CN211445925U - 采用射流搅拌电化学合成辛酸亚锡的装置 - Google Patents

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黄迎红
魏镜弢
王庭有
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张晓龙
刘会讲
蔡晓明
赵惠玲
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Abstract

采用射流搅拌电化学合成辛酸亚锡的装置,所述装置包括电解槽、阴极和阳极、安装于电解槽底部的射流管架、开设于电解槽槽壁上部的溢流口、设置于电解槽外的第一耐蚀泵、第二耐蚀泵和电解质溶液制备储液池、第一泵送输液管及第一闸阀、第二闸阀、溢流回液管、第二泵送输液管及第三闸阀、第四闸阀、产物排放管及第五闸阀;射流管架底面安装有喷嘴;电解槽底部设置有冲液挡板。本实用新型能确保辛酸亚锡有机电化学合成反应充分,降低机械故障率,提高生产效率,并实现辛酸亚锡的大批量工业化生产。

Description

采用射流搅拌电化学合成辛酸亚锡的装置
技术领域
本实用新型属于辛酸亚锡有机电化学反应合成装置技术领域。
背景技术
现有技术,在采用电解槽进行辛酸亚锡电化学反应合成过程中,由于辛酸亚锡是异辛酸 (EHA)盐类中较难制备的化合物之一,合成难度极大,合成反应过程是一个较为复杂的复分解反应,且辛酸亚锡比重大,易沉底,粘度高,粘稠度大,故易将反应中间产物包裹混入其中沉于底部,而难于再与异辛酸等发生复分解反应,因此反应过程中电解槽底部沉积的合成物辛酸亚锡产品不仅仅只是辛酸亚锡,还包含了反应中间产物Sn(OH)2、Sn(OH)4、SnO、 C7H15COONa、NaOH等,得不到完全充分反应,致使产品亚锡含量不高,产品不达标。为使电解槽底部沉积的合成中间反应产物得到反应完全充分,必须对其进行搅拌充分分散,使其与电解质溶液中的异辛酸等再进行完整、完全的充分反应。而传统的各种类型的机械搅拌装置既难于在电解槽上安装,又可能机械故障率较高,且搅拌效果达不到要求。即便在电解槽上可以安装机械搅拌装置,但会占用槽面操作空间,造成槽面运行操作无法实现。此外,现有的电解槽为单组电极、间歇式作业,其合成辛酸亚锡的效率较低,生产周期较长,只适应于实验室或小批量生产。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种不采用机械搅拌而采用射流搅拌方式的电化学合成辛酸亚锡的装置,既能确保辛酸亚锡有机电化学合成反应的完整充分,使产品辛酸亚锡含量达标,同时可大幅降低机械故障率,提高生产效率,并实现辛酸亚锡的大批量工业化生产。
本实用新型采取的技术方案如下:
采用射流搅拌电化学合成辛酸亚锡的装置,包括装有电解质溶液的电解槽、置于电解槽中的阴极和阳极、安装于电解槽底部且位置低于阳极和阴极底端的射流管架、开设于电解槽槽壁上部的溢流口、设置于电解槽外的第一耐蚀泵、第二耐蚀泵和电解质溶液制备储液池、连接射流管架和第一耐蚀泵的第一泵送输液管及设置于第一泵送输液管上的第一闸阀、连接第一耐蚀泵和电解质溶液制备储液池的管路及设置于该管路上的第二闸阀、连接于电解槽溢流口溢流面与电解质溶液制备储液池的溢流回液管、连接电解槽底部与第二耐蚀泵的第二泵送输液管及设置于第二泵送输液管上的第三闸阀、连接第二耐蚀泵和电解质溶液制备储液池的管路及设置于该管路上的第四闸阀、从电解槽底部与第二耐蚀泵之间的第二泵送输液管上外接出的产物排放管及设置于排放管上的第五闸阀;所述射流管架包括用管材制作的矩形框、焊接于矩形框相对的两条边之间的一组与矩形框管相通的射流管,在矩形框管和射流管底面安装有密布的喷嘴;在电解槽底部位于第二泵送输液管的入口设置有布满通孔的冲液挡板。
本实用新型装置所述设置于电解槽中的阴极和阳极为两组以上,阴极和阳极交错设置。所述开设于电解槽槽壁上部的溢流口沿电解槽槽壁均布开设有多个。
本实用新型装置在矩形框管和射流管底面顺序开设有密布的通孔,在每个通孔上装有喷嘴。所述在矩形框管和射流管底面开设的通孔有两列,两列通孔朝外斜向对称开设。在矩形框管和射流管底面开设的通孔外焊接有外螺纹管,外螺纹管的中心内孔底端为半球形空腔,在外螺纹管上通过螺纹配合套装有带中心孔的压紧螺母,所述喷嘴为底部带有球头的尖头喷嘴,球头装配于外螺纹管的半球形空腔内并由压紧螺母压住,喷嘴可在15°~20°范围转动调节,喷嘴中心的喷液孔与外螺纹管中心孔连通。
本实用新型装置的电解槽底部为锥形角底面,所述第二泵送输液管的入口设置于锥形角的最低点,所述冲液挡板设置于锥形角上方。
本实用新型至少具有以下有益效果:
(1)本实用新型在电解槽内采用向下的射流流体动力搅拌,结合底流冲射喷吹沸腾流体动力搅拌,有利于辛酸亚锡反应中间产物沉积层的混液充分均匀搅拌,粘附搅拌效果好,搅拌效率高;
(2)流体动力搅拌和反应物异辛酸连续供给同时完成,极大提高了反应合成速率和生产效率,并且有利于连续生产方式,生产效率高,适合工业化大批量生产;
(3)不采用机械搅拌,简化了电解槽结构,可大幅降低故障率和维护成本;
(4)流体动力搅拌异辛酸、电解质溶液并可循环利用,辛酸亚锡分离排放控制简单;
(5)电解质溶液在电解槽外循环,电解质溶液温度、浓度、泵送流量等生产参数易于控制;
(6)多组电极作业,阴、阳极交错,两阴夹一阳的电极布置方式,极大提高了阳极电解速率,反应合成速率高;
(7)喷嘴射流力度大,射流面积均匀,射流相互不干涉,合成反应搅拌充分。
附图说明
图1为本实用新型装置的示意图;
图2为图1中射流管架的仰视图;
图3为在矩形框管和射流管底面装设喷嘴的示意图;
图4为在矩形框管和射流管底面装设喷嘴的另一实施例的示意图;
图5为冲液挡板安装于槽底的俯视示意图。
图中各标号为:1-电解槽,2-电解质溶液,3-阴极,4-阳极,5-溢流口,6-溢流面,7-辛酸亚锡产物,8-射流喷射管架,9-喷射管,10-喷嘴,10a-喷液孔,11-压紧螺母,12-第一耐蚀泵,13-电解质溶液制备储液池,14-第二耐蚀泵,15-冲液挡板,15a-通孔,16-第一泵送输液管,17-第一泵送输液管,18-溢流回液管,19-外螺纹管,20-第一闸阀,21-第二闸阀, 22-第四闸阀,23-第三闸阀,24-第五闸阀,25-产物排放管。
具体实施方式
如图1所示,采用射流搅拌电化学合成辛酸亚锡的装置,包括装有电解质溶液2的电解槽1、置于电解槽中的阴极3和阳极4、安装于电解槽底部且位置低于阳极和阴极底端的射流管架、开设于电解槽槽壁上部的溢流口5、设置于电解槽外的第一耐蚀泵12、第二耐蚀泵14 和电解质溶液制备储液池13、连接射流管架和第一耐蚀泵的第一泵送输液管16及设置于第一泵送输液管上的第一闸阀20、连接第一耐蚀泵和电解质溶液制备储液池的管路及设置于该管路上的第二闸阀21、连接于电解槽溢流口溢流面6与电解质溶液制备储液池13的溢流回液管18、连接电解槽底部与第二耐蚀泵14的第二泵送输液管17及设置于第二泵送输液管上的第三闸阀23、连接第二耐蚀泵14和电解质溶液制备储液池13的管路及设置于该管路上的第四闸阀22、从电解槽底部与第二耐蚀泵14之间的第二泵送输液管17上外接出的产物排放管25及设置于排放管上的第五闸阀24。第三闸阀23用于切断第二泵送输液管17,第二耐蚀泵14停机时,第五闸阀24打开,排放产物。
所述射流管架如图2所示,包括用金属管或者PE等耐蚀材料管制作的矩形框8、焊接于矩形框相对的两条边之间的一组与矩形框管相通的射流管9,在矩形框管和射流管底面安装有密布的喷嘴10(图2中只示意性地画了喷嘴)。为减少一端进液压降过大,第一输液管16 从矩形框8的两边同时供液。在电解槽1底部位于第二泵送输液管17的入口设置有如图1、图5所示的布满通孔的冲液挡板15。电解槽1底部为锥形角底面,所述第二泵送输液管17 的入口设置于锥形角的最低点,所述冲液挡板15设置于锥形角上方,可对底锥角全封闭。电解槽1采用PE等耐蚀材料焊接而成,第一耐蚀泵12和第二耐蚀泵14通过螺栓安装于地基基础上,电解质溶液制备储液池13安装于地基基础上,溢流口的溢流面6用于调节电极吃水线高度。冲液挡板15通过螺栓连接于电解槽1底部,冲液挡板15为拱弧形,并交错开设有孔径10~30mm的通孔15a。
本实用新型装置装置所述设置于电解槽中的阴极3和阳极4为两组以上,阴极和阳极交错设置,两个阴极之间夹设一个阳极。所述开设于电解槽槽壁上部的溢流口5沿电解槽1槽壁均布开设有多个。所述喷嘴可以直射或斜射,设置方式可以如图3所示,在矩形框管和射流管底面顺序开设一列密布的通孔,在每个通孔上装有喷嘴10。喷嘴的装设方式还可如图4 所示,在矩形框管和射流管底面开设的两列通孔,两列通孔朝外斜向对称开设,两列通孔的之间的夹角为60°。喷嘴的安装方式如图3、图4所示,在矩形框管和射流管底面开设的通孔外焊接外螺纹管19,外螺纹管的中心内孔底端为半球形空腔,在外螺纹管上通过螺纹配合套装有带中心孔的压紧螺母11,所述喷嘴10为底部带有球头的尖头喷嘴,球头装配于外螺纹管的半球形空腔内并通过压紧螺母11安装于喷射管9上,喷嘴可在15°~20°范围转动调节,喷嘴中心的喷液孔10a与外螺纹管中心孔连通,喷液孔孔径6~10mm。第一闸阀20、第二闸阀21、第三闸阀23、第四闸阀22、第五闸阀24均与电解槽的控制系统连接,可实现生产过程的全自动控制。
采用本实用新型所述装置合成辛酸亚锡的方法如下:在电解质溶液制备储液池13中,将异辛酸与电解质溶液混合均匀,然后打开第一闸阀20和第二闸阀21,将混合液体用第一耐蚀泵12泵送经过第一输液管16泵入射流管架和射流管形成压力流体,压力流体通过喷嘴10 均匀喷向电解槽1底部,一是射流穿透电解槽底部沉积的由异辛酸与电解质经电化学反应合成的辛酸亚锡产物7,并冲击和撞击电解槽底面产生弹射和散射而搅拌辛酸亚锡产物,同时使混合于辛酸亚锡中尚未反应完成的异辛酸不断与反应中间产物充分反应;二是射流射入辛酸亚锡产物内而冲射搅拌辛酸亚锡产物,使得辛酸亚锡产物得到充分搅拌而使其中间反应产物完成后续复反应;在第一耐蚀泵12泵送混合液体的同时,打开第三闸阀23和第四闸阀22,第二耐蚀泵14将电解质溶液制备储液池13中的混合液体通过第二泵送输液管17从电解槽底部泵入电解槽内,对底部沉积的辛酸亚锡产物进行沸腾喷吹搅拌,使其中间反应产物完成后续复反应。为避免大柱流流体冲射水头较高,同时搅拌面积小等,采用多孔冲液挡板15进行冲射流体散射,提高沸腾搅拌效果。反应后的电解质溶液2携带未参与反应的异辛酸不断上升,通过溢流口5及溢流回液管18流回电解质溶液制备储液池13,循环使用;电解槽内合成的辛酸亚锡通过冲液挡板15上的通孔沉淀于槽底,通过产物排放管道25及第五闸阀24的控制间歇或连续排放出电解槽。
本实用新型装置及方法保证了辛酸亚锡有机电化学合成反应的完整充分,降低了机械故障率,可实现批量化工业生产。

Claims (7)

1.采用射流搅拌电化学合成辛酸亚锡的装置,其特征在于,包括装有电解质溶液(2)的电解槽(1)、置于电解槽中的阴极(3)和阳极(4)、安装于电解槽底部且位置低于阳极和阴极底端的射流管架、开设于电解槽槽壁上部的溢流口(5)、设置于电解槽外的第一耐蚀泵(12)、第二耐蚀泵(14)和电解质溶液制备储液池(13)、连接射流管架和第一耐蚀泵的第一泵送输液管(16)及设置于第一泵送输液管上的第一闸阀(20)、连接第一耐蚀泵和电解质溶液制备储液池的管路及设置于该管路上的第二闸阀(21)、连接于电解槽溢流口溢流面(6)与电解质溶液制备储液池(13)的溢流回液管(18)、连接电解槽底部与第二耐蚀泵(14)的第二泵送输液管(17)及设置于第二泵送输液管上的第三闸阀(23)、连接第二耐蚀泵(14)和电解质溶液制备储液池(13)的管路及设置于该管路上的第四闸阀(22)、从电解槽底部与第二耐蚀泵(14)之间的第二泵送输液管(17)上外接出的产物排放管(25)及设置于排放管上的第五闸阀(24);所述射流管架包括用管材制作的矩形框(8)、焊接于矩形框相对的两条边之间的一组与矩形框管相通的射流管(9),在矩形框管和射流管底面安装有密布的喷嘴(10);在电解槽(1)底部位于第二泵送输液管(17)的入口设置有布满通孔的冲液挡板(15)。
2.根据权利要求1所述的采用射流搅拌电化学合成辛酸亚锡的装置,其特征在于,所述设置于电解槽中的阴极(3)和阳极(4)为两组以上,阴极和阳极交错设置。
3.根据权利要求1所述的采用射流搅拌电化学合成辛酸亚锡的装置,其特征在于,所述开设于电解槽槽壁上部的溢流口(5)沿电解槽(1)槽壁均布开设有多个。
4.根据权利要求1所述的采用射流搅拌电化学合成辛酸亚锡的装置,其特征在于,在矩形框管和射流管底面顺序开设有密布的通孔,在每个通孔上装有喷嘴(10)。
5.根据权利要求4所述的采用射流搅拌电化学合成辛酸亚锡的装置,其特征在于,所述在矩形框管和射流管底面开设的通孔有两列,两列通孔朝外斜向对称开设。
6.根据权利要求5所述的采用射流搅拌电化学合成辛酸亚锡的装置,其特征在于,在矩形框管和射流管底面开设的通孔外焊接有外螺纹管,外螺纹管的中心内孔底端为半球形空腔,在外螺纹管上通过螺纹配合套装有带中心孔的压紧螺母(11),所述喷嘴(10)为底部带有球头的尖头喷嘴,球头装配于外螺纹管的半球形空腔内并由压紧螺母压住,喷嘴可在15°~20°范围转动调节,喷嘴中心的喷液孔与外螺纹管中心孔连通。
7.根据权利要求1-6任一项所述的采用射流搅拌电化学合成辛酸亚锡的装置,其特征在于,所述电解槽(1)底部为锥形角底面,所述第二泵送输液管(17)的入口设置于锥形角的最低点,所述冲液挡板(15)设置于锥形角上方。
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