CN213669248U - 连续水解反应装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种连续水解反应装置，涉及高纯氢氧化铝生产设备技术领域，主要目的是提供一种能够连续生产高纯氢氧化铝浆液的连续水解反应装置。本实用新型的主要技术方案为：一种连续水解反应装置，包括：壳体，搅拌壳体连接于下料壳体，下料壳体的底部具有第一排料口，搅拌壳体具有第一空腔，下料壳体具有第二空腔，第一空腔与第二空腔相互连通；搅拌部件，搅拌轴的一端连接于驱动部件，另一端穿过搅拌壳体并伸入第二空腔，第一叶片部件设置在第一空腔内，第一叶片部件呈带状结构螺旋环绕连接于搅拌轴，第二叶片部件设置在第二空腔内，并且连接于搅拌轴。本实用新型主要用于生产高纯氢氧化铝浆液。

Description

连续水解反应装置

技术领域

本实用新型涉及高纯氢氧化铝生产设备技术领域，尤其涉及一种连续水解反应装置。

背景技术

醇铝水解法是生产高纯度、小粒径的氢氧化铝及氧化铝的主要方法，该工艺对产品纯度可控性强，只有此法生产的高纯氧化铝才可满足大尺寸蓝宝石晶体长晶的要求。醇铝水解法使用的原料为高纯铝及异丙醇，此两者价格昂贵，醇极大程度的消耗造成此法生产成本较高，目前行业内均采用醇回收技术，故醇的回收能力是使用此法生产高纯氧化铝成本高低的关键点。目前国内使用的醇铝水解法用水解釜为水解干燥多功能一体机，集水解反应干燥回收多项功能于一体，容积较小，一次性进料及出料，操作繁琐且复杂，间歇的生产方式存在生产效率低、人工依赖性强、产品状态不稳定等问题，且单个釜体的产能有限，未形成规模化生产，若想提高产能，只能通过增加设备数量，复制多个生产单元的方式，但因此会增加生产成本，需要更多的操作人员，此道工序成为制约此行业工业化生产的瓶颈。

现有技术中，公开了一种水合氧化铝粉的制备方法和所用的装置，该方法将烷氧基铝和水在超重力环境下进行水解反应，得到的反应混合物进行相分离以分离出氢氧化铝浆液相和醇相，将氢氧化铝浆液进行干燥。所述装置包括超重力反应器、相分离装置和干燥装置，超重力反应器可以让烷氧基铝的水解更充分且实现初步固液分离，进入后续相分离装置的氢氧化铝浆液中醇夹带量较少，最终干燥后的氢氧化铝粉残炭值低，颗粒分布均匀，但是，由于超重力反应器内部旋转床转速极高，旋转过程设备元器件之间会产生磨损，增加氢氧化铝粉中金属元素含量，降低其纯度，此法生产的氢氧化铝粉纯度无法达到5N级，不适用于LED蓝宝石、激光晶体等对氧化铝纯度要求较高的行业，现有技术中还公开了一种液液两相反应器，所述反应器进料口位于搅拌器下部，轻质反应产物出口位于反应釜柱壳体上部，重质反应产物出口位于反应釜锥壳体下部。可进行液液两相连续反应并生成互不相溶的轻重两相反应产物的反应过程，可使金属烷氧基化合物的水解反应连续、可控地进行，金属烷氧基铝水解反应后产生的醇与水不互溶为轻质产物，从轻质反应产物出口排除，金属氢氧化物浆液为重质产物，从重质反应产物出口排出，同时使金属氢氧化物浆液中醇的夹带量减少，浆液浓度增加，但是，该反应器仅适用于生成醇与水不互溶的醇盐水解反应，可起到很好的醇水分离作用，但针对生成醇与水互溶的醇盐水解反应，醇水混合物通过该反应器轻质反应产物采出后，需另行增加萃取精馏等设备进行脱水，设备投资及运行成本都远超利用醇铝盐自身吸水反应特性对醇水混合物进行脱水的工艺。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供一种连续水解反应装置，主要目的是提供一种能够连续生产高纯氢氧化铝浆液的连续水解反应装置。

为达到上述目的，本实用新型主要提供如下技术方案：

本实用新型实施例提供了一种连续水解反应装置，该装置包括：

壳体，所述壳体包括搅拌壳体和下料壳体，所述搅拌壳体连接于所述下料壳体，所述搅拌壳体具有第一进料口和第二进料口，所述下料壳体的底部具有第一排料口，所述搅拌壳体具有第一空腔，所述下料壳体具有第二空腔，所述第一空腔与所述第二空腔相互连通；

搅拌部件，所述搅拌部件包括驱动部件、搅拌轴、第一叶片部件和第二叶片部件，所述搅拌轴的一端连接于所述驱动部件，另一端穿过所述搅拌壳体并伸入所述第二空腔，所述第一叶片部件设置在所述第一空腔内，所述第一叶片部件呈带状结构螺旋环绕连接于所述搅拌轴，所述第二叶片部件设置在所述第二空腔内，并且连接于所述搅拌轴。

进一步的，所述第二叶片部件包括多个支撑杆和多个搅拌叶片，每个所述支撑杆固定连接于所述搅拌轴，每个所述搅拌叶片固定连接于所述支撑杆。

进一步的，每个所述搅拌叶片的一端朝向所述排料口的方向延伸。

进一步的，所述下料壳体呈圆台形结构或者圆锥体结构。

进一步的，所述第一空腔具有搅拌区域和缓冲区域，搅拌区域位于所述缓冲区域的下部，所述第一叶片部件设置在所述搅拌区域，所述第一进料口和所述第二进料口分别与所述缓冲区域相互连通。

进一步的，所述壳体包括内壳和外壳，所述内壳和外壳之间具有第三空腔，所述外壳具有冷却介质进口和冷却介质出口，所述冷却介质进口和所述冷却介质出口分别与所述第三空腔相互连通。

进一步的，所述壳体还包括保温层，所述保温层套在所述外壳的外部。

进一步的，控制阀，所述控制阀分别设置在所述第一进料口、所述第二进料口、所述第一排料口、所述冷却介质进口和冷却介质出口。

进一步的，控制单元，所述控制单元分别连接于每个所述控制阀。

进一步的，液位变送器，所述液位变送器具有第一检测端和第二检测端，所述第一检测端设置在所述搅拌壳体上，所述第二检测端设置在所述下料壳体的底部，所述液位变送器连接于所述控制单元。

与现有技术相比，本实用新型具有如下技术效果：

本实用新型实施例提供的技术方案中，壳体的作用是提供反应的场所，壳体包括搅拌壳体和下料壳体，搅拌壳体连接于下料壳体，搅拌壳体具有第一进料口和第二进料口，下料壳体的底部具有第一排料口，搅拌壳体具有第一空腔，下料壳体具有第二空腔，第一空腔与第二空腔相互连通；搅拌部件的作用是对醇铝盐及醇水混合物进行混合搅拌，搅拌部件包括驱动部件、搅拌轴、第一叶片部件和第二叶片部件，搅拌轴的一端连接于驱动部件，另一端穿过搅拌壳体并伸入第二空腔，第一叶片部件设置在第一空腔内，第一叶片部件呈带状结构螺旋环绕连接于搅拌轴，第二叶片部件设置在第二空腔内，并且连接于搅拌轴，相对于现有技术，采用水解干燥多功能一体机，集水解反应干燥回收多项功能于一体，一次性进料及出料，操作繁琐且复杂，其间歇的生产方式使得生产效率低、人工依赖性强、产品状态不稳定，单个釜体产能有限，若想实现规模化生产，只能通过增加设备数量，复制多个生产单元的方式，由此会增加生产成本，需要更多的操作人员，这些原因制约着此行业工业化生产的发展，而本技术方案中，通过在搅拌壳体上设置第一进料口和第二进料口，用于向搅拌壳体内通入醇铝盐及醇水混合物，再通过呈带状结构螺旋环绕在搅拌轴上的第一叶片部件对醇铝盐及醇水混合物进行充分搅拌形成氢氧化铝浆液，氢氧化铝浆液下降至第一排料口，再通过第二叶片部件的转动将氢氧化铝浆液输送出第一排料口，此时，第一进料口和第二进料口能够持续进行进料，第一排料口能够持续进行排料，使得连续水解反应装置能够进行持续性工作，从而达到连续生产氢氧化铝浆液的技术效果。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种连续水解反应装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种壳体和搅拌部件的结构示意图；

图3为图2中A-A处的剖面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1至图3所示，本实用新型实施例提供了一种连续水解反应装置，该装置包括：

壳体，壳体包括搅拌壳体11和下料壳体12，搅拌壳体11连接于下料壳体12，搅拌壳体11具有第一进料口111和第二进料口112，下料壳体12的底部具有第一排料口121，搅拌壳体11具有第一空腔113，下料壳体12具有第二空腔122，第一空腔113与第二空腔122相互连通；

搅拌部件，搅拌部件包括驱动部件21、搅拌轴22、第一叶片部件23和第二叶片部件24，搅拌轴22的一端连接于驱动部件21，另一端穿过搅拌壳体11并伸入第二空腔122，第一叶片部件23设置在第一空腔113内，第一叶片部件23呈带状结构螺旋环绕连接于搅拌轴22，第二叶片部件24设置在第二空腔122内，并且连接于搅拌轴22。

本实用新型实施例提供的技术方案中，壳体的作用是提供反应的场所，壳体包括搅拌壳体11和下料壳体12，搅拌壳体11连接于下料壳体12，搅拌壳体11具有第一进料口111和第二进料口112，下料壳体12的底部具有第一排料口121，搅拌壳体11具有第一空腔113，下料壳体12具有第二空腔122，第一空腔113与第二空腔122相互连通；搅拌部件的作用是对醇铝盐及醇水混合物进行混合搅拌，搅拌部件包括驱动部件21、搅拌轴22、第一叶片部件23和第二叶片部件24，搅拌轴22的一端连接于驱动部件21，另一端穿过搅拌壳体11并伸入第二空腔122，第一叶片部件23设置在第一空腔113内，第一叶片部件23呈带状结构螺旋环绕连接于搅拌轴22，第二叶片部件24设置在第二空腔122内，并且连接于搅拌轴22，相对于现有技术，采用水解干燥多功能一体机，集水解反应干燥回收多项功能于一体，一次性进料及出料，操作繁琐且复杂，其间歇的生产方式使得生产效率低、人工依赖性强、产品状态不稳定，单个釜体产能有限，若想实现规模化生产，只能通过增加设备数量，复制多个生产单元的方式，由此会增加生产成本，需要更多的操作人员，这些原因制约着此行业工业化生产的发展，本技术方案中，通过在搅拌壳体11上设置第一进料口111和第二进料口112，用于向搅拌壳体11内通入醇铝盐及醇水混合物，再通过呈带状结构螺旋环绕在搅拌轴22上的第一叶片部件23对醇铝盐及醇水混合物进行充分搅拌形成氢氧化铝浆液，氢氧化铝浆液下降至第一排料口121，再通过第二叶片部件24的转动将氢氧化铝浆液输送出第一排料口121，此时，第一进料口111和第二进料口112能够持续进行进料，第一排料口121能够持续进行排料，使得连续水解反应装置能够进行持续性工作，从而达到连续生产氢氧化铝浆液的技术效果。

上述壳体的作用是提供反应的场所，壳体包括搅拌壳体11和下料壳体12，搅拌壳体11连接于下料壳体12，搅拌壳体11具有第一进料口111和第二进料口112，下料壳体12的底部具有第一排料口121，搅拌壳体11具有第一空腔113，下料壳体12具有第二空腔122，第一空腔113与第二空腔122相互连通，搅拌壳体11采用圆柱体结构，下料壳体12采用圆锥体或者是圆台形结构，第一进料口111和第二进料口112通常设置在搅拌壳体11的上部，搅拌壳体11的第一空腔113与下料壳体12的第二空腔122相互连通，使得搅拌壳体11内的搅拌后的物料能够直接进入到下料壳体12内，再通过第一排料口121排出；搅拌部件的作用是对醇铝盐及醇水混合物进行混合搅拌，搅拌部件包括驱动部件21、搅拌轴22、第一叶片部件23和第二叶片部件24，搅拌轴22的一端连接于驱动部件21，另一端穿过搅拌壳体11并伸入第二空腔122，第一叶片部件23设置在第一空腔113内，第一叶片部件23呈带状结构螺旋环绕连接于搅拌轴22，第二叶片部件24设置在第二空腔122内，并且连接于搅拌轴22，驱动部件21通常采用电动机进行驱动，搅拌轴22的一端连接于驱动部件21，另一端穿过搅拌壳体11并伸入第二空腔122，第一叶片部件23采用带状结构，第一叶片部件23的两端固定在搅拌轴22上，并且，第一叶片部件23采用螺旋环绕的方式设置在搅拌轴22上，能够对醇铝盐及醇水混合物进行充分搅拌，使醇铝盐与水或醇水混合物在搅拌桨的连续搅拌下进行水解反应，生成的氢氧化铝及醇或醇水混合物，并且，氢氧化铝及醇或醇水混合物以浆液的形式在第二叶片部件24的带动下连续从第一排料口121排出，本技术方案中，通过在搅拌壳体11上设置第一进料口111和第二进料口112，用于向搅拌壳体11内通入醇铝盐及醇水混合物，再通过呈带状结构螺旋环绕在搅拌轴22上的第一叶片部件23对醇铝盐及醇水混合物进行充分搅拌形成氢氧化铝浆液，氢氧化铝浆液下降至第一排料口121，再通过第二叶片部件24的转动将氢氧化铝浆液输送出第一排料口121，此时，第一进料口111和第二进料口112能够持续进行进料，第一排料口121能够持续进行排料，使得连续水解反应装置能够进行持续性工作，从而达到连续生产氢氧化铝浆液的技术效果。

进一步的，第二叶片部件24包括多个支撑杆241和多个搅拌叶片242，每个支撑杆241固定连接于搅拌轴22，每个搅拌叶片242固定连接于支撑杆241。本实施例中，进一步限定了第二叶片部件24，第二叶片部件24与呈圆台形结构或者圆锥体结构的下料壳体12相互配合，能够将氢氧化铝浆液快速输送至第一排料口121，同时防止物料在第二空腔122内堆积，有效的保证第二空腔122内的有效容积，每个支撑杆241固定连接于搅拌轴22，每个搅拌叶片242固定连接于支撑杆241，可选的，每个搅拌叶片242的一端朝向排料口的方向延伸，使得氢氧化铝浆液能够朝向第一排料口121的方向流动，进一步达到快速排出物料的技术效果。

进一步的，第一空腔113具有搅拌区域和缓冲区域，搅拌区域位于缓冲区域的下部，第一叶片部件23设置在搅拌区域，第一进料口111和第二进料口112分别与缓冲区域相互连通。本实施例中，进一步限定了第一空腔113，第一空腔113的上部通常为缓冲区域，下部为搅拌区域，第一叶片部件23设置在搅拌区域，第一进料口111和第二进料口112设置在搅拌壳体11内的缓冲区域的侧壁上，也就是说，第一进料口111和第二进料口112位于搅拌区域的上部，使两种反应物接触更为均匀，反应更为充分，从而达到均匀搅拌的技术效果。

进一步的，壳体包括内壳114和外壳115，内壳114和外壳115之间具有第三空腔116，外壳115具有冷却介质进口118和冷却介质出口119，冷却介质进口118和冷却介质出口119分别与第三空腔116相互连通。本实施例中，进一步限定了壳体，内壳114和外壳115之间具有第三空腔116，第三空腔116内用于通入冷却介质，外壳115具有冷却介质进口118和冷却介质出口119，冷却介质进口118和冷却介质出口119分别与第三空腔116相互连通，作用是在壳体内超温、超压、超液位时作应急降温降低反应速率，从而提高了装置的安全性。

进一步的，壳体还包括保温层117，保温层117套在外壳115的外部。本实施例中，进一步限定了壳体，在外壳115的外部包裹保温层117，保温层117能够应对室外温度的变化差异，从而提高反应条件的稳定性。

进一步的，控制阀6，控制阀6分别设置在第一进料口111、第二进料口112、第一排料口121、冷却介质进口118和冷却介质出口119。本实施例中，增加了控制阀6，控制阀6的作用是控制第一进料口111、第二进料口112、第一排料口121、冷却介质进口118和冷却介质出口119的开启或者关闭，从而达到控制流量的技术效果，可选的，还可以在第一进料口111、第二进料口112和第一排料口121上分别设置流量计3，精准读取物料流量数据，进一步达到控制流量的技术效果。

进一步的，控制单元4，控制单元4分别连接于每个控制阀6。本实施例中，增加了控制单元4，控制单元4通常采用PLC自动控制系统，在反应过程中，第一进料口111上的流量计3实时将流量数据传输至PLC自动控制系统，PLC自动控制系统将反馈流量值与设定流量值进行对比，并调整第一进料口111的控制阀6的开口度，形成热流体反应物流量控制闭环，同时第二进料口112的流量计3实时将流量数据传输至PLC自动控制系统，PLC自动控制系统第二进料口112将冷流体反应物反馈流量值根据工艺配比与热流体反应实时流量值进行对比，并调整第二进料口112的控制阀6的开口度，形成冷热流体反应物流量控制闭环，以及热冷流体反应物工艺配比控制闭环，驱动电机的转速调节由PLC自动控制系统控制，PLC自动控制系统同时完成流量、温度、压力、液位、转速的数据记录，当反应装置存在超压、超温、超液位等情况时，PLC自动控制系统将优先调整冷却介质进口118的控制阀6，其次调小第一进料口111和第二进料口112的控制阀6，直至反应物入口全部关闭，以保证反应器安全运行，在调节过程中，PLC自动控制系统通过流量监测、阀门调整来保证物料配比；可选的，还可以增加温度传感器7和压力传感器8，温度传感器7和压力传感器8设置在搅拌壳体11的上部，并且连接于控制单元4，用于实时监测壳体内的温度值和压力值。

进一步的，液位变送器5，所述液位变送器5具有第一检测端和第二检测端，所述第一检测端设置在所述搅拌壳体11上，所述第二检测端设置在所述下料壳体12的底部，所述液位变送器5连接于所述控制单元4。本实施例中，增加了液位变送器5，液位变送器5的作用是对搅拌壳体11和下料壳体12内的液位进行实时监测，第一检测端为液位变送器5检测的最高液位，第二检测端为液位变送器5检测的最低液位，使得壳体反应物料堆积在合理范围内，一方面能够提高装置的安全性，另一方面能够达到方便控制液位的技术效果。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种连续水解反应装置，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体包括搅拌壳体和下料壳体，所述搅拌壳体连接于所述下料壳体，所述搅拌壳体具有第一进料口和第二进料口，所述下料壳体的底部具有第一排料口，所述搅拌壳体具有第一空腔，所述下料壳体具有第二空腔，所述第一空腔与所述第二空腔相互连通；

搅拌部件，所述搅拌部件包括驱动部件、搅拌轴、第一叶片部件和第二叶片部件，所述搅拌轴的一端连接于所述驱动部件，另一端穿过所述搅拌壳体并伸入所述第二空腔，所述第一叶片部件设置在所述第一空腔内，所述第一叶片部件呈带状结构螺旋环绕连接于所述搅拌轴，所述第二叶片部件设置在所述第二空腔内，并且连接于所述搅拌轴。

2.根据权利要求1所述的连续水解反应装置，其特征在于，

所述第二叶片部件包括多个支撑杆和多个搅拌叶片，每个所述支撑杆固定连接于所述搅拌轴，每个所述搅拌叶片固定连接于所述支撑杆。

3.根据权利要求2所述的连续水解反应装置，其特征在于，

每个所述搅拌叶片的一端朝向所述排料口的方向延伸。

4.根据权利要求1至3任一项所述的连续水解反应装置，其特征在于，

所述下料壳体呈圆台形结构或者圆锥体结构。

5.根据权利要求1至3任一项所述的连续水解反应装置，其特征在于，

所述第一空腔具有搅拌区域和缓冲区域，搅拌区域位于所述缓冲区域的下部，所述第一叶片部件设置在所述搅拌区域，所述第一进料口和所述第二进料口分别与所述缓冲区域相互连通。

6.根据权利要求1至3任一项所述的连续水解反应装置，其特征在于，

所述壳体包括内壳和外壳，所述内壳和外壳之间具有第三空腔，所述外壳具有冷却介质进口和冷却介质出口，所述冷却介质进口和所述冷却介质出口分别与所述第三空腔相互连通。

7.根据权利要求6所述的连续水解反应装置，其特征在于，

所述壳体还包括保温层，所述保温层套在所述外壳的外部。

8.根据权利要求6所述的连续水解反应装置，其特征在于，还包括：

控制阀，所述控制阀分别设置在所述第一进料口、所述第二进料口、所述第一排料口、所述冷却介质进口和冷却介质出口。

9.根据权利要求8所述的连续水解反应装置，其特征在于，还包括：

控制单元，所述控制单元分别连接于每个所述控制阀。

10.根据权利要求9所述的连续水解反应装置，其特征在于，还包括：

液位变送器，所述液位变送器具有第一检测端和第二检测端，所述第一检测端设置在所述搅拌壳体上，所述第二检测端设置在所述下料壳体的底部，所述液位变送器连接于所述控制单元。

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