CN111495276B - 一种高温高压气固反应釜 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高温高压气固反应釜，包括通过封板(4)分割为前端腔体和尾端腔体且所述前端腔体和所述尾端腔体连通的反应釜体(2)、设置于所述反应釜体(2)外周的加热附件、封装于所述反应釜体(2)开口处的釜盖(1)，所述釜盖(1)上设置有进气口、出气口、热电偶和电子压力计，所述热电偶和所述电子压力计均通过集流环(7)与控制柜连接，所述反应釜体(2)内设置有搅拌装置。该高温高压气固反应釜实现气固反应，气体和粉体的接触均匀达，反应效果较好。

Description

一种高温高压气固反应釜

技术领域

本发明涉及固相颗粒和流体反应的设备技术领域，特别是涉及一种高温高压气固反应釜。

背景技术

高温高压气固反应釜是指在高温高压条件下进行的气态物质与固态颗粒物质的反应，目前涉及到高温高压的气固反应釜通常为立式的倒圆锥形或者椭圆形釜体，底部中心设置出料口，顶部带有进料进气口。搅拌***则是釜体内部的螺带式搅拌器连接联轴器穿过釜盖和电机连接。

当前高温高压气固反应釜的设计存在诸多的缺陷。第一，高压反应前，需要将高压气体灌入反应釜内，而部分气体的气源物质常态条件下为固态或者液态(比如酒精)，此时则需要配备其它辅助设备对气源物质进行加热和压缩，如此将增加成本和操作复杂性。第二，由于涉及到气态和固态的反应，而可能参与反应的气体在常态条件下为固态或者液态，在装填物料时直接将此类固态或者液态与反应物料接触，随着加热加压，二者可能会直接进行反应，达不到气固反应的目的。第三，传统的高压反应釜搅拌方式为内置搅拌桨式，无论是锥形反应釜还是圆筒形反应釜搅拌总会存在死角，会造成气体和粉体的接触不均匀达不到反应效果。此外反应釜搅拌桨可能会与釜体碰撞摩擦，不仅损伤釜体危及安全，又会将金属杂质带入物料之中，产生不必要的影响。而且内置搅拌桨式由于与外部电机连接，对釜体的密封以及搅拌轴的要求都带来必要的要求和挑战。第四，传统反应釜在转动过程中，不能将温度和压力数据的实时传输至控制***，给反应条件的控制带来不便。

综上所述，如何有效地解决现有技术中的高温高压气固反应釜达不到气固反应目的，并且气体和粉体的接触不均匀达不到反应效果等问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种高温高压气固反应釜，该高温高压气固反应釜实现气固反应，气体和粉体的接触均匀达，反应效果较好。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种高温高压气固反应釜，包括通过封板分割为前端腔体和尾端腔体且所述前端腔体和所述尾端腔体连通的反应釜体、设置于所述反应釜体外周的加热附件、封装于所述反应釜体开口处的釜盖，所述釜盖上设置有进气口、出气口、热电偶和电子压力计，所述热电偶和所述电子压力计均通过集流环与控制柜连接，所述反应釜体内设置有搅拌装置。

优选地，所述釜盖上还设有机械压力表。

优选地，所述釜盖上还设有安全阀。

优选地，所述反应釜体的开口与所述釜盖为可拆卸连接。

优选地，所述釜盖具有外螺纹，所述反应釜体的开口处设置有内螺纹，两者通过螺纹连接。

优选地，所述釜盖上设置有密封垫，所述密封垫与所述反应釜体和所述釜盖为活动连接。

优选地，所述加热附件为加热套，所述加热套能够套装于所述反应釜体上或者滑离所述反应釜体。

优选地，所述加热套的底部设置有滑轮，所述加热套包括两个加热半套，且均可自由滑动。

优选地，所述反应釜体安装于支座上，所述搅拌装置为固定于所述反应釜体釜壁的多组导流板，所述反应釜体通过轴承与驱动装置连接，所述驱动装置可带动所述反应釜体整体转动。

优选地，所述反应釜体和所述封板为金属材质，所述封板焊接于所述反应釜体的釜壁上。

本发明所提供的高温高压气固反应釜，包括通过封板分割为前端腔体和尾端腔体且前端腔体和尾端腔体连通的反应釜体、设置于反应釜体外周的加热附件、封装于反应釜体开口处的釜盖，釜盖上设置有进气口、出气口、热电偶和电子压力计，热电偶和电子压力计均通过集流环与控制柜连接，反应釜体内设置有搅拌装置。

本发明所提供的高温高压气固反应釜，反应釜在使用时，拆下釜盖，将物料装入反应釜体内的前端腔体，安装釜盖并紧固，气体可通过釜盖上的进气口通入前端腔体内，液体或固体添加剂通过釜体尾部进料口加入到尾端腔体，加料完毕后，搅拌装置开始转动，加热附件开始加热，反应釜体转动带动物料和集流环转动，实现搅拌作用，同时反应釜体内温度、压力数据通过集流环传递至控制柜，可以实现反应釜体在转动条件下温度信号和电信号的不间断传递，实现电加热的控制，控制方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中一种具体实施方式所提供的高温高压气固反应釜的结构示意图；

图2为导流板与釜壁切线夹角示意图；

图3为导流板与釜体轴线夹角示意图。

附图中标记如下：

1-釜盖，2-反应釜体，3-导流板，4-封板，5-通气管件，6-高压阀，7-集流环，8-加热套。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种高温高压气固反应釜，该高温高压气固反应釜实现气固反应，气体和粉体的接触均匀达，反应效果较好。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

请参考图1至图3，图1为本发明中一种具体实施方式所提供的高温高压气固反应釜的结构示意图；图2为导流板与釜壁切线夹角示意图；图3为导流板与釜体轴线夹角示意图。

在一种具体实施方式中，本发明所提供的高温高压气固反应釜，包括通过封板4分割为前端腔体和尾端腔体且前端腔体和尾端腔体连通的反应釜体2、设置于反应釜体2外周的加热附件、封装于反应釜体2开口处的釜盖1，釜盖1上设置有进气口、出气口、热电偶和电子压力计，热电偶和电子压力计均通过集流环7与控制柜连接，反应釜体2内设置有搅拌装置。

上述通过封板4分割为前端腔体和尾端腔体且前端腔体和尾端腔体连通的反应釜体2指的是，反应釜体2包括前端腔体和尾端腔体，反应釜体2的前端腔体为固体舱，反应釜体2的尾端腔体为液体舱或者气源物质舱，尾端腔体为隔离舱。反应釜体2内部存在隔离舱，当气源物料或者添加剂物料加入到隔离舱内，避免了与物料的直接接触，随着反应温度的升高，气源物料或者添加剂变成气态，顺着与隔离舱相连接的通气管道进入筒形釜体，此设计使隔离和物料舱的温度气氛条件一致，实现添加剂在气态条件下与固体物料的充分接触。这样不仅去除额外的辅助设备，而且改进了高压釜在旋转反应时不能进气的缺陷。

上述结构中，反应釜体2内设置有封板4，前端腔体和尾端腔体之间通过封板4分隔开，封板4上具有通气孔，前端腔体和尾端腔体相互连通，尾端腔体通过通气管件5与气源物质的液相物料连通，连通较为方便，通气管件5为空心管，为液体添加剂的加入提供通道。优选地，通气管件5的一端延伸进入尾端腔体的内部，另一端连接高压阀6与外界气源物质的液相物料相通，通过高压阀6控制反应釜体2的压力，较为安全、可靠。

需要说明的是，通气管件5可以为直管，也可以为弯管，为了防止外界气源物质的液相物料逆流，优选地，通气管件5为直角弯折管，直角弯折管包括水平段和竖直段，其水平段与气源物质的液相物料相通，竖直段伸入尾端腔体内，且竖直段的开口朝下，使外界气源物质的液相物料顺利进入尾端腔体内，减少液体飞溅。

优选的，通气孔处连通有通气管路，通气管路一端延伸进入前端腔体，另一端延伸进入尾端腔体，使尾端腔体的气体更易进入前端腔体，更好地连通前端腔体和尾端腔体，使气体更好地与前端腔体的粉末物料反应，实现气氛和热场环境一致。当然，通气孔处连通有通气管路只是一种优选的实施方式，并不是唯一的，也可以不设置通气管路，尾端腔体和前端腔体之间通过通气孔连通，简化结构。需要说明的是，这里所说的通气管路和通气孔的连接以及通气管件5与尾端腔体的连接方式为现有技术，可以参考现有技术中管路的连接方式，此处不做进一步赘述。

反应釜体2的结构不受限制，可以为圆柱釜体，也可以为方柱体，还可以为其它适宜的形状，都在本发明的保护范围内。为了方便反应釜体2均匀转动，优选地，反应釜体2为圆柱釜体，此时封板4为环形板。为了方便气体均匀地与前端腔体的物料反应，优选地，通气孔开设于封板4的圆心位置处，尾端腔体的气体均匀地向四周扩散，反应更加充分。

反应釜体2和封板4与物料接触，需要抗腐蚀、耐酸碱、耐高温、耐高压，因此反应釜体2和封板4的材质优选为金属材质，比如为钛合金或者不锈钢。当反应釜体2和封板4的材质为金属材质时，封板4可以焊接于反应釜体2的釜壁上，固定牢固，操作简便。当然反应釜体2和封板4也可以通过螺钉连接，便于拆卸。

需要说明的是，反应釜体2外周设置有加热附件，加热附件覆盖反应釜体2四周，对反应釜体2进行加热，使反应釜体2达到设定的反应温度，保证反应充分进行。

具体地说，加热附件可以为加热套8，加热套8套于反应釜体2上，加热套8与反应釜体2之间具有间隙，两者不接触，覆盖釜体四周，对反应釜体2加热，距离较近，加热面积较大，热传导较快，加热速度较快，节省时间，保证反应釜体2的反应温度，加热效率较高。加热附件还可以为只在底部或者其它一面进行加热，结构较为简单。

进一步地，加热套8能够套装于反应釜体2上或者滑离反应釜体2，也就是说加热套8能够覆盖反应釜体2对其进行快速加热，也可以远离反应釜体2，使反应釜体2快速降温，减少加热套8预热对反应釜体2降温的影响，保证反应釜体2顺利降温。

优选地，加热套8的底部设置有滑轮，方便加热套8移动，使加热套8靠近或者远离反应釜体2较为方便，省时省力。为了进一步缩短加热套8的移动时间，可以使加热套8中设置成两个加热半套，两个加热半套均可自由滑动，两个加热半套同时移动，缩短移动距离，以此缩短移动时间，实现反应釜体2快速加热或者降温。

由以上特征可以知道，将传统的整体加热套8拆分为两部分，加热时合并为整体，冷却时拉动加热套8底座的滑轮拆分为两部分，实现快速冷却降温，且操作简单快捷。不需要单独配备冷却设备。

上述反应釜体2内设置有搅拌装置指的是，搅拌装置能够对物料进行搅拌，实现添加剂在气态条件下与固体物料的充分接触。

具体说，反应釜体2安装于支座上，搅拌装置为固定于反应釜体2釜壁的多组导流板3，导流板3固定于反应釜体2的釜壁上，多组导流板3整体呈螺旋态分布，导流板3与釜壁的切线夹角为α₁，导流板3与反应釜体2的轴线夹角为α₂，其中0＜α₁＜90°，0＜α₂＜90°，比如为α₁和α₂均为45°。根据反应物料特性导流板3高度、导流板3与釜壁切面以及导流板3与轴线夹角角度进行设计调整。

反应釜体2可整体转动，反应釜体2内部的导流板3可带动物料转动。一方面可以实现物料在水平方向和垂直方向双向无死角的搅拌，使物料与气氛均匀接触，达到均一性能的材料，另一方面由于导流板3的水平作用力，随着釜体的转动方向，带动物料向内或向釜口运动，实现物料的进出。

需要解释的是，多组导流板3可以平行设置，也可以不平行设置，优选地，多组导流板3平行设置，此时所有导流板3转动方式相同，对物料搅拌一致性较好，是反应更加均匀。

继续优化反应釜体2的结构，反应釜体2外部的轮廓为筒形，卧式放置，开口为水平方向，前端开口用来进出料，尾端为封头，结构简单，易于布置。

优选地，反应釜体2通过轴承与驱动装置连接，驱动装置可带动反应釜体2整体转动，方便控制。

进一步地，反应釜体2和导流板3与物料接触，需要抗腐蚀、耐酸碱、耐高温、耐高压，因此反应釜体2和导流板3的材质优选为金属材质，比如为钛合金或者不锈钢。当反应釜体2和导流板3的材质为金属材质时，导流板3可以焊接于反应釜体2的釜壁上，固定牢固，操作简便。当然反应釜体2和导流板3也可以通过螺钉连接，便于拆卸。

上述结构中，反应釜体2具有开口，开口处封装有釜盖1，釜盖1上设置有进气口、出气口、热电偶和电子压力计，热电偶和电子压力计均通过集流环7与控制柜连接，具体的与控制柜的PLC控制器连接，釜盖1上装有的集流环7，可以实现反应釜体2在转动条件下温度信号和电信号的不间断传递，实现电加热的PLC控制，控制方便。

反应釜在使用时，拆下釜盖1，将物料装入反应釜体2内的前端腔体，安装釜盖1并紧固，气体可通过釜盖1上的进气口通入前端腔体内，液体或固体添加剂通过釜体尾部进料口加入到尾端腔体，加料完毕后，搅拌装置开始转动，加热附件开始加热，反应釜体2转动带动物料和集流环7转动，实现搅拌作用，同时反应釜体2内温度、压力数据通过集流环7传递至控制柜。

在上述具体实施方式的基础上，釜盖1上还设有机械压力表，机械压力表安装在反应釜体2上，机械压力表可以直观看到反应釜体2内的压力数值，电子压力计将压力值转换为电信号，通过控制器显示，控制器机械压力表和电子压力计配合使用，两者对比查看，可以更好地确认检测结果是否准确。

在上述各个具体实施例的基础上，釜盖1上还设有安全阀，启闭件受外力作用下处于常闭状态，当反应釜体2的压力升高超过规定值时，通过安全阀向***外排放气体来防止反应釜体2压力超过规定数值，控制压力不超过规定值，对人身安全和设备运行起重要保护作用。需要说明的是，这里所说的安全阀可以是市面上常见的安全阀，安全阀必须经过压力试验才能使用，安全阀的连接方式可以参考现有技术中安全阀的安装方式，在此不做进一步赘述。

在上述各个具体实施例的基础上，反应釜体2的开口与釜盖1为可拆卸连接，方便添加或者取出物料。反应釜体2的开口与釜盖1的连接方式较多，优选地，釜盖1具有外螺纹，反应釜体2的开口处设置有内螺纹，两者通过螺纹连接，连接方便，较为牢固。当然，反应釜体2的开口与釜盖1还可以通过铰接连接，比如一端通过铰接轴连接，另一端通过连接轴连接，釜盖1可以绕铰接轴转动，两者不分开，操作更加简便。

优选地，釜盖1上设置有密封垫，当釜盖1为外螺纹形式时，密封垫套装于外螺纹上，顶于釜盖1的底部，釜盖1与反应釜体2的开口连接后，密封垫夹于两者之间，将连接处密封住。密封垫与反应釜体2和釜盖1可以为固定连接，也可以为活动连接，优选地，密封垫可以从釜盖1上取下来，便于清洗、更换，保证密封垫的密封效果较佳。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本发明所提供的高温高压气固反应釜进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种高温高压气固反应釜，用于在高温高压条件下进行气态物质与固态颗粒物质反应，其特征在于，包括通过封板(4)分割为前端腔体和尾端腔体且所述前端腔体和所述尾端腔体连通的反应釜体(2)、设置于所述反应釜体(2)外周的加热附件、封装于所述反应釜体(2)开口处的釜盖(1)，所述釜盖(1)上设置有进气口、出气口、热电偶和电子压力计，所述热电偶和所述电子压力计均通过集流环(7)与控制柜连接，所述反应釜体(2)内设置有搅拌装置，所述加热附件为加热套(8)，所述加热套(8)能够套装于所述反应釜体(2)上或者滑离所述反应釜体(2)。

2.根据权利要求1所述的高温高压气固反应釜，其特征在于，所述釜盖(1)上还设有机械压力表。

3.根据权利要求1所述的高温高压气固反应釜，其特征在于，所述釜盖(1)上还设有安全阀。

4.根据权利要求1所述的高温高压气固反应釜，其特征在于，所述反应釜体(2)的开口与所述釜盖(1)为可拆卸连接。

5.根据权利要求4所述的高温高压气固反应釜，其特征在于，所述釜盖(1)具有外螺纹，所述反应釜体(2)的开口处设置有内螺纹，两者通过螺纹连接。

6.根据权利要求5所述的高温高压气固反应釜，其特征在于，所述釜盖(1)上设置有密封垫，所述密封垫与所述反应釜体(2)和所述釜盖(1)为活动连接。

7.根据权利要求6所述的高温高压气固反应釜，其特征在于，所述加热套(8)的底部设置有滑轮，所述加热套(8)包括两个加热半套，且均可自由滑动。

8.根据权利要求1所述的高温高压气固反应釜，其特征在于，所述反应釜体(2)安装于支座上，所述搅拌装置为固定于所述反应釜体(2)釜壁的多组导流板(3)，所述反应釜体(2)通过轴承与驱动装置连接，所述驱动装置可带动所述反应釜体(2)整体转动。

9.根据权利要求1所述的高温高压气固反应釜，其特征在于，所述反应釜体(2)和所述封板(4)为金属材质，所述封板(4)焊接于所述反应釜体(2)的釜壁上。

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