專利名稱：一種高硬度固態(tài)物料、高腐蝕性液態(tài)物料化學(xué)反應(yīng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高溫旋轉(zhuǎn)鋼襯氟塑料化學(xué)反應(yīng)裝置。
背景技術(shù)：
固液反應(yīng)是化工生產(chǎn)領(lǐng)域和各類科研實(shí)驗(yàn)室非常普遍的一種化學(xué)反應(yīng)，為了獲得理想的反應(yīng)產(chǎn)物，除必須滿足化學(xué)反應(yīng)條件外，反應(yīng)設(shè)備也是一個(gè)非常重要的影響因素，科研人員一直根據(jù)固液物料的性質(zhì)、化學(xué)反應(yīng)的溫壓條件以及反應(yīng)產(chǎn)物的品質(zhì)要求，研發(fā)不同的反應(yīng)設(shè)備來(lái)滿足不同類型固液化學(xué)反應(yīng)的需求。對(duì)于需進(jìn)行加熱的固液化學(xué)反應(yīng)，不但要求反應(yīng)設(shè)備有加熱裝置，而且反應(yīng)容器必須能承受一定的壓力。另外，對(duì)于液態(tài)物料涉及強(qiáng)酸、強(qiáng)堿或產(chǎn)品質(zhì)量要求很高的固液反應(yīng)，就必須對(duì)反應(yīng)設(shè)備的內(nèi)壁進(jìn)行防腐、防污染處理。而對(duì)于固態(tài)物料是高硬度、大比重的固液反應(yīng)，同時(shí)產(chǎn)品質(zhì)量要求又很高，此時(shí)要使固態(tài)物料能充分地與反應(yīng)液接觸、反應(yīng)，就必須用反應(yīng)設(shè)備的旋轉(zhuǎn)來(lái)替代攪拌。潘兆金申請(qǐng)的CN1820837內(nèi)傳熱式鋼襯四氟反應(yīng)釜，是通過(guò)在反應(yīng)釜內(nèi)縱向設(shè)置換熱管，換熱管在反應(yīng)釜外側(cè)與熱交換介質(zhì)進(jìn)管相通，從而達(dá)到對(duì)反應(yīng)釜體內(nèi)部直接加熱的目的，該發(fā)明既具有優(yōu)異的防腐性能，又具有較理想的換熱效果。浙江省東陽(yáng)市四環(huán)防腐設(shè)備有限公司申請(qǐng)的CN101130156新型高效反應(yīng)釜，是一種帶攪拌器的內(nèi)換熱方式反應(yīng)釜，在內(nèi)置換熱體、攪拌器外表面和釜體內(nèi)壁上設(shè)有防腐襯里，延長(zhǎng)了反應(yīng)釜的使用壽命，提高了工作效率。呂德斌申請(qǐng)的CN101480599用一種載熱介質(zhì)經(jīng)夾套對(duì)反應(yīng)釜內(nèi)物料加熱、冷卻工藝，主要是利用熱導(dǎo)熱油在反應(yīng)釜外夾套中對(duì)反應(yīng)釜內(nèi)部進(jìn)行加熱，加熱結(jié)束后將熱導(dǎo)熱油抽出，并利用冷導(dǎo)熱油及冰鹽水在夾套中對(duì)反應(yīng)釜進(jìn)行冷卻，從而達(dá)到提高工作效率目的。汝南縣東旭碳材塑料有限公司申請(qǐng)的CN101518725新型反應(yīng)釜，是一種帶攪拌裝置的雙層材質(zhì)的不銹鋼反應(yīng)釜，反應(yīng)釜的內(nèi)層材質(zhì)為蒙乃爾400合金，該合金在高溫高壓下耐氟化氫腐蝕。川化集團(tuán)有限責(zé)任公司申請(qǐng)的CN2519697新型高溫搪瓷反應(yīng)釜，是一種可使用4. OMPa過(guò)熱蒸汽作供熱源的內(nèi)加熱搪瓷反應(yīng)釜，是一種高溫、耐腐蝕的反應(yīng)設(shè)備。胡永慶申請(qǐng)的CNM65797耐負(fù)壓鋼襯四氟反應(yīng)罐，是一種在罐體內(nèi)壁襯四氟襯里的鋼結(jié)構(gòu)反應(yīng)罐，罐體、罐蓋、罐底采用法蘭連接。該反應(yīng)罐能在高溫、負(fù)壓工況下長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)，不脫殼，不鼓包；能承載最高工作壓力6. 4Mpa。常熟市聯(lián)邦化工有限公司申請(qǐng)的CN101249413 —種反應(yīng)釜，其主要特點(diǎn)是在反應(yīng)釜內(nèi)的攪拌軸上增設(shè)了沉積傘，能使攪拌軸的軸承磨損所產(chǎn)生的污物沉積于沉積傘中而避免進(jìn)入釜體中的反應(yīng)物料內(nèi)，降低了攪拌裝置對(duì)產(chǎn)物的污染程度。楊懷祥等申請(qǐng)的CN85103205釜底波輪攪拌器反應(yīng)釜，是一種利用釜底波輪對(duì)反應(yīng)釜中物料進(jìn)行攪拌的搪玻璃或不銹鋼反應(yīng)釜，以提高設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。周森安申請(qǐng)的C^907885可旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)用反應(yīng)釜，是一種可旋轉(zhuǎn)的、帶電加熱的實(shí)驗(yàn)室用小型化學(xué)反應(yīng)釜，主要應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室和中試試驗(yàn)。濮曉明申請(qǐng)的C擬876069 —種用于石英砂提純處理的反應(yīng)釜，是一種帶攪拌裝置的、可擺動(dòng)的、帶導(dǎo)熱油外加熱的固液化學(xué)反應(yīng)釜，通過(guò)導(dǎo)熱油對(duì)密閉環(huán)境下的石英砂及反應(yīng)液進(jìn)行加熱，并利用攪拌裝置使化學(xué)反應(yīng)更均勻。上述發(fā)明專利或發(fā)明專利，雖然都是針對(duì)可用于固液化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)設(shè)備，但這些專利所涉及的反應(yīng)釜考慮得都不全面有的只考慮了設(shè)備的加熱、耐壓、防腐，而沒(méi)有考慮如何使反應(yīng)釜內(nèi)固液物料更充分接觸、反應(yīng)；有的只考慮了設(shè)備的加熱、防腐、攪拌，而沒(méi)有考慮設(shè)備的耐壓以及攪拌裝置對(duì)產(chǎn)品的污染；還有的只考慮了設(shè)備的加熱、擺動(dòng)，根本沒(méi)有考慮設(shè)備的防腐和反應(yīng)的均勻程度；同時(shí)更為重要的是，上述專利均未詳細(xì)涉及到物料反應(yīng)完畢后固液分離的結(jié)構(gòu)，而固液分離是實(shí)現(xiàn)反應(yīng)能否成功進(jìn)行的關(guān)鍵，故選擇合理的固液分離裝置就顯得尤為重要。因此，上述發(fā)明專利或發(fā)明專利所涉及的化學(xué)反應(yīng)設(shè)備，均不能用于含高硬度固態(tài)物料、同時(shí)含高腐蝕性液態(tài)物料、且需在高溫下進(jìn)行的無(wú)污染固液化學(xué)反應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)上述缺陷，目的在于提供一種能實(shí)現(xiàn)反應(yīng)后固液分離順暢、以保證整個(gè)反應(yīng)有效、成功進(jìn)行的高硬度固態(tài)物料、高腐蝕性液態(tài)物料化學(xué)反應(yīng)裝置。本發(fā)明的技術(shù)方案是本發(fā)明包括支架、驅(qū)動(dòng)裝置、釜體、加熱裝置，釜體上設(shè)有固態(tài)物料出入口、液態(tài)物料出入口，釜體內(nèi)設(shè)防腐層，液態(tài)物料出入口的下部設(shè)固液分離裝置，固液分離裝置包括兩上下配合的開(kāi)孔金屬板及設(shè)置在兩金屬板之間的氟塑料濾布，固液分離裝置下部設(shè)一將固液分離裝置閉合在釜體內(nèi)的可開(kāi)啟密封板，密封板和固液分離裝置之間形成容置液體的液腔。本發(fā)明在上述基礎(chǔ)上，具有以下特征1)兩金屬板的表面襯氟塑料，釜體內(nèi)表面內(nèi)襯氟塑料；2)支架和釜體之間設(shè)和釜體同心的旋轉(zhuǎn)軸，旋轉(zhuǎn)軸連接一驅(qū)動(dòng)電機(jī)；3)所述釜體結(jié)構(gòu)為一中間為柱體、兩端為球面封頭結(jié)構(gòu)；4)所述加熱裝置設(shè)置在釜體的柱體外表面上，球面封頭部設(shè)保溫層。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明主要適用于高硬度固態(tài)物料、高腐蝕性液態(tài)物料的反應(yīng)，以氫氟酸溶液、石英砂反應(yīng)為例；本發(fā)明充分考慮了氫氟酸溶液與石英砂反應(yīng)的各種影響因素，并經(jīng)大量的實(shí)驗(yàn)研究，研發(fā)成功的高溫旋轉(zhuǎn)鋼襯氟塑料化學(xué)反應(yīng)裝置，是針對(duì)含高硬度固態(tài)物料、同時(shí)含高腐蝕性液態(tài)物料、且需在高溫下進(jìn)行的無(wú)污染固液化學(xué)反應(yīng)專用設(shè)備。將經(jīng)選礦工藝預(yù)處理后的石英砂(高硬度、大比重固態(tài)物料)置入鋼襯氟塑料化學(xué)反應(yīng)設(shè)備內(nèi)，按一定的固液比加入10 20%氫氟酸溶液(高腐蝕性強(qiáng)酸)，按5r/min的速度使鋼襯氟塑料化學(xué)反應(yīng)設(shè)備旋轉(zhuǎn)，同時(shí)對(duì)鋼襯氟塑料化學(xué)反應(yīng)設(shè)備進(jìn)行加熱，在鋼襯氟塑料化學(xué)反應(yīng)設(shè)備內(nèi)的反應(yīng)溫度達(dá)到100 150°C (高溫)后，恒溫2小時(shí)以上，就可獲得雜質(zhì)元素總量在30 70ppm(排除了設(shè)備可能造成的污染)的高品質(zhì)石英砂，為高純石英砂甚至超純石英砂的生產(chǎn)提供條件。


圖1是本發(fā)明所述的高溫旋轉(zhuǎn)鋼襯氟塑料化學(xué)反應(yīng)裝置示意圖
圖2是液態(tài)物料出入口結(jié)構(gòu)示意中1為釜體、2為氟塑料、3為液態(tài)物料出入口、4為固態(tài)物料出入口、5為法蘭一、6為加熱裝置、7為旋轉(zhuǎn)軸、8為支架、9為傳動(dòng)裝置、10為固液分離裝置、11為法蘭二、12為密封板一、13為密封板二、14為測(cè)溫裝置。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明包括釜體1、旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)設(shè)備、加熱裝置6、液態(tài)物料出入口 3、固態(tài)物料出入口 4。釜體1內(nèi)襯氟塑料2 ；鋼質(zhì)反應(yīng)釜1是由法蘭一 5連接的圓柱形釜體與兩端球面形封頭組成；所述液態(tài)物料出入口 3(圖2、的端口處設(shè)置固液分離裝置10，是由2塊5 12mm厚的帶孔不銹鋼板間夾氟塑料濾布組成，帶孔不銹鋼板表面噴涂或襯氟塑料，固液分離裝置10由法蘭二 11與鋼質(zhì)反應(yīng)釜體1相連接，液態(tài)物料出入口 3由密封板一 12封閉，在密封板一 12上固定測(cè)溫裝置14 ；固態(tài)物料出入口 4由密封板二 13封閉。所述旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)設(shè)備由旋轉(zhuǎn)軸7、支架8和傳動(dòng)裝置9構(gòu)成；旋轉(zhuǎn)軸7 —端固定在鋼質(zhì)反應(yīng)釜體1上，另一端被支架8所支撐，所述傳動(dòng)裝置9將旋轉(zhuǎn)動(dòng)力傳輸?shù)叫D(zhuǎn)軸7上，使旋轉(zhuǎn)軸7帶動(dòng)鋼襯氟塑料化學(xué)反應(yīng)設(shè)備旋轉(zhuǎn)。所述加熱裝置6包裹在鋼質(zhì)反應(yīng)釜體的外圍，并固定在鋼質(zhì)反應(yīng)釜體1上，與鋼襯氟塑料化學(xué)反應(yīng)裝置一起旋轉(zhuǎn)。下面對(duì)本發(fā)明做出進(jìn)一步的說(shuō)明所述高溫旋轉(zhuǎn)鋼襯氟塑料化學(xué)反應(yīng)裝置，包括鋼襯氟塑料化學(xué)反應(yīng)裝置、旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)設(shè)備、加熱裝置，旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)設(shè)備為鋼襯氟塑料化學(xué)反應(yīng)裝置提供旋轉(zhuǎn)動(dòng)力，而加熱裝置為鋼襯氟塑料化學(xué)反應(yīng)裝置提供化學(xué)反應(yīng)所需熱能。所述鋼襯氟塑料化學(xué)反應(yīng)裝置的鋼質(zhì)反應(yīng)釜體1，是由圓柱形釜體和兩端球面形封頭組成，中間由法蘭一 5連接，在釜體1的中部一側(cè)開(kāi)有固態(tài)物料出入口 4(兼人孔)，另一側(cè)開(kāi)有液態(tài)物料出入口 3，它們均采用密封板封閉，使整個(gè)反應(yīng)釜體1成為一個(gè)密閉容器，其耐受壓力為0. 5MPa，作為優(yōu)選方案，反應(yīng)釜材質(zhì)采用12 14mm的碳鋼，以承受在高溫下反應(yīng)釜內(nèi)的水壓。所述鋼襯氟塑料化學(xué)反應(yīng)裝置的氟塑料2內(nèi)襯，必須能耐受高溫下強(qiáng)酸、強(qiáng)堿的作用，耐磨損，同時(shí)需考慮與鋼質(zhì)反應(yīng)釜體1的結(jié)合以及較好的熱傳導(dǎo)性。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，選用2 5mm厚的四氟(F4)作為化學(xué)反應(yīng)釜的內(nèi)襯材料。所述鋼襯氟塑料化學(xué)反應(yīng)設(shè)備的液態(tài)物料出入口 3端口設(shè)置的固液分離裝置10，是由2塊帶孔的不銹鋼板夾氟塑料濾布構(gòu)成，并由法蘭二 11與鋼質(zhì)反應(yīng)釜體1相連，作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，采用5 12mm厚的不銹鋼板，在不銹鋼板上鉆直徑3 20mm的圓孔，孔隙率為表面積的10 40%，在帶孔不銹鋼板的所有表面噴涂或襯氟塑料2。所述液態(tài)物料出入口 3端口設(shè)置的測(cè)溫裝置14，設(shè)置在固液分離裝置10外的液態(tài)物料出入口 3密封板一 12 上。所述旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)設(shè)備包括旋轉(zhuǎn)軸7、支架8和傳動(dòng)裝置9。旋轉(zhuǎn)軸7有2根，分別固定在鋼質(zhì)反應(yīng)釜體1的兩端封頭上，旋轉(zhuǎn)軸7必須與鋼質(zhì)反應(yīng)釜體1同心，旋轉(zhuǎn)軸7的另一端被支架8支撐，使鋼質(zhì)反應(yīng)釜水平架空；所述傳動(dòng)裝置一端連接旋轉(zhuǎn)軸7，一端連接電動(dòng)機(jī)，從而將旋轉(zhuǎn)動(dòng)力傳輸?shù)叫D(zhuǎn)軸7上，使鋼質(zhì)反應(yīng)釜旋轉(zhuǎn)。鋼襯氟塑料化學(xué)反應(yīng)裝置的旋轉(zhuǎn)速度1 30r/min，作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，鋼襯氟塑料化學(xué)反應(yīng)裝置的旋轉(zhuǎn)速度1 5r/mirio所述加熱裝置6包括熱源和保溫材料，它們包裹在鋼質(zhì)反應(yīng)釜體1的外圍。加熱裝置6可以直接固定在鋼質(zhì)反應(yīng)釜體1上，與鋼質(zhì)反應(yīng)釜體1 一起旋轉(zhuǎn)，其熱源可以是直接電加熱、導(dǎo)熱油加熱、高溫?zé)犸L(fēng)、高溫水蒸氣；加熱裝置6固定，不與鋼質(zhì)反應(yīng)釜體1 一起旋轉(zhuǎn)，其熱源只能是電加熱；在鋼質(zhì)反應(yīng)釜體1不能布設(shè)熱源的地方，直接用保溫材料覆蓋。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，加熱裝置6直接固定在反應(yīng)釜體1上，并采用電加熱方式，在鋼質(zhì)反應(yīng)釜體1的封頭部分用巖棉保溫。為了解決高純石英砂生產(chǎn)工藝中，高品質(zhì)石英砂的酸處理問(wèn)題，申請(qǐng)人在大量實(shí)驗(yàn)研究基礎(chǔ)上，研發(fā)了本發(fā)明所述的高溫旋轉(zhuǎn)鋼襯氟塑料化學(xué)反應(yīng)裝置。石英是一種高硬度(硬度7)、大比重0.65g/cm3)、無(wú)色透明的非金屬礦物，為了獲得高純石英砂甚至超純石英砂，就必須對(duì)石英礦石加工獲得的石英砂進(jìn)行化學(xué)處理，實(shí)驗(yàn)研究表明在100 150°C高溫下，使用10 20%的氫氟酸(HF)對(duì)石英砂進(jìn)行酸處理，能獲得比較理想的石英砂產(chǎn)品。由于在100°C以上氫氟酸容易揮發(fā)，因此對(duì)石英砂的酸處理必須在密閉容器中進(jìn)行，考慮到氫氟酸水溶液在100°c以上會(huì)形成蒸汽，圓柱形釜體1加兩端球面形封頭構(gòu)成的鋼質(zhì)反應(yīng)釜成了本發(fā)明優(yōu)選的化學(xué)反應(yīng)裝置；在圓柱形釜體1的中部對(duì)面分布的固態(tài)物料出入口 4以及液態(tài)物料出入口 3，為固液化學(xué)反應(yīng)的順利進(jìn)行提供了基本條件，同時(shí)固態(tài)物料出入口 4為鋼質(zhì)反應(yīng)釜體1的檢修提供了通道，另外，為了快速、方便地從產(chǎn)品中排出化學(xué)反應(yīng)液以及清洗產(chǎn)品所產(chǎn)生的廢水，申請(qǐng)人在液態(tài)物料出入口 3端口處設(shè)置了固液分離裝置10 ；而為了監(jiān)控鋼質(zhì)反應(yīng)釜內(nèi)化學(xué)反應(yīng)溫度，申請(qǐng)人在固液分離裝置10外的液態(tài)物料出入口 3密封板一 12上設(shè)置了測(cè)溫裝置14。為了防止在高溫酸處理過(guò)程中，氫氟酸對(duì)鋼質(zhì)反應(yīng)釜體1腐蝕對(duì)石英砂造成污染，必須對(duì)鋼質(zhì)反應(yīng)釜進(jìn)行防腐處理，氟塑料對(duì)氫氟酸等強(qiáng)酸、強(qiáng)堿的耐腐蝕性使其成為鋼質(zhì)反應(yīng)釜防腐材料的首選，考慮到經(jīng)防腐處理后鋼質(zhì)反應(yīng)釜的經(jīng)久耐用性能，本發(fā)明所涉及的鋼質(zhì)反應(yīng)釜采用內(nèi)襯氟塑料2防腐，而不采用防腐層很薄的氟塑料噴涂方式；另外，為了方便對(duì)鋼質(zhì)反應(yīng)釜進(jìn)行氟塑料2內(nèi)襯加工，本發(fā)明涉及的鋼質(zhì)反應(yīng)釜采用法蘭一 5連接圓柱形釜體與球面形封頭；在本發(fā)明中，氟塑料2內(nèi)襯覆蓋鋼質(zhì)反應(yīng)釜所有可能與反應(yīng)液接觸的內(nèi)表面，包括固態(tài)物料出入口 4和液態(tài)物料出入口3的密封板、以及所有法蘭端口。利用氫氟酸溶液對(duì)石英砂進(jìn)行處理，主要就是為了降低石英砂中雜質(zhì)元素的含量，提高石英砂的品質(zhì)。理論研究表明當(dāng)氫氟酸溶液與石英砂接觸一段時(shí)間后，液體中的元素含量就與石英砂中的相關(guān)元素含量達(dá)到平衡，此時(shí)，如果不打破這種元素平衡關(guān)系，石英砂中的雜質(zhì)元素含量就不會(huì)隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)而進(jìn)一步下降；為了最大限度地降低石英砂中雜質(zhì)元素含量，最簡(jiǎn)便的方法就是通過(guò)降低石英砂周圍反應(yīng)液中雜質(zhì)元素的含量，破壞石英砂與反應(yīng)液間的元素平衡，使石英砂中的雜質(zhì)元素繼續(xù)向反應(yīng)液中轉(zhuǎn)移，直至達(dá)到新的元素平衡。對(duì)于封閉體系下的固液反應(yīng)，在反應(yīng)液與固體之間元素還沒(méi)有完全達(dá)到平衡的條件下，要打破固體與反應(yīng)液之間建立的局部元素平衡關(guān)系，最簡(jiǎn)單方便的方法就是攪拌，在攪拌作用下，元素含量高的局部反應(yīng)液迅速得到擴(kuò)散，從而使整個(gè)體系處于元素不平衡狀態(tài)。將攪拌作用應(yīng)用于鋼質(zhì)反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn)行的石英砂與氫氟酸溶液間的化學(xué)反應(yīng)，就會(huì)使石英砂中的雜質(zhì)元素不斷向氫氟酸溶液中遷移，直至最終石英砂與氫氟酸溶液間達(dá)到完全的元素平衡，從而達(dá)到最大限度去除石英砂中雜質(zhì)元素的目的。實(shí)驗(yàn)研究證實(shí)，由于石英砂比重大，如果不對(duì)石英砂進(jìn)行攪拌，石英砂很容易形成緊密的沉積層，使反應(yīng)體系中下部石英顆粒間的反應(yīng)液無(wú)法與上部大量的反應(yīng)液進(jìn)行對(duì)流，致使體系中下部石英顆粒與反應(yīng)液間很快形成的元素平衡關(guān)系無(wú)法打破，導(dǎo)致石英砂與氫氟酸溶液間的反應(yīng)不充分、不徹底，達(dá)不到最大限度去除石英砂中雜質(zhì)元素的目的，影響產(chǎn)品質(zhì)量。但實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，如果使用攪拌設(shè)備，雖然可以使反應(yīng)充分進(jìn)行，由于石英砂硬度高、比重大，對(duì)攪拌設(shè)備的磨損非常嚴(yán)重，磨損的攪拌設(shè)備對(duì)石英砂形成了新的污染，同樣影響了石英砂的品質(zhì)。如果采用使鋼襯氟塑料化學(xué)反應(yīng)設(shè)備低速旋轉(zhuǎn)(或翻轉(zhuǎn))的方式，不但可以獲得滿意的攪拌效果，而且可以最大限度地降低設(shè)備的磨損，鋼襯氟塑料化學(xué)反應(yīng)裝置的旋轉(zhuǎn)速度為1 30r/min，作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，鋼襯氟塑料化學(xué)反應(yīng)裝置的旋轉(zhuǎn)速度1 5r/min。實(shí)驗(yàn)研究表明，利用氫氟酸溶液對(duì)石英砂進(jìn)行去除元素雜質(zhì)的反應(yīng)，在一定溫度條件下除雜效果會(huì)更好。為了對(duì)鋼襯氟塑料化學(xué)反應(yīng)裝置內(nèi)進(jìn)行的除雜化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行加溫，申請(qǐng)人在鋼襯氟塑料化學(xué)反應(yīng)裝置的外圍設(shè)置了加熱裝置6，所述加熱裝置6包括熱源和保溫材料。加熱裝置6可以直接固定在鋼質(zhì)反應(yīng)釜體1上，與鋼質(zhì)反應(yīng)釜體1 一起旋轉(zhuǎn)，其熱源可以是直接電加熱、導(dǎo)熱油加熱、高溫?zé)犸L(fēng)、高溫水蒸氣；加熱裝置6固定，不與鋼質(zhì)反應(yīng)釜體1 一起旋轉(zhuǎn)，其熱源只能是電加熱；考慮到熱源的節(jié)能、熱轉(zhuǎn)化效率以及設(shè)備的安全性能，作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，加熱裝置6直接固定在反應(yīng)釜體1上，并采用直接電加熱方式對(duì)鋼襯氟塑料化學(xué)反應(yīng)裝置內(nèi)進(jìn)行的除雜化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行加熱。在鋼質(zhì)反應(yīng)釜體1不能布設(shè)熱源的地方，直接用保溫材料覆蓋，作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，在鋼質(zhì)反應(yīng)釜體1的封頭部分用巖棉保溫。實(shí)施例1將經(jīng)選礦工藝預(yù)處理后的、粒徑0. 1 0. 25mm的70kg石英砂，從固態(tài)物料出入口4置入容積為100升的鋼襯氟塑料化學(xué)反應(yīng)設(shè)備內(nèi)，鋼襯氟塑料化學(xué)反應(yīng)設(shè)備的氟塑料內(nèi)襯2厚度為3mm，按一定的固液比加入濃度15%的氫氟酸溶液。作為對(duì)比實(shí)施例，選擇在密封板13上安裝經(jīng)防腐處理的攪拌裝置，鋼襯氟塑料化學(xué)反應(yīng)設(shè)備不旋轉(zhuǎn)，開(kāi)啟加熱設(shè)備6，設(shè)定加熱溫度為110°C，開(kāi)啟攪拌裝置，由于石英砂比重大，前期的實(shí)驗(yàn)研究表明攪拌裝置的旋轉(zhuǎn)速度必須在600r/min以上，才能攪動(dòng)所設(shè)定固液比下的石英砂，因此將攪拌裝置的旋轉(zhuǎn)速度設(shè)定為800r/min。在加熱1小時(shí)40分鐘后，反應(yīng)釜內(nèi)溫度達(dá)到105°C，繼續(xù)反應(yīng)2小時(shí)后，關(guān)閉加熱設(shè)備6，關(guān)閉攪拌裝置，待反應(yīng)釜內(nèi)溫度下降到25°C時(shí)，打開(kāi)鋼襯氟塑料化學(xué)反應(yīng)設(shè)備的液態(tài)物料出入口 3的密封板12，將反應(yīng)液排出，利用純凈水對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行多次清洗；對(duì)獲得的產(chǎn)品石英砂進(jìn)行干燥后取樣分析，分析獲得石英砂產(chǎn)品的雜質(zhì)元素含量見(jiàn)表1。在實(shí)施例的最后，將經(jīng)防腐處理的攪拌裝置取下，檢查發(fā)現(xiàn)攪拌裝置的防腐層已經(jīng)破損，而且烘干后的石英砂不是無(wú)色透明，而是呈淺灰色。實(shí)施例2選擇與實(shí)施例1完全相同的石英砂原料、氫氟酸溶液以及鋼襯氟塑料化學(xué)反應(yīng)設(shè)備，將實(shí)施例1中的攪拌裝置去除，用鋼襯氟塑料化學(xué)反應(yīng)設(shè)備的旋轉(zhuǎn)代替攪拌，旋轉(zhuǎn)速度設(shè)定為5r/min，同樣將加熱溫度設(shè)定為110°C，在加熱1小時(shí)30分鐘后，反應(yīng)釜內(nèi)溫度達(dá)到105°C，此后的工序同實(shí)施例1。對(duì)獲得的石英砂產(chǎn)品取樣分析，實(shí)施例2的雜質(zhì)元素分析結(jié)果見(jiàn)表1。實(shí)施例3選擇與實(shí)施例1完全相同的石英砂原料、氫氟酸溶液，除將加熱設(shè)備的溫度設(shè)定為95°C外，采用與實(shí)施例2相同的方法與裝置，在加熱1小時(shí)15分鐘后，反應(yīng)釜內(nèi)溫度達(dá)到90°C，此后的工序同實(shí)施例1。對(duì)獲得的石英砂產(chǎn)品取樣分析，實(shí)施例3的雜質(zhì)元素分析結(jié)果見(jiàn)表1。實(shí)施例4選擇與實(shí)施例1完全相同的石英砂原料、氫氟酸溶液，除將加熱設(shè)備的溫度設(shè)定為125°C外，采用與實(shí)施例2相同的方法與裝置，在加熱1小時(shí)45分鐘后，反應(yīng)釜內(nèi)溫度達(dá)到120°C，此后的工序同實(shí)施例1。對(duì)獲得的石英砂產(chǎn)品取樣分析，實(shí)施例4的雜質(zhì)元素分析結(jié)果見(jiàn)表1。表1 (單位ppm)
權(quán)利要求
1.高硬度固態(tài)物料、高腐蝕性液態(tài)物料化學(xué)反應(yīng)裝置，包括支架、驅(qū)動(dòng)裝置、釜體、加熱裝置，釜體上設(shè)有固態(tài)物料出入口、液態(tài)物料出入口，釜體內(nèi)設(shè)防腐層，其特征在于，液態(tài)物料出入口的下部設(shè)固液分離裝置，固液分離裝置包括兩上下配合的開(kāi)孔金屬板及設(shè)置在兩金屬板之間的氟塑料濾布，固液分離裝置下部設(shè)一將固液分離裝置閉合在釜體內(nèi)的可開(kāi)啟密封板，密封板和固液分離裝置之間形成容置液體的液腔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高硬度固態(tài)物料、高腐蝕性液態(tài)物料化學(xué)反應(yīng)裝置，其特征在于，兩金屬板的表面襯氟塑料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高硬度固態(tài)物料、高腐蝕性液態(tài)物料化學(xué)反應(yīng)裝置，其特征在于，釜體內(nèi)表面內(nèi)襯氟塑料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高硬度固態(tài)物料、高腐蝕性液態(tài)物料化學(xué)反應(yīng)裝置，其特征在于，支架和釜體之間設(shè)和釜體通心的旋轉(zhuǎn)軸，旋轉(zhuǎn)軸連接一驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高硬度固態(tài)物料、高腐蝕性液態(tài)物料化學(xué)反應(yīng)裝置，其特征在于，所述釜體結(jié)構(gòu)為一中間為柱體、兩端為球面封頭結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高硬度固態(tài)物料、高腐蝕性液態(tài)物料化學(xué)反應(yīng)裝置，其特征在于，所述加熱裝置設(shè)置在釜體的柱體外表面上，球面封頭部設(shè)保溫層。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高溫旋轉(zhuǎn)鋼襯氟塑料化學(xué)反應(yīng)裝置。包括支架、驅(qū)動(dòng)裝置、釜體、加熱裝置，釜體上設(shè)有固態(tài)物料出入口、液態(tài)物料出入口，釜體內(nèi)設(shè)防腐層，其特征在于，液態(tài)物料出入口的下部設(shè)固液分離裝置，固液分離裝置包括兩上下配合的開(kāi)孔金屬板及設(shè)置在兩金屬板之間的氟塑料濾布，固液分離裝置下部設(shè)一將固液分離裝置閉合在釜體內(nèi)的可開(kāi)啟密封板，密封板和固液分離裝置之間形成容置液體的液腔。本發(fā)明提供了一種能實(shí)現(xiàn)反應(yīng)后固液分離順暢、以保證整個(gè)反應(yīng)有效、成功進(jìn)行的高硬度固態(tài)物料、高腐蝕性液態(tài)物料化學(xué)反應(yīng)裝置。
文檔編號(hào)B01J19/02GK102580662SQ20111000716
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2011年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月14日
發(fā)明者李進(jìn), 陳偉, 陳小明 申請(qǐng)人:儀征風(fēng)日石英科技有限公司