CN218516737U - 一种立式氧气氧化反应装置 - Google Patents

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陈钦河
夏敏
吴勇基
苏志峰
龙国兵
罗恒
李祁明
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Abstract

本实用新型涉及化工设备技术领域,具体为一种立式氧气氧化反应装置,包括筒体,所述筒体内设有反应隔板,所述反应隔板上方为一级反应区,所述反应隔板下方为二级反应区;所述反应隔板设有圆孔;所述筒体的一侧设有一级循环出料口,所述筒体的另一侧设有催化剂进料口;所述筒体上方连接有封头部,所述封头部分别设有一级循环进料口、原料液进料口、二级循环进料口。本实用新型可降低能耗、提高设备空间利用,同时自动实现了将物料进行分层,氧化程度高的物料越接近底部,提高了物料的氧化效率及产品合格率。

Description

一种立式氧气氧化反应装置
技术领域
本实用新型涉及化工设备技术领域,具体为一种立式氧气氧化反应装置。
背景技术
羟基氧化铁的形貌结构多样,有针铁矿(α-FeOOH)、纤铁矿(γ-FeOOH)、赤铁矿(β-FeOOH)和六方纤铁矿(δ-FeOOH)等晶型。羟基氧化铁具有较高的比表面积,其表面还有大量的羟基基团,表面的电子态、 键态和原子配位等与颗粒内部差异较大,在催化、气体传感、吸附、电极材料等领域具有较为广泛应用。
采用氯化亚铁氧气氧化制备羟基氧化铁的过程中,随着氯化亚铁逐渐被氧气氧化,产生细小颗粒状的羟基氧化铁会逐渐增多,其易于积累反应装置底部,尤其是平底反应装置底部,易发生堵塞设备及管道,影响氧化反应的持续进行或导致氧化效率低下。
因此,需要一种能解决氧气氧化制备羟基氧化铁的反应装置底部积累沉淀物,导致氧化效率低下的反应装置。
实用新型内容
有鉴于此,本实用新型提供一种立式氧气氧化反应装置。
本实用新型的技术方案为:
一种立式氧气氧化反应装置,其特征在于,包括筒体,所述筒体内设有反应隔板,所述反应隔板上方为一级反应区,所述反应隔板下方为二级反应区;所述反应隔板设有圆孔;所述筒体的一侧设有一级循环出料口,所述筒体的另一侧设有催化剂进料口;
所述筒体上方连接有封头部,所述封头部分别设有一级循环进料口、原料液进料口、二级循环进料口。
优选的,所述筒体为圆柱状;所述反应隔板将筒体区域分为上、下二部分;所述圆孔用于物料从一级反应区进入二级反应区,同时也用于二级循环管的通过,进行二级反应循环。
进一步的,所述封头部还分别设有抽气口、安全爆破片口、排气口、压力表。
进一步的,还包括二级循环管,所述二级循环管的一端与二级循环进料口连接,所述二级循环管的另一端通过所述圆孔与二级反应区连接。
进一步的,所述筒体下方连接锥底部,所述锥底部的一侧设有加热器口,所述锥底部内设有加热器,所述加热器与加热器口连接配合设置,用于升温物料。
进一步的,所述锥底部的另一侧设有氧气进料口,所述锥底部的底部设有二级循环出料口。
进一步的,所述筒体的上部设有视镜观察口,用于观察物料反应现象。所述筒体的中部设有温度检测口,用于检测物料温度。所述筒体的上端和下端分别设有第一液位计口、第二液位计口,用于监测物料液位。所述第二液位计口设有冲洗口,用于清理液位计的堵塞。所述二级循环出料管设有ORP检测端口,用于对物料的氧化程度进行检测。
进一步的,所述筒体外侧设有连接支架。
进一步的,还包括一级泵、一级喷射器,所述一级循环出料口依次通过一级泵、一级喷射器与一级循环进料口连接;还包括二级泵、二级喷射器,所述二级循环出料口依次通过二级泵、二级喷射器与二级循环进料口连接。
进一步的,还包括氧气进气端、催化剂进料端、原料液进料端、尾气排放端、产品出料端,所述氧气进气端与氧气进料口连接,所述催化剂进料端与催化剂进料口连接,所述原料液进料端与原料液进料口连接,所述尾气排放端与排气口连接,所述产品出料端通过二级泵与二级循环出料口连接。
本实用新型中,采用立式圆筒、底部锥形结构,内部设反应隔板将反应装置分为一、二级反应区,其一是减少使用泵的机械传输控制,降低能耗、提高设备空间利用;其二主要物料被氧化过程中,物料的密度是逐渐增大,即轻密度(新)物料在一级反应区进行,随着氧化反应的进行,物料的密度增大,自动下沉进入二级反应区再进一步氧化。即氧化程度高的物料越接近底部,提高了物料的氧化效率及产品合格率。
氧气从氧化装置底部进入,与物料进行逆流接触,同时在反应区设有喷射器,对反应区的物料进行循环。同时,也对生产中的氮氧化物进行了有效的回收再利用。
另外,氧化反应装置底部为锥形结构,当原料液随氧气反应的进行,逐渐产生氧化沉淀物(二价铁原料液氧化逐渐形成羟基氧化铁沉淀),由于其密度较大,自动下沉进入反应装置锥形底部,将其进行循环或出料,避免物料堵塞出料口,影响生产效率。
二价铁原料液连续进入氧气氧化反应装置,进行升温,持续通入氧气及催化剂,二价铁溶液经喷射器充分混合,在一级反应区循环,逐渐氧化,进入二级反应区,同时在线检测ORP值,待物料中ORP值合格,进行出料。本发明方法设备结构简单紧凑、占地少、能耗低,减少设备成本和维护成本;气液混合均匀,反应速度快,不易堵塞设备及管道,设有尾气排放(吸收液吸收尾气)和安全爆破片,避免尾气排放对环境造成污染,具有环保、安全性能的氧气氧化反应装置。
本实用新型的有益效果在于:
1、采用立式圆筒、底部锥形结构,内部设反应隔板将反应装置分为一、二级反应区,达到减少使用泵的机械传输控制,可降低能耗、提高设备空间利用,同时自动实现了将物料进行分层,氧化程度高的物料越接近底部,提高了物料的氧化效率及产品合格率;
2、氧气从氧化装置底部进入,与物料进行逆流接触,同时在反应区设有喷射器,对反应区的物料进行循环,与传统搅拌混合方式相比,增大了气液接触面积,提高气液混合效率,加快反应进行,并且充分利用装置中顶部积累的氧气以及生产过程中产生的催化剂气体氮氧化物,避免其积累浪费。同时,对生产中的催化剂进行了有效的回收再利用;
3、氧化反应装置底部为锥形结构,当原料液随氧气反应的进行,逐渐产生氧化沉淀物,由于其密度较大,自动下沉进入反应装置锥形底部,将其进行循环或出料,避免物料堵塞出料口,影响生产效率;
4、易于监控反应过程,提高产品的合格率;
5、本装置结构简单紧凑、占地少、能耗低,减少设备成本和维护成本;气液混合均匀,反应速度快,不易堵塞设备及管道;
6、设有尾气排放和安全爆破片,避免尾气排放对环境造成污染,具有环保、安全性能的氧气氧化反应装置。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
实施例1
一种立式氧气氧化反应装置,其特征在于,包括筒体1,所述筒体内设有反应隔板2,所述反应隔板上方为一级反应区11,所述反应隔板下方为二级反应区12;所述反应隔板设有圆孔21;所述筒体的一侧设有一级循环出料口13,所述筒体的另一侧设有催化剂进料口14;
所述筒体上方连接有封头部3,所述封头部分别设有一级循环进料口31、原料液进料口32、二级循环进料口33。
优选的,所述筒体为圆柱状;所述反应隔板将筒体区域分为上、下二部分;所述圆孔用于物料从一级反应区进入二级反应区,同时也用于二级循环管的通过,进行二级反应循环。
进一步的,所述封头部还分别设有抽气口34、安全爆破片口35、排气口36、压力表37。
进一步的,还包括二级循环管4,所述二级循环管的一端与二级循环进料口连接,所述二级循环管的另一端通过所述圆孔与二级反应区连接。
进一步的,所述筒体下方连接锥底部5,所述锥底部的一侧设有加热器口51,所述锥底部内设有加热器52,所述加热器与加热器口连接配合设置,用于升温物料。
进一步的,所述锥底部的另一侧设有氧气进料口53,所述锥底部的底部设有二级循环出料口54。
进一步的,所述筒体的上部设有视镜观察口15,用于观察物料反应现象。所述筒体的中部设有温度检测口16,用于检测物料温度。所述筒体的上端和下端分别设有第一液位计口17、第二液位计口18,用于监测物料液位。所述第二液位计口设有冲洗口181,用于清理液位计的堵塞。所述二级循环出料管设有ORP检测端口(未标注),用于对物料的氧化程度进行检测。
进一步的,所述筒体外侧设有连接支架6。
进一步的,还包括一级泵131、一级喷射器132,所述一级循环出料口依次通过一级泵、一级喷射器与一级循环进料口连接;还包括二级泵541、二级喷射器542,所述二级循环出料口依次通过二级泵、二级喷射器与二级循环进料口连接。
进一步的,还包括氧气进气端10、催化剂进料端20、原料液进料端30、尾气排放端40、产品出料端50,所述氧气进气端与氧气进料口连接,所述催化剂进料端与催化剂进料口连接,所述原料液进料端与原料液进料口连接,所述尾气排放端与排气口连接,所述产品出料端通过二级泵与二级循环出料口连接。
本实施例的物料反应过程如下:
原料从反应装置封头部顶部的原料液进料口进入一级反应区中,同时催化剂从反应装置筒体的催化剂进料口进入一级反应区中,氧气从反应装置锥底部氧气进料口进入二级反应区,与物料方向相反。催化剂(硝酸盐或亚硝酸盐)进入反应装置中,与原料液接触产生了氮氧化物气体,气体(氮氧化物、氧气)在反应装置顶部经抽气口到达喷射器与物料进行混合。
在一级反应区中,部分物料通过一级循环出料口到达一级泵,与氧气及催化剂氮氧化物气体在一级喷射器进行气液充分混合,进入一级反应区;被氧化的物料由于密度较大,从一级反应区通过反应隔板的圆孔流入二级反应区。在二级反应区中,物料通过反应装置锥底部二级循环出料口到达二级泵,与氧气及催化剂氮氧化物气体在二级喷射器进行气液混合,再进入二级反应区,直至物料ORP值合格出料。若物料在氧化过程中,产生了氧化沉淀物,也易于达到反应装置锥底部,经循环或出料,避免物料堵塞出料口,影响生产效率。
反应过程中多余的氮氧化物从排气口排出,先经二价铁溶液吸收,得到吸收液作为原料继续生产三氯化铁;剩余的氮氧化物经二价铁溶液吸收后,再辅助用碱液吸收,作为催化剂用于生产。
另外,反应装置中具有温度检测端、压力检测端,对反应过程进行监控。若反应装置出现意外超压,设有安全爆破片口,用于意外情况泄压,避免尾气污染环境。
实施例2
本实施例提供一种实施例1立式氧气氧化反应装置的使用方法,具体如下:
原料液(Fe:10.21%,Fe2+:9.85%, HCl:0.53%)以12t/h流量进料进入立式氧气氧化反应装置中,开启加热器升温至75℃,催化剂亚硝酸钠溶液以1.0kg/h流量进料,同时并通入氧气,保持压力为0.09Mpa;物料经循泵循环混合反应,反应时间3h,ORP值650(Fe:10.07%,Fe2+:0.01%,HCl:0.10%),可得三氯化铁成品及羟基氧化铁产品。
对于本领域技术人员而言,显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。需注意的是,本实用新型中所未详细描述的技术特征,均可以通过任一现有技术实现。

Claims (10)

1.一种立式氧气氧化反应装置,其特征在于,包括筒体,所述筒体内设有反应隔板,所述反应隔板上方为一级反应区,所述反应隔板下方为二级反应区;所述反应隔板设有圆孔;所述筒体的一侧设有一级循环出料口,所述筒体的另一侧设有催化剂进料口;
所述筒体上方连接有封头部,所述封头部分别设有一级循环进料口、原料液进料口、二级循环进料口。
2.根据权利要求1所述的立式氧气氧化反应装置,其特征在于,所述封头部还分别设有抽气口、安全爆破片口、排气口、压力表。
3.根据权利要求1所述的立式氧气氧化反应装置,其特征在于,还包括二级循环管,所述二级循环管的一端与二级循环进料口连接,所述二级循环管的另一端通过圆孔与二级反应区连接。
4.根据权利要求1所述的立式氧气氧化反应装置,其特征在于,所述筒体下方连接锥底部,所述锥底部的一侧设有加热器口,所述锥底部内设有加热器,所述加热器与加热器口连接配合设置。
5.根据权利要求4所述的立式氧气氧化反应装置,其特征在于,所述锥底部的另一侧设有氧气进料口,所述锥底部的底部设有二级循环出料口。
6.根据权利要求1所述的立式氧气氧化反应装置,其特征在于,所述筒体的上部设有视镜观察口;所述筒体的中部设有温度检测口。
7.根据权利要求1所述的立式氧气氧化反应装置,其特征在于,所述筒体的上端和下端分别设有第一液位计口、第二液位计口;所述第二液位计口设有冲洗口。
8.根据权利要求1所述的立式氧气氧化反应装置,其特征在于,所述二级循环出料管设有ORP检测端口。
9.根据权利要求1所述的立式氧气氧化反应装置,其特征在于,所述筒体外侧设有连接支架。
10.根据权利要求1所述的立式氧气氧化反应装置,其特征在于,还包括一级泵、一级喷射器,所述一级循环出料口依次通过一级泵、一级喷射器与一级循环进料口连接;还包括二级泵、二级喷射器,所述二级循环出料口依次通过二级泵、二级喷射器与二级循环进料口连接。
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