能完全利用，在工艺气体或尾气中氟气含量较高的现象，一方面增加了氟气使用成本，另也一方面增加了安全、环保处理压力。目前，生产中采取的措施都是将氟气吸收或洗涤处理，还没发现其它更优化的方法的使用和报道。因此希望开发一种能大幅增加氟气利用率，安全、环保，综合成本较低的含氟无机气体生产设备。
发明内容
为了克服现有不足，本实用新型的目的在于提出一种在使用氟气直接合成含氟气体时解决由于氟化反应效率低或过量比等原因而造成的氟气不能完全利用、工艺气体或尾气中氟气含量较高的缺陷的二级反应器。
本实用新型的目的是采用以下技术方案来实现。依据本实用新型提出的一种生产含氟气体的二级反应器，包括呈纵列布置且为串联连接的多个反应器主体，每个反应器主体上设置有呈交错分布的气体出口管和气体进口管，其内部设置有托盘和放置于托盘上并用于和由气体进口管通入的氟气反应从而产生含氟气体的原料，其外部设置有与其器壁形成腔室的冷却夹套；每个冷却夹套上设置有呈交错分布的冷媒出口管和使冷媒进入腔室来降低反应器主体温度从而提高氟气反应速率的冷媒进口管。
进一步的，位于最下层的反应器主体的下方设有氟气进口管且其冷却夹套的下方设有冷媒进口管。
进一步的，反应器主体两端设有法兰。
进一步的，位于最上层的反应器主体上安装有用于测量其内部温度的温度计。
进一步的，冷媒进口管、冷媒出口管、气体进口管、气体出口管上都设有控制其开闭状态的阀门。
借由上述技术方案，本实用新型的优点是：
1、解决了氟气反应不完全的缺陷，避免了氟气的浪费，提高了转化率，大幅节约了成本；
2、大幅降低工艺气体或尾气中的氟气含量，使后续工序处理压力减小，有于环保，同时减小了设备腐蚀，同时也避免了后续工序中出现由氟气引起工艺和安全问题；
3、本实用新型二级反应器结构简单、加工方便，易于维护。
上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1是本实施例一种生产含氟气体的二级反应器的示意图。
【附图标记】
1-反应器主体，2-托盘，3-法兰，4-冷却夹套，5-冷媒进口管，6-气体进口管，7-冷媒出口管，8-气体出口管，9-温度计。
具体实施方式
为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的一种生产含氟气体的二级反应器其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
请参阅图1，一种生产含氟气体的二级反应器，包括呈上下多层纵列布置的多个反应器主体1，反应器主体1采用长径比为3:1～5:1的圆柱形结构，本实用新型的两个实施例中反应器主体长度为500～1500毫米，直径为100～250毫米；反应器主体1两端处均设置有使其内部形成密闭状态的法兰3，外部设置有冷却夹套4，冷却夹套4与反应器主体1的器壁之间形成了腔室，冷却夹套4的顶部和底部两侧交错设置有冷媒进口管5和冷媒出口管7，冷媒从位于最下层的冷却夹套4底部左侧的冷媒进口管5进入腔室内，并依次通过串联的其他反应器主体1与冷却夹套4形成的腔室，最终从位于最上层的冷却夹套4顶部右侧的冷媒出口管7排出，冷媒的流动路线近似于S型；反应器主体1的顶部和底部两侧还交错设置有气体进口管6和气体出口管8，氟气从位于最下层的反应器主体1底部右侧的气体进口管6进入反应器主体内部，并依次通过串联的其他反应器主体，最终从位于最上层的反应器主体1顶部左侧的气体出口管8排出，氟气的流动路线近似于S型；冷媒进口管5、冷媒出口管7、气体进口管6、气体出口管8上都设有控制其开闭状态的阀门。
反应器主体1内部设置有托盘2，用于放置与氟气发生反应的原料，进入反应器主体1内部的氟气与托盘2上的原料发生反应，从而生成含氟气体；氟气与原料在反应过程中会放出热量使反应器主体1温度升高，位于腔室内的冷媒将反应器主体1热量吸收，使其内部温度降低，不仅防止温度过高导致燃烧或爆炸，还能使反应器主体1内部维持氟气以高速率反应所需要的温度状态；位于最上部的反应器主体1上还设置有用于测量温度的温度计9，温度计9一端位于反应器主体1内部，另一端伸出反应器主体1外部；由于氟气与托盘2中原料的反应是沿气流方向不断推进的，氟气通过气体进口管6进入最下层的反应器主体1内部，氟气和原料反应产生热量，反应结束后氟气和生成的含氟气体进入位于该反应器上部且与该反应器相连通的另一个反应器主体1中，氟气继续与该反应器内部的原料进行反应，此时位于最上层的反应器主体1内温度不发生大幅度变化，当氟气和生成的含氟气体进入最上层反应器主体1内时，氟气与该反应器主体1内部的原料反应放出大量热量，内部温度明显升高。所以当看到温度计9温度明显升高时说明反应已推进至最后位置，此时原料已快耗尽，为保证含氟气体中氟气完全反应，需要添加原料。
根据最后所需含氟气体不同，原料一般为红磷、钨、碳、硫磺、硼等，为了提高反应效率，可将这些原料的粒度控制在50～200目为佳。
一般情况下，可将该二级反应器设为两组，一组使用，一组备用，通过安装在五氟化磷、四氟化硫、六氟化钨、四氟化碳、三氟化硼等生产装置运行，氟气的转化率最高可达到99％。
反应器主体1、托盘2、法兰3、气体进气管6、气体出口管8、温度计管9等需要接触氟气，根据自身耐受温度的不同，可用镍、蒙乃尔、不锈钢或碳钢制造而成；冷却夹套4、冷媒进口管5和冷媒出口管7由不锈钢或碳钢制成。
实施例1：
在四氟化硫生产工艺中，将由两组三层串联的反应器主体1组成的二级反应器接入主反应器后系统，每层托盘2中加入2000克50目干燥硫磺粉置于反应器主体1中，封闭法兰，加氮气置换并抽空除去空气和水分。打开冷媒进口管5、冷媒出口管7、气体进口管6、气体出口管8上的阀门，第一组开始运行；当最上层反器主体1上的温度开始明现上升时，关闭第一组所有的阀门，第二组投入使用。对第一组的反应器主体1充分吹扫置换后，打开法兰3，向各个托盘2上添加硫磺。这时发现，下两层反应器主体1内部的硫磺已基本消耗完，只有最上层反应器主体1内部还剩有1/2左右的硫磺。通过分析得知，二级反应器进口氟气浓度为8％，出口氟气浓度未检出。经过60天的连续运行，此二级反应器运行稳定，效果良好。
实施例2：
在五氟化磷生产工艺中，将由两组三层串联的反应器主体1组成的二级反应器接入主反应器后系统，每层托盘2加入500克100目干燥磷粉置于反应器主体1中，封闭法兰3，加氮气置换并抽空除去空气和水分。打开冷媒进口管5、冷媒出口管7、气体进口管6、气体出口管8上的阀门，第一组开始运行；当最上层反器主体1上的温度开始明现上升时，关闭第一组所有的阀门，第二组投入使用。对第一组反应器充分吹扫置换后，打开法兰3，向反应器主体1内部添加磷粉，这时发现，下两层反应器主体1内部的磷粉已基本消耗完，只有最上层反应器主体1还剩有1/2左右的磷粉。通过分析得知，二级反应器进口氟气浓度为6％，出口氟气浓度1％。经过30天的连续运行，此二级反应器运行稳定，效果良好。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
Claims (5)
1.一种生产含氟气体的二级反应器，其特征在于：包括呈纵列布置且为串联连接的多个反应器主体，每个反应器主体上设置有呈交错分布的气体出口管和气体进口管，其内部设置有托盘和放置于托盘上并用于和由气体进口管通入的氟气反应从而产生含氟气体的原料，其外部设置有与其器壁形成腔室的冷却夹套；每个冷却夹套上设置有呈交错分布的冷媒出口管和使冷媒进入腔室来降低反应器主体温度从而提高氟气反应速率的冷媒进口管。
2.根据权利要求1所述的一种生产含氟气体的二级反应器，其特征在于：位于最下层的反应器主体的下方设有氟气进口管且其冷却夹套的下方设有冷媒进口管。
3.根据权利要求1所述的一种生产含氟气体的二级反应器，其特征在于：反应器主体两端设有法兰。
4.根据权利要求1所述的一种生产含氟气体的二级反应器，其特征在于：位于最上层的反应器主体上安装有用于测量其内部温度的温度计。
5.根据权利要求1所述的一种生产含氟气体的二级反应器，其特征在于：冷媒进口管、冷媒出口管、气体进口管、气体出口管上都设有控制其开闭状态的阀门。
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|---|---|---|---|---|
| CN112892410A (zh) * | 2021-02-02 | 2021-06-04 | 福建德尔科技有限公司 | 制备电子级四氟化碳的反应器、不间断反应装置及方法 |
| CN114225883A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-03-25 | 天津海嘉斯迪新材料合伙企业(有限合伙) | 一种制备六氟化钨的装置和方法 |
| CN114701874A (zh) * | 2022-04-11 | 2022-07-05 | 福建省龙德新能源有限公司 | 五氟化磷连续自动化生产装置的自动化控制方法 |
| CN114789915A (zh) * | 2022-04-11 | 2022-07-26 | 福建省龙德新能源有限公司 | 五氟化磷连续自动化生产方法 |
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