CN218834504U - 一种生产氧化石墨烯用反应釜 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种生产氧化石墨烯用反应釜，属于石墨烯生产装置领域，包括带有温控的釜体，釜体壁上设有供换热介质流通的夹套，釜体内安装有由搅拌轴带动的搅拌桨，其特征在于，所述搅拌釜内部设置有至少两组循环管，所述循环管均匀环绕在所述搅拌轴外周且循环管两端与夹套相连通；本实用新型能够有效解决釜内部物料与靠近釜壁的物料温差较大的问题，有利于提高所生产氧化石墨烯的品质。

Description

一种生产氧化石墨烯用反应釜

技术领域

本实用新型涉及石墨烯生产装置技术领域，具体涉及一种生产氧化石墨烯用反应釜。

背景技术

石墨烯由于其突出的导热性、室温高速载流子迁移率、透光性和力学性能等，同时具有完美的量子隧道效应、半整数的量子霍尔效应、从不消失的电导率等一系列性质，受到了世界各界的广泛关注，也成为科研领域的新兴宠儿。

然而，石墨烯本身制备较为困难，物理法制备石墨烯虽然成本低、产量大，但在干燥过程中回叠严重，石墨烯特性不明显。化学气相沉积(CVD)法制备的石墨烯虽然具有完美的二维结构，但是在后续转移的过程中极易出现缺陷，并且成本高昂难以量产。相比之下，氧化石墨烯(GO)作为石墨烯重要的衍生物材料，可以通过石墨的氧化剥离实现简单快速的批量化制备，能够直接用于共混制备复合材料，同时能够通过组装得到石墨烯纤维、石墨烯气凝胶和石墨烯膜等不同维度材料，再经还原后就可以恢复石墨烯的共轭结构。因此，氧化石墨烯是实现石墨烯量产化应用的首选方案。

常规的氧化石墨烯制备是通过改进Hummers法进行制备，采用单釜低温氧化，在浓硫酸环境下使石墨与高锰酸钾反应，反应结束后经水洗、浓缩得到氧化石墨烯的水相分散液。但是该方法生产过程中温度的控制会显著影响氧化石墨烯产品的品质。传统的反应釜一般采用夹套对反应釜进行控温，通常所使用的反应釜大多采用外带夹套、内置搅拌桨的简单结构形式。夹套内可流动冷媒介质对反应物质进行冷却,也可通热媒介质对反应物质进行加热反应；搅拌桨内置于釜内,起搅拌混合作用。这类反应器一般应用在反应粘度不高、放热不激烈的反应体系中。但是对于体积较大的反应釜而言，由于釜内氧化石墨烯的反应体系较粘稠，传热性不好，加之釜内容积较大，导致物料与釜壁接触区域与物料内部存在较大温差，直接影响氧化石墨烯的氧化程度和粒径大小，降低氧化石墨烯的品质，若使用体积较小的反应釜时又会限制产能增加生产成本。现有技术中如公告号为CN212524076U的专利公开了一种传热均匀的反应釜，包括釜体、搅拌轴、槽轮、驱动装置、空心盘管、第一固定管、第二固定管,所述搅拌轴竖向设置贯通所述釜体，且通过轴承与所述釜体密封连接，所述槽轮与所述搅拌轴上端固定连接，并与所述驱动装置连接，所述搅拌轴上部和下部均为空心结构，所述空心盘管环绕所述搅挫轴设置，且上下端分别与所述搅拌轴上部和下部连通，所述第一固定管通过带轴承的短节与所述搅拌轴的上端连通，所述第二固定管与所述搅拌轴的下端连通。其空心盘管可旋转,起到均匀换热的效果。

因此，获得一种能够生产高品质氧化石墨烯且高产能的搅拌釜是当前急需解决的问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种生产氧化石墨烯用反应釜，能够有效解决釜内部物料与靠近釜壁的物料温差较大的问题，有利于提高所生产氧化石墨烯的品质。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种生产氧化石墨烯用反应釜，包括带有温控的釜体，釜体壁上设有供换热介质流通的夹套，釜体内安装有由搅拌轴带动的搅拌桨，其特征在于，所述搅拌釜内部设置有至少两组循环管，所述循环管均匀环绕在所述搅拌轴外周且循环管两端与夹套相连通。

进一步的，所述循环管包括环形管以及连接在环形管两侧的连接管，搅拌轴经由环形管的中部穿过，夹套、连接管、环形管、连接管、夹套之间连通循环。

进一步的，所述环形管沿垂直于搅拌轴方向布置。

更进一步的，所述环形管包括成圆环形结构的环形管本体以及均匀分布在环形管本体上并与之相连通的扩容体。所述扩容体为直径大于环形管直径的中空状球体结构，该中空状球体上相对设置有分别与环形管相连通的接口。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过设置在釜内的循环管，循环管与夹套连通，一方面，当釜内填充有物料时，循环管置于反应物料内部，增大了釜内中部尤其是搅拌轴周围物料的换热面积，提高了热交换效率，减小釜内中部物料与靠近釜壁处物料之间的温差，与搅拌桨协同作用，在进行升温或降温工序时，能够使物料迅速达到要求的温度且使不同区域的物料温度保持一致，保证氧化石墨烯产品的品质。另一方面，循环管的设置还能够增加物料的扰动，在搅拌桨的配合下提高物料搅拌的均匀性。

附图说明

图1是本实用新型一实施例的结构示意图；

图2是本实用新型一实施例循环管的俯视结构示意图；

图3是本实用新型另一实施例的结构示意图；

图4是本实用新型另一实施例循环管的俯视结构示意图；

图中：1.釜体，11.温控，12.投料口，13.出料口，2.夹套，21.出水口，22.进水口，3.搅拌轴，4.搅拌桨，5.循环管，6.环形管，7.连接管，8.环形管本体，9.扩容体，10.保温层。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1所示，本实施例的生产氧化石墨烯用反应釜包括带有温控11的立式釜体1，釜体上部设有投料口12，釜体下部设有出料口13，釜体1壁上设有供换热介质流通的夹套2，夹套上下端分别设有一个换热介质的进水口22和出水口22，并与加热设备或制冷设备相连，夹套外部设有保温层10；

釜体1内安装有由搅拌轴3带动的三排搅拌桨4，搅拌桨4通过螺栓与搅拌轴可拆卸式固定相连，釜体上侧设有驱动搅拌轴3转动的电机，电机及搅拌轴在釜体内的安装方式属现有技术，此处不再赘述。所述釜体1内部设有两组垂直于搅拌轴3方向布置的循环管5，且循环管5与搅拌桨4在竖直方向上交替布置，所述循环管5均匀环绕在所述搅拌轴3外周且循环管5两端与夹套2相连通。本实施例的循环管5包括环形管6以及连接在环形管6两侧的连接管7，搅拌轴3经由环形管6的中部穿过，夹套2、连接管7、环形管6、连接管7、夹套2之间连通循环。

采用本实施例的循环管结构，一方面能够大大增加釜内中部尤其是搅拌轴3周围的热交换，减小釜内中部物料与靠近釜壁处物料之间的温差，提高所生产氧化石墨烯的品质；另一方面，这种结构的循环管能够与搅拌轴相配合使用，使用时先将搅拌轴贯穿环形管中部，再在搅拌轴上安装搅拌桨，拆卸式反向操作；另外，循环管的设置还能够增加物料的扰动，在搅拌桨的配合下提高物料搅拌的均匀性。

在该实施例的基础上，所述的连接管还可以水平面内呈蛇形管排布，如图2所示，以进一步增大与物料的接触面积。

在另一实施例中，如图3所示，所述环形管6包括成圆环形结构的环形管本体8以及均匀分布在环形管本体8上并与之相连通的扩容体9。所述扩容体9为直径大于环形管直径的中空状球体结构，该中空状球体上相对设置有分别与环形管6相连通的接口。

本实施例增设的扩容体9能够延长换热介质在搅拌轴周围的停留时间，增大换热面积，进而能够进一步增大与物料的接触面积，减小釜内部物料与靠近釜壁的物料温差的效果更佳，且能起到扰流作用，促进物料搅拌均匀效果更佳。

Claims (5)

1.一种生产氧化石墨烯用反应釜，包括带有温控的釜体(1)，釜体(1)壁上设有供换热介质流通的夹套(2)，釜体(1)内安装有由搅拌轴(3)带动的搅拌桨(4)，其特征在于，所述釜体(1)内部设置有至少两组循环管(5)，所述循环管(5)均匀环绕在所述搅拌轴(3)外周且循环管(5)两端与夹套(2)相连通。

2.根据权利要求1所述的生产氧化石墨烯用反应釜，其特征在于，所述循环管(5)包括环形管(6)以及连接在环形管(6)两侧的连接管(7)，搅拌轴(3)经由环形管(6)的中部穿过，夹套(2)、连接管(7)、环形管(6)之间连通循环。

3.根据权利要求2所述的生产氧化石墨烯用反应釜，其特征在于，所述环形管(6)沿垂直于搅拌轴(3)方向布置。

4.根据权利要求2或3所述的生产氧化石墨烯用反应釜，其特征在于，所述环形管(6)包括成圆环形结构的环形管本体(8)以及均匀分布在环形管本体(8)上并与之相连通的扩容体(9)。

5.根据权利要求4所述的生产氧化石墨烯用反应釜，其特征在于，所述扩容体(9)为直径大于环形管(6)直径的中空状球体结构，该中空状球体上相对设置有分别与环形管(6)相连通的接口。

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