专利名称：涡旋反应釜合成装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种反应釜合成装置，特别涉及一种涡旋反应釜合成装置。
背景技术：
纳米三氧化二铝在橡胶、玻璃、陶瓷、塑料、涂料、耐火材料、远红外发射、高压纳 灯、集成电路基板、电池，以及化纤产品等领域有惊人的作用，其应用前景巨大。在制备时需 要用到反应釜合成装置。现有的反应釜为水热合成反应釜，又称聚合反应釜，是一种能分解 难溶物质的密闭容器，是用于铝水反应的水热合成反应釜。它能承载反应物，收集气体，还 能让纳米材料的前驱体生长。但现有的水热合成装置容易使固体反应物堆积在釜底，随着 反应的进行，所形成的絮状物沉淀在反应物之上，越积越厚，如果用排料的动力拉动，则使 新老生成物一起涌出。由此，因过热而引起物料碳化、产物颜色变深、金属钝化、反应衰减甚 至过早终止。不仅造成了物料的浪费，还使生成物成分不均匀，结晶不好。发明内容
本发明的目的是解决现有技术存在的问题，提供一种结构简单、能加速反应的进 行、提升转化率、缩短诱导时间、降低生产成本、提高反应物的循环利用率的涡旋反应釜合 成装置。
实现本发明目的的技术方案是一种涡旋反应釜合成装置，包括反应釜体；还包括 设置在反应釜体内的涡旋隔离机构；所述涡旋隔离机构包括多片蝶形叶片、中心柱和上层 隔离筛；所述多片蝶形叶片按照逆时针螺旋上升状分层安装在中心柱上；所述中心柱底部 与上层隔离筛固定；所述上层隔离筛固定在反应釜体的内壁下端。
进一步的，所述反应釜体包括外壳、内胆、进料口和出料口 ；所述外壳和内胆之间 形成夹层；所述进料口和出料口分别设置在反应釜体顶部和底部；所述进料口处设置进料 装置；所述出料口处设置排料阀。
所述反应釜体的外壳和内胆均由依次相连的圆弧顶部、垂直壁和圆弧底部组成。
所述涡旋隔离机构设置在所述反应釜体的内胆内，还包括设置在上层隔离筛下 方，且与内胆固定的下层隔离筛。
所述上层隔离筛固定在内胆的垂直壁下端的十分之一处；所述下层隔离筛固定在 内胆的垂直壁与圆弧底部连接处。
所述上层隔离筛和下层隔离筛均为不锈钢材质，其上皆均匀分布小孔；所述上层 隔离筛上的小孔的孔径大于下层隔离筛上的孔径，且二者孔径比例为5 3。
前述涡旋反应釜合成装置还包括补水冷却机构；所述补水冷却机构包括补水喷 嘴；所述补水喷嘴安装在反应釜体的内胆上，位于所述上层隔离筛上方，并与外部水源连 通。
所述补水喷嘴的喷嘴位置对准所述涡旋隔离机构的中心柱与所述反应釜体的内 胆内壁的中间点，其喷射出的水使位于所述上层隔离筛上的反应物按逆时针方向移动。
所述补水冷却机构还包括补水盘管、止水阀和补水泵；所述补水盘管为紧贴在所述反应釜体的内胆外壁的不锈钢半管，并与补水喷嘴连通；所述止水阀设置在补水盘管的进水口处；所述补水泵与补水盘管相通。采用了上述技术方案，本发明具有以下的有益效果(1)本发明在反应釜中设置涡旋隔离装置，其蝶形叶片能形成涡旋环境，从而加速反应的进行，有助于反应物的反应完全性，为纳米粒子的有序结构创造了良好的反应环境，因而极大地提升了转化率，缩短了诱导时间，降低了生产成本，提高了反应物的循环利用率。(2)本发明的补水喷嘴使得能形成水流涡旋，连同蝶形叶片形成的升腾涡旋则沟通了双重涡旋，双重涡旋与溶剂热合成同步进行，能进一步促进反应的进行，同时不需要任何方式的加热，如电加热、水加热、导电油循环加热、远红外加热，外(内)盘管加热等，就可以实现使补水与釜中温度环境相融，促进反应进行。(3)本发明不需要任何方式的搅拌，如浆式、锚式、涡轮式、推进式、框式等，因此能使整个反应介质完全处于绝对密封状态之中进行工作，从而达到不耗能，不添加设施，无泄漏、轻松搅拌。(4)本发明能弓丨导反应生成物自然形成涡旋升腾与涡旋沉淀，各行其道互不干扰，有利于晶体生长，提闻品质。(5)本发明可以通过开启补水泵、关闭止回阀的方式，轻松使得补水反向流动即可对反应釜进行降温，因而不需要不任何方式的冷却降温，如夹套冷却或釜底盘管冷却等，更加方便，成本更低。(6)本发明的上、下两层隔离筛将下沉物按反应的先后顺序分隔成三层，动静有序，热冷相宜。(7)本发明的装置合理利用热能，提高传热效率，使热损失降至最低限度，使既承受压力，又承受温度的反应釜，获得自产自用的功效，减少许多设施，降低成本，便于制造和操作，非常适用于工业化、规模化生产。
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中图1为本发明的结构示意图。附图中的标号为反应釜体1、外壳11、内胆12、夹层13、涡旋隔离机构2、蝶形叶片21、中心柱22、上层隔离筛23、下层隔离筛24、进料装置3、排料阀4、补水冷却机构5、补水喷嘴51、补水盘管52。
具体实施例方式见图1，本实施例的涡旋反应釜合成装置，包括反应釜体1、设置在反应釜体I内的涡旋隔离机构2、进料装置3、排料阀4和设置在反应釜体I内的补水冷却机构5。反应釜体I采用316L型不锈钢制成，包括外壳11、内胆12、进料口和出料口。夕卜壳11和内胆12之间形成夹层13。反应釜体I的外壳11和内胆12均由依次相连的圆弧顶部、垂直壁和圆弧底部组成。进料口和出料口分别设置在反应釜体I顶部和底部。进料口 处设置进料装置3。出料口处设置排料阀4。
涡旋隔离机构2设置在反应釜体I的内胆12内，包括5片蝶形叶片21、中心柱22、 上层隔离筛23和下层隔离筛24。5片蝶形叶片21按照逆时针螺旋上升状分层安装在中心 柱22上；中心柱22底部与上层隔离筛23采用螺纹固定；上层隔离筛23固定在反应釜体I 的内胆12的内壁下端。下层隔离筛24设置在上层隔离筛23下方，且与内胆12固定。上层 隔离筛23固定在内胆12的垂直壁下端的十分之一处；下层隔离筛24固定在内胆12的垂直 壁与圆弧底部连接处。上层隔离筛23和下层隔离筛24均采用用高强度的不锈钢(ss314) 制成，其上皆均匀分布小孔；上层隔离筛23上的小孔的孔径大于下层隔离筛24上的孔径， 且二者孔径比例为5 3。
补水冷却机构5包括补水喷嘴51、补水盘管52、止水阀和补水泵。补水喷嘴51安 装在反应釜体I的内胆12上，位于上层隔离筛23上方，并与外部水源连通。补水喷嘴51 的喷嘴位置对准涡旋隔离机构2的中心柱22与反应釜体I的内胆12内壁的中间点，其喷 射出的水使位于上层隔离筛23上的反应物按逆时针方向移动，以图1所示为例，补水喷嘴 51的设置需要使其喷射的射线偏向中心柱22右侧与内胆12内壁间距的中间，也即射点与 中心柱22和右侧内胆12内壁点等距。补水喷嘴51的喷嘴口径根据补水时段的用水量来 确定。补水盘管52为紧贴在反应釜体I的内胆12外壁的不锈钢半管，并与补水喷嘴51连 通；止水阀设置在补水盘管52的进水口处；补水泵与补水盘管52相通。
运行时的主要技术指标为工作温度< 1500C ;工作压力< 2Mpa(表压)；补水 流量< 800L/h。工作原理为投入内胆12的固体反应物承载于上层隔离筛23上，在补水 喷嘴51喷射力的作用下有序逆时针旋转移动，形成水流涡旋；反应升腾物会顺着蝶形叶片 21升流的方向旋转上升，升腾上升到顶点后，即会向四周回流，沿着蝶形叶片21反方向下 沉，与升流各行其道；上、下两层隔离筛将下沉物按反应的先后顺序分隔成三层，动静有序， 热冷相宜，所产生的水流涡旋与升腾涡旋，使溶剂热合成同步相融，有助于调控材料的结构 与活性，使生成的纳米颗粒有序结构。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详 细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡 在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保 护范围之内。
权利要求
1.涡旋反应釜合成装置，包括反应釜体(I);其特征在于还包括设置在反应釜体(I) 内的涡旋隔离机构(2);所述涡旋隔离机构(2)包括多片蝶形叶片(21)、中心柱(22)和上层隔离筛(23);所述多片蝶形叶片(21)按照逆时针螺旋上升状分层安装在中心柱(22) 上；所述中心柱(22)底部与上层隔离筛(23)固定；所述上层隔离筛(23)固定在反应釜体 ⑴的内壁下端。
2.根据权利要求1所述的涡旋反应釜合成装置，其特征在于所述反应釜体(I)包括外壳(11)、内胆(12)、进料口和出料口 ；所述外壳(11)和内胆(12)之间形成夹层(13);所述进料口和出料口分别设置在反应釜体(I)顶部和底部；所述进料口处设置进料装置(3)； 所述出料口处设置排料阀(4)。
3.根据权利要求2所述的涡旋反应釜合成装置，其特征在于所述反应釜体(I)的外壳(11)和内胆(12)均由依次相连的圆弧顶部、垂直壁和圆弧底部组成。
4.根据权利要求3所述的涡旋反应釜合成装置，其特征在于所述涡旋隔离机构(2) 设置在所述反应釜体(I)的内胆(12)内，还包括设置在上层隔离筛(23)下方，且与内胆 (12)固定的下层隔离筛(24)。
5.根据权利要求4所述的涡旋反应釜合成装置，其特征在于所述上层隔离筛(23)固定在内胆(12)的垂直壁下端的十分之一处；所述下层隔离筛(24)固定在内胆(12)的垂直壁与圆弧底部连接处。
6.根据权利要求5所述的涡旋反应釜合成装置，其特征在于所述上层隔离筛(23)和下层隔离筛(24)均为不锈钢材质，其上皆均匀分布小孔；所述上层隔离筛(23)上的小孔的孔径大于下层隔离筛(24)上的孔径，且二者孔径比例为5 3。
7.根据权利要求2至6之一所述的涡旋反应釜合成装置，其特征在于还包括补水冷却机构(5);所述补水冷却机构(5)包括补水喷嘴(51);所述补水喷嘴(51)安装在反应釜体(I)的内胆(12)上，位于所述上层隔离筛(23)上方，并与外部水源连通。
8.根据权利要求7所述的涡旋反应釜合成装置，其特征在于所述补水喷嘴(51)的喷嘴位置对准所述涡旋隔离机构(2)的中心柱(22)与所述反应釜体(I)的内胆(12)内壁的中间点，其喷射出的水使位于所述上层隔离筛(23)上的反应物按逆时针方向移动。
9.根据权利要求8所述的涡旋反应釜合成装置，其特征在于所述补水冷却机构(5) 还包括补水盘管(52)、止水阀和补水泵；所述补水盘管(52)为紧贴在所述反应釜体(I)的内胆(12)外壁的不锈钢半管，并与补水喷嘴(51)连通；所述止水阀设置在补水盘管(52) 的进水口处；所述补水泵与补水盘管(52)相通。
全文摘要
本发明公开了一种涡旋反应釜合成装置，包括反应釜体；还包括设置在反应釜体内的涡旋隔离机构；所述涡旋隔离机构包括多片蝶形叶片、中心柱和上层隔离筛；所述多片蝶形叶片按照逆时针螺旋上升状分层安装在中心柱上；所述中心柱底部与上层隔离筛固定；所述上层隔离筛固定在反应釜体的内壁下端。本发明在反应釜中设置涡旋隔离装置，其蝶形叶片能形成涡旋环境，从而加速反应的进行，有助于反应物的反应完全性，为纳米粒子的有序结构创造了良好的反应环境，因而极大地提升了转化率，缩短了诱导时间，降低了生产成本，提高了反应物的循环利用率。
文档编号B01J19/24GK102989408SQ20121044924
公开日2013年3月27日 申请日期2012年11月12日 优先权日2012年11月12日
发明者龚光波 申请人:武汉金一波科技有限公司