用于氢氟酸生产工艺的反应炉炉头端面密封结构及反应炉的制作方法

本发明属于氢氟酸生产技术领域，尤其涉及一种用于氢氟酸生产工艺的反应炉炉头端面密封结构及反应炉。

背景技术：

氢氟酸的生产工艺中常采用内返渣反应炉作为反应装置制备得到氟化氢气体，运行时将萤石和硫酸作为反应原料按比例连续加入反应炉中实现连续化生产。为补偿温度变化等因素造成的反应器轴向偏移，需要在反应炉的炉头设置膨胀节。

现有的反应炉将膨胀节设置在静环支撑架和管架之间，由于反应器静环支撑架的直径尺寸在3m左右，因此设置在此处的膨胀节也需采用相应的大尺寸膨胀节。通过反复的实验研究发现，现有的反应炉旋转时会有少量固体粉料进入膨胀节并在膨胀节内结死，导致膨胀节失去补偿功能，膨胀节无补偿量后反应炉的端面密封效果会变差，当反应炉炉内压力大于0.005kpa时有酸性气体冒出造成环保事故，同时泄露的气体具有强腐蚀性，会大幅减短反应炉的密封结构如密封端面、动环、静环等的使用寿命，此外大尺寸的膨胀节结死后拆除检修的难度非常大，维修时间长，影响了生产的正常进行。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种不易结死、使用寿命长、补偿效果好、密封性能好、成本低廉、检修方便的用于氢氟酸生产工艺的反应炉炉头端面密封结构及反应炉。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种用于氢氟酸生产工艺的反应炉炉头端面密封结构，包括动环、静环和炉头端盖，所述动环与反应炉的炉体相连，所述静环与动环密封连接，所述炉头端盖密封设置于静环上，所述炉头端盖上开设有进料口，所述进料口上连接有进料管，所述进料管的外壁上套设有膨胀节，所述膨胀节的一端与炉头端盖固定连接，膨胀节的另一端与位于反应炉外侧的进料管固定连接。

上述的炉头端面密封结构，优选的，所述膨胀节的内壁设有凹槽，所述进料管延伸至膨胀节处的外壁与所述凹槽之间填充有柔性填充物。

上述的炉头端面密封结构，优选的，所述进料管延伸至膨胀节处的外壁与所述凹槽之间的空隙全部填满所述柔性填充物形成密封层。

上述的炉头端面密封结构，优选的，所述柔性填充物为保温棉。

上述的炉头端面密封结构，优选的，所述膨胀节为聚四氟乙烯膨胀节。

上述的炉头端面密封结构，优选的，所述炉头端盖上位于所述进料口周边的位置固定设置有法兰盘，位于反应炉外侧的进料管的外壁上固定设置有法兰盘，所述膨胀节的两端均设有法兰盘，膨胀节两端的法兰盘分别与炉头端盖和进料管上的法兰盘固定连接。

上述的炉头端面密封结构，优选的，所述进料口的横截面积小于所述炉头端盖的横截面积，所述进料口的横截面积大小与所述进料管的横截面积大小相匹配。

上述的炉头端面密封结构，优选的，所述静环沿圆周方向设有多个输送润滑脂的油孔，所述静环与动环的贴合面设有用于存储润滑脂的油槽。

上述的炉头端面密封结构，优选的，相互连接的所述法兰盘之间设有石墨波齿垫，所述静环上设有用于调节所述动环与静环之间贴合度的压力调节装置。

作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种用于氢氟酸生产工艺的反应炉，包括炉头、炉体和炉尾，所述炉头的端面设有上述的炉头端面密封结构。

上述的反应炉，优选的，所述炉尾处设有炉尾端盖，所述炉尾端盖上设有炉尾石膏排渣装置，所述炉尾石膏排渣装置包括排渣口、螺旋排料装置和一个料勺，所述排渣口开设于反应炉炉尾端盖的中心位置，所述螺旋排料装置与所述排渣口相连，所述料勺设置于炉尾端盖的内侧面上，所述料勺包括出口端和用于铲起反应炉内石膏渣的入口端，所述料勺的出口端与所述排渣口连通，所述料勺的出口端上设有便于将石膏渣导流排出的导流板，所述导流板倾斜设置。

上述的反应炉，优选的，所述料勺包括第一侧板、第二侧板和第三侧板，所述第一侧板和第二侧板间隔设置且一侧均固接于所述炉尾端盖上，所述第三侧板的两侧分别与第一侧板和第二侧板的另一侧固接，所述第一侧板、第二侧板和第三侧板靠近所述排渣口的一端均与所述导流板固接，所述第一侧板、第二侧板、第三侧板和导流板围合组成供石膏渣流通排出的空心排料通道。

上述的反应炉，优选的，所述排渣口上设有用于防止石膏渣回流的挡板。

上述的反应炉，优选的，所述导流板的两侧分别与所述第一侧板和第二侧板固接，所述导流板的一端与所述第三侧板固接，所述导流板的另一端与所述挡板固接。

上述的反应炉，优选的，所述导流板与水平面的夹角α为55°～65°。

上述的反应炉，优选的，所述导流板为朝所述空心排料通道的外侧凸出的弧形板。

上述的反应炉，优选的，所述第二侧板和第三侧板的一端延伸至反应炉筒体的内壁处，所述第一侧板的一端与反应炉筒体的内壁之间留有间距。

上述的反应炉，优选的，所述炉尾端盖的直径为d，所述第一侧板和第二侧板之间的距离为(0.14～0.17)d。

上述的反应炉，优选的，所述炉尾处设有炉尾紧急出口，所述炉尾紧急出口包括与所述螺旋排料装置的出口端相连通的炉尾罩，所述炉尾罩的顶部设有用于紧急排放所述反应炉中气体的紧急排放管，所述炉尾罩的底部设有用于将所述反应炉中的石膏排出的排渣管，所述紧急排放管包括水平设置的排放主管和用于将气体引导至所述排放主管的过渡管，所述过渡管的一端与所述炉尾罩的顶部连通，过渡管的另一端与排放主管连通，所述排放主管或过渡管上设有用于控制紧急排放管通断的紧急排放阀。

上述的反应炉，优选的，所述过渡管包括竖直设置的过渡竖管和倾斜设置的过渡斜管，所述过渡竖管的一端与炉尾罩的顶部直接连通，过渡竖管的另一端密封封闭，所述过渡斜管的一端与过渡竖管连通，过渡斜管的另一端密封封闭，所述排放主管的一端与所述过渡斜管连通。

上述的反应炉，优选的，所述过渡竖管的侧面开设有竖管开口，所述过渡斜管通过竖管开口与过渡竖管连通，所述过渡斜管的侧面开设有斜管开口，所述排放主管通过斜管开口与过渡斜管连通。

上述的反应炉，优选的，所述紧急排放阀为哈氏合金钟阀，所述哈氏合金钟阀设置在所述过渡竖管与炉尾罩的连通口处。

上述的反应炉，优选的，所述紧急排放阀为碳钢体蝶阀，所述蝶阀设置在所述排放主管上。

上述的反应炉，优选的，所述蝶阀包括阀体、阀杆和蝶板，所述阀杆靠近所述阀体与蝶板的交界处设置，且阀杆沿蝶板的径向穿过蝶板。

上述的反应炉，优选的，所述蝶板的打开方向与所述排放主管内的物料流向相同。

上述的反应炉，优选的，所述过渡竖管和过渡斜管的封闭端均采用盲板密封封闭。

上述的反应炉，优选的，所述排渣管垂直设置且与所述炉尾罩的底部直接连通。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的用于氢氟酸生产工艺的反应炉炉头端面密封结构，将膨胀节的一端与炉头端盖固定连接，另一端与反应炉外侧的进料管固定连接，膨胀节能够补偿反应炉因热胀冷缩引起的尺寸变化或反应炉轴向的窜动，保证反应炉炉头端面在各种条件下均能保证良好的密封效果，膨胀节安装在进料管处，其尺寸远小于现有的膨胀节，大幅简化了膨胀节的安装结构，便于检维修，降低了成本，同时反应炉内的粉料不易进入膨胀节内导致膨胀节结死而失去补偿功能，提高了炉头端面密封结构的使用寿命，减少了维修次数，有助于提高生产效率。

附图说明

图1是实施例的用于氢氟酸生产工艺的反应炉的主视结构示意图。

图2是实施例的反应炉炉头端面密封结构的主视结构示意图。

图3是实施例的反应炉炉头端面密封结构的侧视结构示意图。

图4是图2中a的局部放大图。

图5是实施例的反应炉炉尾石膏排渣装置的主视结构示意图。

图6是实施例的反应炉炉尾石膏排渣装置的侧视结构示意图。

图例说明：

1、动环；2、静环；3、炉头端盖；31、进料口；4、进料管；5、膨胀节；6、柔性填充物；a、炉头；b、炉体；c、炉尾；b1、排渣口；b11、挡板；b2、螺旋排料装置；b3、料勺；b31、第一侧板；b32、第二侧板；b33、第三侧板；b34、导流板；b4、炉尾端盖；c1、炉尾罩；c2、紧急排放管；c21、排放主管；c22、过渡管；c221、过渡竖管；c222、过渡斜管；c3、排渣管；c4、紧急排放阀。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。

如图1所示，本实施例提供了一种用于氢氟酸生产工艺的反应炉，包括炉头a、炉体b和炉尾c，炉头a、炉体b和炉尾c构成封闭的反应炉腔体，供萤石和硫酸反应生成氟化氢气体和石膏渣，炉头a的端面设有炉头端面密封结构，通过该结构实现反应器炉头a的密封连接。

如图2至图4所示，本实施例的反应炉炉头端面密封结构，包括动环1、静环2和炉头端盖3，动环1与反应炉的炉体相连，静环2与动环1密封连接，炉头端盖3密封设置于静环2上，炉头端盖3上开设有进料口31，进料口31上连接有进料管4，进料管4的外壁上套设有膨胀节5，膨胀节5的一端与炉头端盖3固定连接，膨胀节5的另一端与位于反应炉外侧的进料管4固定连接。具体的，进料管4中设有进料螺旋，萤石粉在进料螺旋的作用下被送入反应炉中。设置在进料管4和炉头端盖3之间的膨胀节5能很好地补偿反应炉的轴向偏移，相比现有的大尺寸膨胀节，本实施例的膨胀节5的尺寸更小，成本更低，便于检维修，反应炉内的粉体物料不易进入膨胀节5处，使用寿命更长。

本实施例中，膨胀节5的内壁设有凹槽，进料管4延伸至膨胀节5处的外壁与凹槽之间填充有柔性填充物6。在膨胀节5的内壁凹槽和进料管4外壁之间填充有柔性填充物6，柔性填充物6具有柔性，其不会影响膨胀节5的补偿功能，同时柔性填充物6还能提前占据凹槽和外壁之间的空隙，即使有少量粉尘漏出，柔性填充物6也能避免漏出的粉尘结死在膨胀节5上导致膨胀节5失去补偿功能，柔性填充物6还提高了整个端面密封结构的密封性能，密封效果非常好，反应炉内压力达到2.5kpa时能保证酸性气体不泄露，提高了炉头端面密封结构的使用寿命，炉头端盖3、动环1和静环2的使用寿命从原来的半年提高至一年，减少了维修次数，有助于提高生产效率。

本实施例中，柔性填充物6为保温棉，进料管4延伸至膨胀节5处的外壁与凹槽之间的空隙全部填满保温棉形成密封层。保温棉具有柔性，不会对膨胀节5的补偿作用造成影响，且体积大封堵和密封效果好，还能起到保温的作用，用保温棉将空隙全部填满，最大程度地将空隙全部封堵形成密封层，避免粉体物料结死的同时获得更好的密封效果。

本实施例中，炉头端盖3上位于进料口31周边的位置固定设置有法兰盘，位于反应炉外侧的进料管4的外壁上固定设置有法兰盘，膨胀节5的两端均设有法兰盘，膨胀节5两端的法兰盘分别与炉头端盖3和进料管4上的法兰盘固定连接。通过法兰盘能够将膨胀节5固定在进料管4和炉头端盖3之间，同时便于拆装，有利于检修。

本实施例中，膨胀节5为聚四氟乙烯膨胀节。聚四氟乙烯膨胀节具有耐腐蚀，使用寿命长等优点。

本实施例中，进料口31的横截面积小于炉头端盖3的横截面积，进料口31的横截面积大小与进料管4的横截面积大小相匹配。具体的，进料口31的横截面积要明显小于炉头端盖3的横截面积，炉头端盖3上还设有用于将反应产生的氟化氢气体排出的出气管。进料管4和进料口31的大小相匹配，提高连接处的密封性能，同时进料管4和进料口31的大小需适于输送萤石粉物料。

本实施例中，静环2沿圆周方向设有多个输送润滑脂的油孔，静环2与动环1的贴合面设有用于存储润滑脂的油槽。油孔能注入润滑脂，以保证动环1和静环2之间的润滑作用，润滑脂存储于油槽中，保证动环1和静环2之间转动灵活，提高了密封效果。

本实施例中，相互连接的法兰盘之间设有石墨波齿垫，石墨波齿垫具有自回弹功能，能提高连接处的密封效果，同时还能起到补偿部分热变形的作用，静环2上设有用于调节动环1与静环2之间贴合度的压力调节装置。具体的，压力调节装置为气缸，当动环1与静环2之间贴合度较差时，可以通过气缸将静环2向动环1的方向施力，保证二者之间紧密贴合，进而保证炉头端面具有良好的密封性能。

如图5和图6所示，本实施例的反应炉在炉尾c处设有炉尾端盖b4，炉尾端盖b4上设有炉尾石膏排渣装置，炉尾石膏排渣装置包括排渣口b1、螺旋排料装置b2和一个料勺b3，排渣口b1开设于反应炉炉尾端盖b4的中心位置，螺旋排料装置b2与排渣口b1相连，料勺b3设置于炉尾端盖b4的内侧面上，料勺b3包括出口端和用于铲起反应炉内石膏渣的入口端，料勺b3的出口端与排渣口b1连通，料勺b3的出口端上设有便于将石膏渣导流排出的导流板b34，导流板b34倾斜设置。反应炉运行时会绕反应炉的轴线360度旋转，同时反应产生的石膏渣被推送至反应炉的炉尾c处，反应炉旋转时会带动炉尾石膏排渣装置旋转，当料勺b3旋转至下部时，料勺b3的入口端将沉在反应炉底部的石膏渣铲入料勺b3中，随着反应炉的继续旋转，料勺b3旋转至上部，铲入料勺b3中的石膏渣在重力的作用下从料勺b3的入口端滑至料勺b3的出口端，在导流板b34的引导下，石膏渣能快速滑入排渣口b1然后进螺旋排料装置b2排出，不会在排渣口b1聚集导致结堵卡死等问题，尽管料勺b3的数量只有一个能铲起的石膏渣量有限，但彻底解决了石膏渣从其余料勺b3漏出的问题，提高了排料效率。

本实施例中，料勺b3包括第一侧板b31、第二侧板b32和第三侧板b33，第一侧板b31和第二侧板b32间隔设置且一侧均固接于炉尾端盖b4上，第三侧板b33的两侧分别与第一侧板b31和第二侧板b32的另一侧固接，第一侧板b31、第二侧板b32和第三侧板b33靠近排渣口b1的一端均与导流板b34固接，第一侧板b31、第二侧板b32、第三侧板b33和导流板b34围合组成供石膏渣流通排出的空心排料通道。具体的，第一侧板b31和第二侧板b32相互平行设置，第一侧板b31和第二侧板b32之间的间距大于排渣口b1的宽度，将排渣口b1完全覆盖在料勺b3中，第一侧板b31、第二侧板b32、第三侧板b33和导流板b34围合构成一个长方体状的空心排料通道，石膏渣从料勺b3的入口端被铲起进入空心排料通道，然后流至料勺b3的出口端再从排渣口b1排出，空心排料通道能有效防止被铲起的石膏渣回落至反应炉底部，提高了排料的效率。

本实施例中，排渣口b1上设有用于防止石膏渣回流的挡板b11。具体的，挡板b11为覆盖在部分排渣口b1上的平板。若不设置挡板，当排渣口b1处聚集了过多的石膏渣时，螺旋排料装置b2来不及将全部石膏渣排出，推送料时会将部分石膏渣后压导致结死堵塞，挡板b11能防止排渣口b1聚集过多的石膏渣，避免料勺结死堵塞，提高了排料效率。

本实施例中，导流板b34的两侧分别与第一侧板b31和第二侧板b32固接，导流板b34的一端与第三侧板b33固接，导流板b34的另一端与挡板b11固接。导流板b34与第一侧板b31、第二侧板b32、第三侧板b33密封连接，防止料勺b3内的石膏渣漏回至反应炉中，同时导流板b34配合挡板b11避免料勺的出口端被结死堵塞，提高了排料效率。

本实施例中，导流板b34与水平面的夹角α为60°。夹角α过大会导致料勺b3空心排料通道的体积减小，减少了铲起的石膏渣的量，夹角α过小导流板b34的导流效果差，不能有效将石膏渣导流至排渣口b1处，会导致石膏渣在导流板b34处积料。

本实施例中，导流板b34为朝空心排料通道的外侧凸出的弧形板。具体的，当料勺b3旋转至反应炉上方时，向外侧凸出的弧形板呈两边高中间低的形状，且弧形板的两边关于中间最低处对称。采用弧形板结构导流效果更好，不仅能将料勺b3中的石膏渣引导至排渣口b1处，相比于平板而言，弧形板结构的导流板b34还能将两边高处的石膏渣向中间聚集，使石膏渣尽可能处于流动的状态，避免长时间停留造成结死的问题。

本实施例中，第二侧板b32和第三侧板b33的一端延伸至反应炉筒体的内壁处，第一侧板b31的一端与反应炉筒体的内壁之间留有间距。第一侧板b31较短，从而在第一侧板b31与反应炉筒体的内壁之间的间距形成了将石膏渣铲入空心排料通道的进料口，第二侧板b32和第三侧板b33较长，保证每旋转一周能铲起更多的石膏渣。

本实施例中，炉尾端盖b4的直径为3.5m，第一侧板b31和第二侧板b32之间的距离为0.55m，即空心排料通道的宽度为0.55m。第一侧板b31和第二侧板b32之间的距离过大会导致石膏渣来不及从排渣口b1排出，石膏长时间积在料勺b3中产生结死堵塞，距离过小导致每次能铲起并排出的石膏渣量有限，第一侧板b31和第二侧板b32之间的距离控制在这一范围内保证物料能够充分及时地排出。

本实施例的反应炉在炉尾c处还设有炉尾紧急出口，炉尾紧急出口包括与螺旋排料装置b2的出口端相连通的炉尾罩c1，炉尾罩c1的顶部设有用于紧急排放反应炉中气体的紧急排放管c2，炉尾罩c1的底部设有用于将反应炉中的石膏排出的排渣管c3，紧急排放管c2包括水平设置的排放主管c21和用于将气体引导至排放主管c21的过渡管c22，过渡管c22的一端与炉尾罩c1的顶部连通，过渡管c22的另一端与排放主管c21连通，排放主管c21或过渡管c22上设有用于控制紧急排放管c2通断的紧急排放阀c4。紧急排放阀c4能够控制紧急排放管c2的通断，对于气体过渡管c22能够将其引导至排放主管c21中排出，对于炉尾罩c1中漂浮的固态粉体颗粒，过渡管c22能够起到拦截作用，避免其进入排放主管c21中导致结死堵塞，进入过渡管c22的粉体也会下滑回炉尾罩c1中，保证紧急排放管c2处于通畅状态不被堵塞。

本实施例中，过渡管c22包括竖直设置的过渡竖管c221和倾斜设置的过渡斜管c222，过渡竖管c221的一端与炉尾罩c1的顶部直接连通，过渡竖管c221的另一端密封封闭，过渡斜管c222的一端与过渡竖管c221连通，过渡斜管c222的另一端密封封闭，排放主管c21的一端与过渡斜管c222连通。过渡竖管c221竖直设置在炉尾罩c1的顶部，不仅便于气体排出，竖直设置还能截断大部分漂浮的粉体，且粉体难以附着在壁上只能滑落回炉尾罩c1中，即便存在少量粉体能进入过渡斜管c222，倾斜设置的过渡斜管c222也能有效阻拦这部分粉体，落下的粉体会沿倾斜的壁滑落回炉尾罩c1中，采用过渡竖管c221和过渡斜管c222的结构基本能够避免粉体进入排放主管c21而造成结死或堵塞，保证紧急排放管c2的畅通。

本实施例中，过渡竖管c221的侧面开设有竖管开口，过渡斜管c222通过竖管开口与过渡竖管c221连通，过渡斜管c222的侧面开设有斜管开口，排放主管c21通过斜管开口与过渡斜管c222连通。过渡竖管c221的顶端封闭，采用侧面开口的形式与过渡斜管c222连通，封闭的顶端能够起到拦截粉体的作用，同样过渡斜管c222的顶端封闭，采用侧面开口的形式与排放主管c21连通，也能提高对粉体的拦截效果。

本实施例中，紧急排放阀c4为碳钢体蝶阀，蝶阀设置在排放主管c21上。碳钢体蝶阀能够有效隔断封闭紧急排放管，具有成本低，维护更换方便容易等优点，由于碳钢体蝶阀安装设置在水平设置的排放主管c21上，过渡竖管c221和过渡斜管c222能够拦截大部分粉体，避免了粉体过多结死在碳钢体蝶阀上导致阀门失灵，大幅减小了炉尾罩内的粉尘对紧急排放阀的影响，提高了碳钢体蝶阀的使用寿命，且将紧急排放阀设置在水平的排放主管上便于更换维护，缩短了维修的时间，提高了有效生产时间，有利于增加产量提高效益。

本实施例中，蝶阀包括阀体、阀杆和蝶板，阀杆靠近阀体与蝶板的交界处设置，且阀杆沿蝶板的径向穿过蝶板。采用偏心结构的蝶阀，阀杆设置在靠近排放主管c21管壁处的位置，相比于设置在中心位置的蝶阀，粉体等杂质不易结死在位于两侧的阀杆处，可靠性更好。

本实施例中，蝶板的打开方向与排放主管c21内的物料流向相同。流向相同设置在物料流过时会对碟板处的物料有一个冲洗作用，将粉体物料向后冲走避免结在碟板上导致密封不严或动作不灵活。

本实施例中，过渡竖管c221和过渡斜管c222的封闭端均采用盲板密封封闭。过渡竖管c221和过渡斜管c222的封闭端的盲板能够起到提高阻隔粉体效果的作用，当需要清洗或检修时，也能快速拆除盲板对过渡竖管c221和过渡斜管c222的内部进行处理。

本实施例中，过渡斜管c222上位于过渡斜管c222与过渡竖管c221连接端和斜管开口之间的位置上设有盲板。具体的，可以通过此盲板将排放主管c21以及部分过渡斜管c222与炉尾罩c1隔断，进而对后端的管路进行临时的检维修。

本实施例中，排渣管c4垂直设置且与炉尾罩c2的底部直接连通。这样设置便于将石膏渣排出。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。