專利名稱：一種環(huán)流式沉淀法制備氧化鐵的反應器及工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種無機顔料氧化鐵生產(chǎn)系統(tǒng)中的制備鐵的反應器及エ藝，具體涉及一種環(huán)流式沉淀法制備氧化鐵的反應器及エ藝。
背景技術：
氧化鐵顔料是ー種重要的無機化學顔料，廣泛應用于涂料、建筑和交通等領域。目前，氧化鐵顔料的生產(chǎn)方法包括干法和濕法。干法生產(chǎn)氧化鐵的過程中產(chǎn)生大量廢氣，環(huán)境污染較嚴重；濕法是目前エ業(yè)上普遍采用的方法，在濕法制造氧化鐵的生產(chǎn)エ藝中，普遍采用圓筒狀反應罐進行反應。反應原料硫酸亞鐵溶液加入反應罐內(nèi)，加入氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)PH值，在一定溫度下，從反應罐底部通入空氣，并不斷攪拌使之反應，逐步加入鐵屑參加反 應，直到反應罐內(nèi)色漿達到所需要的狀態(tài)。此時，停止反應，將反應料液泵送到過濾單元，后經(jīng)過洗滌、干燥和包裝，即為成品。濕法反應生產(chǎn)氧化鐵類無機顔料的過程中，反應原料的混合程度對反應效率和產(chǎn)品質量具有重要影響。只有氣液固充分接觸，才能達到節(jié)約原料用量、提高效率和產(chǎn)品質量的目的。為了達到攪拌均勻的目的，通常反應罐配備功率很大的電機驅動攪拌槳，運行能耗較高。隨著氧化鐵的需求量不斷増大，新建采用的反應罐的體積也逐漸増大。在此情況下，一方面要求反應器中氣液固流場分布要極為均勻，另一方面要求設計新型節(jié)能的反應混合技術與裝置。而目前公開的報道中鮮有制備氧化鐵的反應器設計，例如發(fā)明專利“濕法制造氧化鐵紅的エ藝及設備”(CN1143049A)公開了ー種氧化鐵紅的生產(chǎn)エ藝，但對反應設備要求較簡単。隨著反應罐的増大，裝置采用的攪拌槳軸功率大幅提升，裝置運行能耗逐漸加大，需要對制備氧化鐵的反應器進行合理設計。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種環(huán)流式沉淀法制備氧化鐵的反應器，以替代傳統(tǒng)的大功率攪拌反應桶，大幅降低攪拌轉速，實現(xiàn)降低生產(chǎn)能耗的作用；本發(fā)明的另一目的是提供利用上述反應器制備氧化鐵的エ藝。本發(fā)明的技術方案一種環(huán)流式沉淀法制備氧化鐵的反應器，由反應罐、內(nèi)筒、變頻電機、主軸、攪拌槳、加熱盤管、曝氣盤、排污接口和溫度計組成；其中，反應罐內(nèi)設有內(nèi)筒，內(nèi)筒下部側面開有回流孔，反應罐中心設有設有主軸，主軸頂部安裝變頻電機，主軸中部安裝第一攪拌槳，主軸下部安裝第二攪拌槳，反應罐底部裝有曝氣盤，曝氣盤上方安裝有加熱盤管，第二攪拌槳位于加熱盤管上方，第一攪拌槳位于內(nèi)筒的中上部，反應罐側面下方安裝有排污接ロ，溫度計安裝在反應罐外側中上部。利用變頻器控制變頻電機實現(xiàn)不同攪拌速率,控制反應罐內(nèi)液體混合均勻度；底部曝氣盤通入反應所需空氣,空氣上升帶動內(nèi)筒體反應液上升并溢流到內(nèi)筒外側，內(nèi)筒外側反應液向下流動形成回路。優(yōu)選所述反應罐高度為2 10m，反應罐高徑比為廣3 :1。優(yōu)選內(nèi)筒體有效高度比反應罐低l(T50cm。優(yōu)選反應罐與內(nèi)筒直徑之比為I. 2^2 :1。
所述內(nèi)筒(4)下部側面距離罐底l(Tl00cm處四周均勻開有回流孔(7)，每個回流孔的面積為25 1000cm2 ;回流孔的個數(shù)為1(T200個；孔可以是圓孔或方孔等其他形狀。所述反應罐的材料為內(nèi)襯防腐磚的碳鋼、不銹鋼或鈦材等耐酸堿腐蝕材料；內(nèi)筒材料為不銹鋼或鈦材等耐酸堿腐蝕材料。本發(fā)明還提供了利用上述反應器制備氧化鐵的エ藝，其具體步驟如下將反應原料硫酸亞鐵溶液從反應罐頂部加入反應罐內(nèi)，同時加入氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)PH值為8 10，加熱盤管通入蒸汽加熱到75 90°C，從反應罐底部曝氣盤中通入空氣，氣量為KTlOOOOL/min，啟動變頻電機帶動攪拌槳旋轉攪拌，攪拌轉速為5 200轉/min，從反應罐底部曝氣盤進入的空氣帶動反應液向上流動進入反應罐內(nèi)筒上部，后溢出至反應罐與內(nèi)筒間空間向下流動，經(jīng)過內(nèi)筒下部開孔而進入內(nèi)筒內(nèi)側底部形成環(huán)流，使得反應罐內(nèi)反應物料充分混合，反應一段時間后，直到反應罐內(nèi)色漿達到所需要的狀態(tài)時，停止反應。有益效果
(I)反應罐內(nèi)置內(nèi)筒體形成雙筒式反應器，在內(nèi)筒曝氣時可以產(chǎn)生內(nèi)筒液面上升、外環(huán)隙液體下降的循環(huán)回路，這種運動充分利用了曝氣的能耗，形成了充分混合，減少了攪拌槳的轉速和能耗，起到大幅節(jié)能效果。(2)外環(huán)路反應液中反應物料停留時間加長，有利于氧化鐵顆粒的生長控制，能較好控制產(chǎn)品的粒徑均勻度。(3)采用計算流體動力學方法合理設計反應器內(nèi)部結構，獲得均勻流場，氣液固分散接觸好，反應器內(nèi)各處反應程度均一。


圖I為本發(fā)明用于沉淀法制備氧化鐵的環(huán)流式反應器的結構示意圖，其中I、變頻電機，2、主軸，3、反應罐，4、內(nèi)筒，5A、第一攪拌槳，5B、第二攪拌槳，6、加熱盤管，7、回流孔，
8、曝氣盤，9、排污接ロ，10、溫度計。
具體實施例方式實施例I :本發(fā)明反應器的結構示意圖如圖I所示一種環(huán)流式沉淀法制備氧化鐵的反應器，由反應罐、內(nèi)筒、變頻電機、主軸、攪拌槳、加熱盤管、曝氣盤、排污接口和溫度計組成；其中，反應罐內(nèi)設有內(nèi)筒，內(nèi)筒下部側面開有回流孔,反應罐中心設有設有主軸,主軸頂部安裝變頻電機，主軸中部安裝第一攪拌槳，主軸下部安裝第二攪拌槳，反應罐底部裝有曝氣盤，曝氣盤上方安裝有加熱盤管，第二攪拌槳位于加熱盤管上方，第一攪拌槳位于內(nèi)筒的中上部，反應罐側面下方安裝有排污接ロ，溫度計安裝在反應罐外側中上部。其中反應罐高度為2m，反應罐高徑比為I ;內(nèi)筒體有效高度比反應罐外筒低IOcm ；內(nèi)筒側面下部距離罐底IOcm處均勻開有面積為25cm2的圓孔，孔數(shù)為200個；反應罐外筒與內(nèi)筒直徑之比為2 ;反應罐材料為內(nèi)襯防腐磚的碳鋼，內(nèi)筒材料為316L不銹鋼。將反應原料硫酸亞鐵溶液加入反應罐內(nèi)(液面高度至內(nèi)筒頂)，加入氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)PH值為8，加熱盤管通入蒸汽加熱到75V，從反應罐底部曝氣盤中通入空氣，氣量為10L/min，啟動變頻電機帶動攪拌槳旋轉攪拌，攪拌轉速為5轉/min，從反應罐底部曝氣盤進入的空氣帶動反應液向上流動進入反應罐內(nèi)筒上部，后溢出至反應罐與內(nèi)筒間空間向下流動，經(jīng)過內(nèi)筒下部開孔而進入內(nèi)筒內(nèi)側底部形成環(huán)流，使得反應罐內(nèi)反應物料充分混合，反應I. 5h后，反應罐內(nèi)色漿達到GB/T 1863-2008中相應的標準時，停止反應，與傳統(tǒng)反應器相比，反應時間縮短I. 5h。實施例2:本實施例反應器的結構同實施例I,其中反應罐高度為10m，反應罐高徑比為3 ；內(nèi)筒體有效高度比反應罐外筒低50cm;內(nèi)筒側面下部距離罐底IOOcm處均勻開有面積為IOOOcm2的方孔,孔數(shù)為10個；反應罐外筒與內(nèi)筒直徑之比為1.2 ;反應罐材料為316L不銹鋼，內(nèi)筒材料為鈦材。

將反應原料硫酸亞鐵溶液加入反應罐內(nèi)(液面高度至內(nèi)筒頂)，加入氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)PH值為10，加熱盤管通入蒸汽加熱到90°C，從反應罐底部曝氣盤中通入空氣，氣量為10000L/min，啟動變頻電機帶動攪拌槳旋轉攪拌，攪拌轉速為200轉/min，從反應罐底部曝氣盤進入的空氣帶動反應液向上流動進入反應罐內(nèi)筒上部，后溢出至反應罐與內(nèi)筒間空間向下流動，經(jīng)過內(nèi)筒下部開孔而進入內(nèi)筒內(nèi)側底部形成環(huán)流，使得反應罐內(nèi)反應物料充分混合，反應2. 5h后，反應罐內(nèi)色漿達到GB/T 1863-2008中相應的標準時，停止反應，與傳統(tǒng)反應器相比，反應時間縮短2h。實施例3 本實施例反應器的結構同實施例I,其中反應罐高度為5m，反應罐高徑比為2 ；內(nèi)筒體有效高度比反應罐外筒低30cm;內(nèi)筒側面下部距離罐底50cm處均勻開有面積為250cm2的圓孔，孔數(shù)為100個；所述反應罐外筒與內(nèi)筒直徑之比為I. 6 ;反應罐材料為鈦材，內(nèi)筒材料為鈦材。將反應原料硫酸亞鐵溶液加入反應罐內(nèi)(液面高度至內(nèi)筒頂)，加入氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)PH值為9，加熱盤管通入蒸汽加熱到80°C，從反應罐底部曝氣盤中通入空氣，氣量為4000L/min，啟動變頻電機帶動攪拌槳旋轉攪拌，攪拌轉速為90轉/min，從反應罐底部曝氣盤進入的空氣帶動反應液向上流動進入反應罐內(nèi)筒上部，后溢出至反應罐與內(nèi)筒間空間向下流動，經(jīng)過內(nèi)筒下部開孔而進入內(nèi)筒內(nèi)側底部形成環(huán)流，使得反應罐內(nèi)反應物料充分混合，反應2. 3h后，反應罐內(nèi)色漿達到GB/T 1863-2008中相應的標準時，停止反應，與傳統(tǒng)反應器相比，反應時間縮短2h。
權利要求
1.一種環(huán)流式沉淀法制備氧化鐵的反應器，由反應罐(3)、內(nèi)筒(4)、變頻電機(I)、主軸(2)、攪拌槳、加熱盤管(6)、曝氣盤(8)、排污接ロ(9)和溫度計(10)組成；其中，反應罐(3)內(nèi)設有內(nèi)筒(4)，內(nèi)筒(4)下部側面開有回流孔(7)，反應罐(3)中心設有設有主軸(2)，主軸(2)頂部安裝變頻電機(1)，主軸(2)中部安裝第一攪拌槳(5A)，主軸(2)下部安裝第二攪拌槳(5B)，反應罐(3)底部裝有曝氣盤(8)，曝氣盤(8)上方安裝有加熱盤管(6)，第二攪拌槳(5B)位于加熱盤管(6)上方，第一攪拌槳(5A)位于內(nèi)筒(4)的中上部，反應罐(3)側面下方安裝有排污接ロ(9)，溫度計(10)安裝在反應罐(3)外側中上部。
2.根據(jù)權利要求I所述的反應器，其特征在于所述反應罐(3)高度為2 10m;反應罐(3)高徑比為I 3 :1。
3.根據(jù)權利要求I所述的反應器，其特征在于所述內(nèi)筒(4)高度比反應罐(3)低10 50cm。
4.根據(jù)權利要求I所述的反應器，其特征在于所述內(nèi)筒(4)下部側面距離罐底KTlOOcm處均勻開有回流孔(7)，每個回流孔的面積為25 1000cm2 ;回流孔的個數(shù)為10 200個。
5.根據(jù)權利要求I所述的反應器，其特征在于所述反應罐與內(nèi)筒直徑比為I.:1。
6.ー種利用如權利要求I所述的反應器制備氧化鐵的エ藝，其具體步驟如下將反應原料硫酸亞鐵溶液加入反應罐內(nèi)，加入氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)PH值為8 10，加熱盤管通入蒸汽加熱到75 90°C，從反應罐底部曝氣盤中通入空氣，氣量為l(Tl0000L/min，啟動變頻電機帶動攪拌槳旋轉攪拌，攪拌轉速為5 200轉/min，從反應罐底部曝氣盤進入的空氣帶動反應液向上流動進入反應罐內(nèi)筒上部，后溢出至反應罐與內(nèi)筒間空間向下流動，經(jīng)過內(nèi)筒下部開孔而進入內(nèi)筒內(nèi)側底部形成環(huán)流，使得反應罐內(nèi)反應物料充分混合，直到反應罐內(nèi)色衆(zhòng)達到所需要的狀態(tài)時，停止反應。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種環(huán)流式沉淀法制備氧化鐵的反應器及工藝；反應器由反應罐、內(nèi)筒體、變頻電機、主軸、攪拌槳、加熱盤管和底部曝氣盤組成；反應罐內(nèi)有一只內(nèi)筒體，反應罐頂部安裝變頻電機及主軸，主軸上安裝兩套攪拌槳，反應罐底部裝有曝氣盤和加熱盤管；利用變頻器控制變頻電機實現(xiàn)不同攪拌速率，控制反應罐內(nèi)液體混合均勻度；底部曝氣盤通入反應所需空氣，空氣上升帶動內(nèi)筒體反應液上升并溢流到內(nèi)筒外側，內(nèi)筒外側反應液向下流動形成回路；使得反應罐內(nèi)反應物料充分混合，反應一段時間后，直到反應罐內(nèi)色漿達到所需要的狀態(tài)時，停止反應。
文檔編號C01G49/06GK102838171SQ20121031084
公開日2012年12月26日 申請日期2012年8月28日 優(yōu)先權日2012年8月28日
發(fā)明者李衛(wèi)星, 付榮, 傅琦鳳 申請人:江蘇江盛南節(jié)能科技有限公司