本實用新型涉及氧化鐵生產設備領域，特別涉及一種全密封氧氣氧化法生產氧化鐵的反應裝置。

背景技術：

氧化鐵顏料是一種用途十分廣泛的無機顏料，其最常用的生產方法是空氣氧化法，常規(guī)的生產方法，是將水、鐵皮或硫酸亞鐵置于反應器中，然后通入空氣和蒸汽，進行氧化反應，獲得氧化鐵料漿，然后送往后序的工序，制備各種顏色的氧化鐵顏料，如氧化鐵黃或氧化鐵紅等。

如圖1所示，在氧化鐵漿料的生產過程中，常采用進氣風機直接抽普通空氣進入反應器來氧化硫酸亞鐵，由于進入反應器的空氣溫度較低，要耗用蒸汽加熱到反應溫度，并且反應后的高溫廢氣以反應溫度直接排放，一方面帶走大量熱量，另一方面空氣和高溫蒸汽需要源源不斷地補充到反應體系中，致使能源消耗大。

技術實現要素：

本實用新型的目的是提供一種全密封氧氣氧化法生產氧化鐵的反應裝置，其將反應后的高溫氣體通過循環(huán)裝置重新利用，減少了能量的消耗，提高能量利用率。

本實用新型的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：

一種全密封氧氣氧化法生產氧化鐵的反應裝置，包括反應罐，反應罐的底部設有進氣口，反應罐的頂部設有高溫廢氣出口，反應罐上連接有緩沖罐，緩沖罐上或反應罐上連接有高溫蒸汽入口和空氣入口，緩沖罐上設有氧氣入口、高溫廢氣回收口和補充口，高溫廢氣回收口與反應罐的高溫廢氣出口連接，補充口與反應罐的進氣口連接，補充口與進氣口之間設有氣泵；高溫蒸汽入口上連接有高溫蒸汽供應裝置，空氣入口上連接有空氣供應裝置，氧氣入口上連接有氧氣供應裝置；反應罐內設有第一測溫儀，緩沖罐內設有測氧儀。

采用上述結構，首先空氣經空氣入口，高溫蒸汽經高溫蒸汽入口直接或經由緩沖罐進入反應罐，空氣與反應罐中的氧化鐵和硫酸亞鐵反應后空氣中的氧含量降低，從高溫廢氣出口排出反應后的高溫廢氣，高溫廢氣經由高溫廢氣回收口進入緩沖罐，此時高溫蒸汽和空氣充滿整個反應體系。切斷高溫蒸汽入口和空氣入口，測氧儀探測到緩沖罐內的氧含量低于21%，打開氧氣入口補充氧氣，并打開氣泵使補充氧氣后的高溫氣體進入反應罐繼續(xù)參與反應。反應罐內設有測溫儀，對反應罐中的反應溫度進行監(jiān)控，并根據反應罐中溫度變化及時補充高溫蒸汽或低溫的空氣。這樣的設置有如下優(yōu)勢：第一，減少了高溫廢氣的排放，將高溫廢氣重新利用，減少了能量的消耗，提高能量利用率；第二，這樣的設置，除了在反應初期，都可以通過調節(jié)氧氣的加入量來提高反應混合氣體中的氧氣含量并控制在所需的氧濃度，以此來提高反應速率，提高生產效率。

進一步優(yōu)選為：測氧儀包括測氧儀一和測氧儀二，分別設于高溫廢氣回收口和補充口上，氧氣入口上連接有流量調節(jié)閥。

采用上述結構，測氧儀一和測氧儀二用來探測緩沖罐的高溫廢氣回收口和補充口上氧含量的區(qū)別，流量調節(jié)閥可以時時根據氧含量的監(jiān)測結果來調節(jié)氧氣流量的大小，使進入反應罐中的氧氣含量保持穩(wěn)定，從而保持反應罐中反應速率的穩(wěn)定，有利于提高產品的質量穩(wěn)定性。

進一步優(yōu)選為：反應罐上設有泄壓閥。

采用上述結構，由于該反應系統為密閉系統，在通過調節(jié)系統流量來控制反應速率的過程中，系統中的壓力會發(fā)生變化，從而影響反應速率，泄壓閥的設置使得當系統壓力高于設定值時，能夠開啟泄壓閥排出部分氣體，一方面有利于保持反應體系的穩(wěn)定，另一方面有利于保護反應設備，使其免受過高的壓力。

進一步優(yōu)選為：補充口或進氣口或兩者之間的任意位置上設有氣體流量計。

采用上述結構，氣體流量計的設置主要用于控制流入反應罐的氣體流量，以此來調節(jié)系統內的反應速率，由此來控制產品品質。

進一步優(yōu)選為：高溫蒸汽入口和空氣入口設于緩沖罐上，高溫蒸汽入口和空氣入口上分別連接有第二電磁閥和第三電磁閥。

采用上述結構，電磁閥反應靈敏，第二電磁閥和第三電磁閥的設置有利于對進入緩沖罐中的高溫蒸汽和空氣的量進行精確的控制。

進一步優(yōu)選為：緩沖罐上設有第二測溫儀。

采用上述結構，緩沖罐內的第二測溫對緩沖罐中的氣液混合物的溫度進行監(jiān)控，并根據緩沖罐中溫度變化及時補充高溫蒸汽或低溫的空氣，以此來調節(jié)進入反應罐中的氣液混合物的溫度，提高反應系統的穩(wěn)定性。

進一步優(yōu)選為：高溫蒸汽入口和高溫廢氣回收口均位于緩沖罐底部；空氣入口和氧氣入口距離緩沖罐底部的高度占緩沖罐高度的1/4-1/2；補充口位于緩沖罐的頂部。

采用上述結構，高溫蒸汽和高溫廢氣其溫度較高，從底部進入緩沖罐，與其上方進入的冷的空氣和氧氣進行比較充分的混合，再從緩沖罐頂部的補充口排出并進入反應罐，空氣入口和氧氣入口高度的設置使得其上方還有足夠的空間讓高溫蒸汽與氧氣或空氣進行充分混合，這樣的設置有利于提高緩沖罐內的氣液混合物混合的均勻性。

進一步優(yōu)選為：緩沖罐的橫截面上設有旋流板，旋流板的位置高于空氣入口和氧氣入口。

采用上述結構，氣流在穿過旋流板的板葉片間隙時變成旋轉氣流，從而能夠把緩沖罐內的氣液混合物進行充分的混合。

進一步優(yōu)選為：高溫蒸汽入口、空氣入口與進氣口為同一個。

采用上述結構，扎樣的設置有利于簡化設備的加工工藝，只需通過管路連接的調節(jié)即可實現不同原料的添加。

進一步優(yōu)選為：緩沖罐的橫截面上設有旋流板，旋流板的位置高于氧氣入口。

采用上述結構，氣流在穿過旋流板的板葉片間隙時變成旋轉氣流，從而能夠把緩沖罐內的氣液混合物進行充分的混合。

綜上所述，本實用新型具有以下有益效果：本實用新型在傳統的氧化反應反應罐上增加氣體緩沖罐，與反應罐形成全密封結構，將反應罐上部的低氧高溫氣體與補充的純氧在緩沖罐內進行混合后重新用于反應罐中，這樣的設置有如下的優(yōu)點：第一，減少了高溫廢氣的排放，將高溫廢氣重新利用，減少了能量的消耗，提高能量利用率；第二，除了在反應初期，都可以通過調節(jié)氧氣的加入量來提高反應混合氣體中的氧氣含量并控制在所需的氧濃度，以此來提高反應速率，提高生產效率。

附圖說明

圖1是現有反應裝置的結構簡示圖；

圖2是實施例1的結構簡示圖；

圖3是實施例2的結構簡示圖。

圖中，A、空氣；B：高溫蒸汽；C：高溫廢氣；1、反應罐；11、進氣口；12、高溫廢氣出口；13、第一測溫儀；14、泄壓閥；15、第二測溫儀；2、緩沖罐；21、高溫廢氣回收口；22、補充口；23、氧氣入口；24、測氧儀；25、測氧儀一；26、測氧儀二；27、旋流板；3、氣泵；4、空氣供應裝置；41、第二電磁閥；5、高溫蒸汽供應裝置；51、第三電磁閥；6、氣體流量計；7、氧氣供應裝置；8、流量調節(jié)閥；91、空氣入口；92、高溫蒸汽入口。

具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型作進一步詳細說明。

本具體實施例僅僅是對本實用新型的解釋，其并不是對本實用新型的限制，本領域技術人員在閱讀完本說明書后可以根據需要對本實施例做出沒有創(chuàng)造性貢獻的修改，但只要在本實用新型的保護范圍內都受到專利法的保護。

實施例1：一種全密封氧氣氧化法生產氧化鐵的反應裝置，如圖2所示，包括反應罐1，反應罐1的底部設有進氣口11，反應罐1的頂部設有高溫廢氣出口12。反應罐1上連接有緩沖罐2，緩沖罐2上設有高溫廢氣回收口21和補充口22。高溫廢氣回收口21與反應罐1的高溫廢氣出口12連接，補充口22與反應罐1的進氣口11連接。補充口22與進氣口11之間設有氣泵3，氣泵3將反應罐1頂端的高溫低氧氣體抽到緩沖罐2內，從而使氣體在反應罐1和緩沖罐2之間形成循環(huán)。

反應罐1的進氣口11分別與空氣供應裝置4和高溫蒸汽供應裝置5連接，空氣供應裝置4可以是壓縮空氣罐或者空氣壓縮凈化機，高溫蒸汽供應裝置5可以是蒸汽鍋。進氣口11與空氣供應裝置4和高溫蒸汽供應裝置5的連接處分別設有第二電磁閥41和第三電磁閥51。反應罐1內設有第一測溫儀13，用于監(jiān)控反應罐1內的反應溫度。反應罐1的進氣口11上設有氣體流量計6，反應罐1的高溫廢氣出口12上連接有泄壓閥14，通過對進入反應罐1內的氣體流量和壓力的控制來調節(jié)反應速率，同時泄壓閥14的設置也有利于防止系統內壓力過高而對設備造成損害。

緩沖罐2上還設有氧氣入口23，氧氣入口23上連接有氧氣供應裝置7，氧氣入口23上連接有流量調節(jié)閥8。氧氣供應裝置7可以是氧氣罐，氧氣發(fā)生器等，用于補充系統內消耗的氧氣。緩沖罐2內設有測氧儀24，設于高溫廢氣回收口21上，用于探測從反應罐1輸送至緩沖罐2的高溫低氧廢氣中的氧含量。緩沖罐2的橫截面上設有旋流板27，旋流板27的位置高于氧氣入口23。

工作原理：空氣首先經空氣入口進入反應罐1，高溫蒸汽經高溫蒸汽入口進入反應罐1加熱空氣，使反應罐1中系統溫度升高，反應開始，消耗空氣中的氧氣。經反應的高溫低氧氣體從高溫廢氣出口12排出，高溫廢氣經由高溫廢氣回收口21進入緩沖罐2，此時高溫蒸汽和空氣充滿整個反應體系。關閉第二電磁閥41和第三電磁閥51，切斷高溫蒸汽入口和空氣入口，測氧儀24探測緩沖罐2內的氧含量，根據含氧量不同調節(jié)氧氣入口23的流量調節(jié)閥8來補充氧氣，并打開氣泵3使補充氧氣后的高溫氣體進入反應罐1繼續(xù)參與反應。氣流在穿過旋流板27的板葉片間隙時變成旋轉氣流，從而能夠把緩沖罐2內的氣液混合物進行充分的混合。第一測溫儀13和氣體流量計6的設置能夠對反應罐1中的反應溫度和氣體流量進行監(jiān)控，并根據反應罐1中溫度變化及時補充高溫蒸汽或低溫的空氣，或通過氣泵3的速率調節(jié)氣體流量，以此來控制系統的反應速率，調節(jié)終產物的品質。這樣的設置減少了高溫廢氣的排放，將高溫廢氣重新利用，減少了能量的消耗，提高能量利用率。并且可以通過調節(jié)氧氣的加入量來提高反應混合氣體中的氧氣含量并控制在所需的氧濃度，以此來提高反應速率，提高生產效率。

實施例2：一種全密封氧氣氧化法生產氧化鐵的反應裝置，如圖3所示，包括反應罐1，反應罐1的底部設有進氣口11，反應罐1的頂部設有高溫廢氣出口12。反應罐1上連接有緩沖罐2，緩沖罐2上設有高溫廢氣回收口21和補充口22。高溫廢氣回收口21與反應罐1的高溫廢氣出口12連接，補充口22與反應罐1的進氣口11連接。補充口22與進氣口11之間設有氣泵3，氣泵3將反應罐1頂端的高溫低氧氣體抽到緩沖罐2內，從而使氣體在反應罐1和緩沖罐2之間形成循環(huán)。

反應罐1內設有第一測溫儀13，用于監(jiān)控反應罐1內的反應溫度，反應罐1的進氣口11和緩沖罐2的補充口22之間的管路上設有氣體流量計6，反應罐1的高溫廢氣出口12上連接有泄壓閥14，通過對進入反應罐1內的氣體流量和壓力的控制來調節(jié)反應速率，同時泄壓閥14的設置也有利于防止系統內壓力過高而對設備造成損害。

緩沖罐2上還設有空氣入口91、高溫蒸汽入口92和氧氣入口23，高溫蒸汽入口92位于緩沖罐2底部，空氣入口91和氧氣入口23距離緩沖罐2底部的高度占緩沖罐2高度的1/4-1/2。

空氣入口91和高溫蒸汽入口92分別與空氣供應裝置4和高溫蒸汽供應裝置5連接，空氣供應裝置4可以是壓縮空氣罐或者空氣壓縮凈化機，高溫蒸汽供應裝置5可以是蒸汽鍋?？諝馊肟?1和空氣供應裝置4之間設有第二電磁閥41，高溫蒸汽入口92和高溫蒸汽供應裝置5之間設有第三電磁閥51。氧氣入口23上連接有氧氣供應裝置7，氧氣入口23上連接有流量調節(jié)閥8。氧氣供應裝置7可以是氧氣罐，氧氣發(fā)生器等，用于補充系統內消耗的氧氣。

緩沖罐2內設有測氧儀一25和測氧儀二26，分別設于高溫廢氣回收口21和補充口22上，用于探測從反應罐1輸送至緩沖罐2的高溫低氧廢氣中的氧含量以及從緩沖罐2輸送至反應罐1中的混合氣體中的氧含量，以此來控制氧氣的添加量。緩沖罐2上設有第二測溫儀15，用以監(jiān)測緩沖罐2內的溫度，來選擇性地向緩沖罐2內添加高溫蒸汽或空氣。緩沖罐2的橫截面上設有旋流板27，旋流板27的位置高于氧氣入口23和空氣入口91。

工作原理：空氣首先經空氣入口91進入緩沖罐2，高溫蒸汽經高溫蒸汽入口92進入緩沖罐2加熱空氣，高溫蒸汽和空氣在緩沖罐2內經旋流板27混合均勻后進入反應罐1。反應開始，反應體系消耗空氣中的氧氣。經反應的高溫低氧氣體從高溫廢氣出口12排出，高溫廢氣經由高溫廢氣回收口21進入緩沖罐2，此時高溫蒸汽和空氣充滿整個反應體系。關閉第二電磁閥41和第三電磁閥51，切斷高溫蒸汽入口92和空氣入口91，測氧儀一25探測進入緩沖罐2內的高溫低氧氣體的氧含量，根據含氧量不同調節(jié)氧氣入口23的流量調節(jié)閥8來補充氧氣，并打開氣泵3使補充氧氣后的高溫氣體進入反應罐1繼續(xù)參與反應。氣流在穿過旋流板27的板葉片間隙時變成旋轉氣流，從而能夠把緩沖罐2內的氣液混合物進行充分的混合。混合氣體流經測氧儀二26，測試進入反應罐1中的氣體的氧含量，可以根據需要調節(jié)流量調節(jié)閥8，來控制反應體系中的氧濃度。第一測溫儀13和第二測溫儀15的設置能夠分別對反應罐1和緩沖罐2中的反應溫度監(jiān)控，并根據溫度變化及時補充高溫蒸汽或低溫的空氣，以此來控制系統的反應速率，調節(jié)終產物的品質。將補充的空氣或高溫蒸汽首先通入緩沖罐2進行混合，能夠使得進入反應罐1的氣流均勻，有利于保持反應系統的穩(wěn)定性。