一种恒温循环曝气反应装置的制作方法

[0001]
本实用新型属于化工设备技术领域，具体涉及一种恒温循环曝气反应装置。


背景技术：

[0002]
固液反应是化工、环保领域经常会遇到的一类反应。固体表面积有限，导致固液接触面积较小。固液表面的更新速度，是影响固液反应速度的关键条件之一。通常，这类反应使用的装置有桨式搅拌器、推进式搅拌器和涡轮搅拌器等。针对固体为粉体或小颗粒的固液反应，这些反应器基本能够满足反应要求。
[0003]
但是，对于块体类固体材料，比如合金刀头，一般是长2-5厘米，厚0.1-1.0厘米，高约1厘米的块体，表面坚硬不易破碎；固体密度达到7 g/cm3左右，而参与反应的溶液密度一般为1.0-1.8 g/cm3，固体和液体密度差异较大。上述提到的反应装置较难使这类固体悬浮在溶液中，不易搅拌均匀，反应速度较慢。而且，这些块体材料硬度很高，如果与搅拌桨频繁发生碰撞，容易撞坏搅拌桨，缩短了设备的使用寿命，提高了设备投入成本。


技术实现要素：

[0004]
有鉴于此，本实用新型提供一种恒温循环曝气反应装置，本实用新型可以用于块状固体的固液反应，固液界面更新迅速，反应速度快，可提高效率；同时可以减少设备损耗费用，节省成本。
[0005]
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
[0006]
一种恒温循环曝气反应装置，其特征在于，包括反应器，所述反应器上部设有盖子，所述反应器内部设有隔离件，所述隔离件与反应器底部之间的区域设有电热棒，所述反应器底部设有曝气管，所述曝气管连接有进气管，所述进气管道依次设有气体流量计、进气阀；所述反应器的底端设有第一出料阀；所述反应器连接有泵组件。
[0007]
进一步的，还包括第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门，所述反应器的一侧分别与第一阀门、第二阀门连接，所述第一阀门、第二阀门并联设置；所述第三阀门、第四阀门并联设置；所述泵组件设置于所述第一阀门与第三阀门之间。在泵的作用下，通过各阀门的开启或闭合，结合管路可以使反应器内的溶液正向或反向循环流动。
[0008]
进一步的，所述第二阀门的一侧连接有第二出料阀。
[0009]
进一步的，所述反应器包含上端溶液出口和下端溶液出口，所述上端溶液出口分别与第一阀门、第二阀门连接；所述下端溶液出口与第一出料阀连接。
[0010]
进一步的，所述反应器内壁设有支架，所述支架设置于隔离件下方，用于支撑隔离件。
[0011]
进一步的，所述电热棒连接有热电偶。所述热电偶连接有温度控制器（未标注），可以给体系加热，从而保持体系恒温。
[0012]
进一步，所述反应器的水平截面为圆形、椭圆形或矩形。
[0013]
进一步，所述反应器为两段式结构，所述反应器的下段直径小于上段直径。下段直
径较小，主要容纳反应液及块状固体，是固液反应的主要场所。上段直径较大，当反应器内开始曝气时，液位上升，直径较大可以容纳更多的液体，避免液体溢出；同时，液面扩大也有利于气体快速排出。
[0014]
进一步，所述的盖子设有气体出口。
[0015]
进一步，隔离件为可拆卸隔板，所述隔板设有通孔。优选的，所述隔板的外径比反应器下段的内径略小2-10 mm，通过设于反应器内壁的支架支撑。隔板上钻有若干小孔，溶液、气体及粉末物料可以透过小孔，而块状固体反应物被挡在隔板上方。
[0016]
在另一实施例中，所述隔离件为可拆卸的提篮，所述提篮上设有通孔。优选的，提篮外径比反应器下段的内径略小2-10 mm。提篮底部可透气透水及粉末物料，块状固体物料被装在提篮内。
[0017]
进一步的，所述电热棒设置于曝气管的上方。
[0018]
进一步的，所述曝气管位于反应器内，所述曝气管可以是盘管结构，也可以是其它结构，曝气管上设有微孔，可以使从曝气管中喷出的压缩气流均匀的分布于反应器中。曝气管通过管道与反应器外的压缩气体相连，管道上安装有进气阀，可以控制气体流量；阀门和反应器之间装有气体流量计，可以显示气体流量。
[0019]
在溶解块状固体时，第一阀门及第三阀门开启，第二阀门、第四阀门、第二出料阀及第一出料阀关闭，溶液从上端溶液出口流出，分别流经第一阀门、泵组件、第三阀门、再从下端溶液出口流进反应器，从而形成恒温循环的溶液体系。在反应器内部，溶液自下向上流动，与气流方向相同，并辅助气流向上冲刷块状固体，使块状固体向上运动；块状固体上升到一定程度后，在重力作用下，缓缓落下，接近隔离件时，又被气流及液流冲击，再次向上移动，如此反复循环，导致固液界面快速更新。当需要溶液反向流动时，第二阀门及第四阀门开启，第一阀门、第三阀门、第二出料阀及第一出料阀关闭，溶液从下端出口流出，分别流经第四阀门、泵组件、第一阀门、再从上端出口流进反应器。
[0020]
本实用新型具有以下有益效果：
[0021]
（1）可以用于块状固体的固液反应，固液界面更新迅速，反应速度快，可提高效率；
[0022]
（2）本装置使用的曝气搅拌，主要为气流及液流与块状固体碰撞，不会发生块状固体撞坏搅拌桨的情况，可以减少设备损耗费用，节省成本；
[0023]
（3）根据块状固体的不同，可以调节气流大小来调整搅拌效果，适用面广；
[0024]
（4）反应器内溶液可加热，并恒温循环，有利于提高反应效率。
附图说明
[0025]
图1为本实用新型的结构示意图；
[0026]
图2为本实用新型实施例1隔离件的结构示意图；
[0027]
图3为本实用新型实施例2隔离件的结构示意图；
[0028]
图4为本实用新型一实施例曝气管的结构示意图；
[0029]
其中，1-反应器，2-盖子，3-隔离件，4-电热棒，5-曝气管，6-气体流量计，7-进气阀，8-第一出料阀，9-泵，11-上端溶液出口，12-下端溶液出口，13-支架，21-气体出口，41-热电偶，51-进气管，91-第一阀门、92-第二阀门、93-第三阀门、94-第四阀门，95-第二出料阀。
具体实施方式
[0030]
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
[0031]
实施例1
[0032]
一种恒温循环曝气反应装置，其特征在于，包括反应器1，所述反应器上部设有盖子2，所述反应器内部设有隔离件3，所述隔离件与反应器底部之间的区域设有电热棒4，所述反应器底部设有曝气管5，所述曝气管5连接有进气管51，所述进气管道依次设有气体流量计6、进气阀7；所述反应器的底端设有第一出料阀8；所述反应器连接有泵组件9。
[0033]
进一步的，还包括第一阀门91、第二阀门92、第三阀门93、第四阀门94，所述反应器的一侧分别与第一阀门91、第二阀门92连接，所述第一阀门91、第二阀门92并联设置；所述第三阀门、第四阀门并联设置；所述泵组件9设置于所述第一阀门91与第三阀门93之间。在泵的作用下，通过各阀门的开启或闭合，结合管路可以使反应器内的溶液正向或反向循环流动。
[0034]
进一步的，所述第二阀门92的一侧连接有第二出料阀95。
[0035]
进一步的，所述反应器1包含上端溶液出口11和下端溶液出口12，所述上端溶液出口分别与第一阀门91、第二阀门92连接；所述下端溶液出口与第一出料阀8连接。
[0036]
进一步的，所述反应器内壁设有支架13，所述支架设置于隔离件3下方，用于支撑隔离件3。
[0037]
进一步的，所述电热棒4连接有热电偶41。所述热电偶连接有温度控制器（未标注），可以给体系加热，从而保持体系恒温。
[0038]
进一步，所述反应器1的水平截面为圆形、椭圆形或矩形。
[0039]
进一步，所述反应器1为两段式结构，所述反应器的下段直径小于上段直径。下段直径较小，主要容纳反应液及块状固体，是固液反应的主要场所。上段直径较大，当反应器内开始曝气时，液位上升，直径较大可以容纳更多的液体，避免液体溢出；同时，液面扩大也有利于气体快速排出。
[0040]
进一步，所述的盖子2设有气体出口21。
[0041]
进一步，隔离件3为可拆卸隔板，所述隔板上设有通孔。优选的，所述隔离件的外径比反应器下段的内径略小2-10 mm，通过反应器内壁支架13支撑。隔板上钻有若干小孔，溶液、气体及粉末物料可以透过小孔，而块状固体反应物被挡在隔离件上方。
[0042]
进一步的，所述电热棒4设置于曝气管5的上方。
[0043]
进一步的，所述曝气管5位于反应器内，所述曝气管为盘管结构，也可以是现有技术的其它结构，曝气管上设有微孔，可以使从曝气管中喷出的压缩气流均匀的分布于反应器中。曝气管通过管道与反应器外的压缩气体相连，管道上安装有进气阀，可以控制气体流量；阀门和反应器之间装有气体流量计，可以显示气体流量。
[0044]
在溶解块状固体时，第一阀门91及第三阀门93开启，第二阀门92、第四阀门94、第二出料阀95及第一出料阀8关闭，溶液从上端溶液出口11流出，分别流经第一阀门91、泵组件9、第三阀门93、再从下端溶液出口12流进反应器，从而形成恒温循环的溶液体系。在反应
器内部，溶液自下向上流动，与气流方向相同，并辅助气流向上冲刷块状固体，使块状固体向上运动；块状固体上升到一定程度后，在重力作用下，缓缓落下，接近隔板3时，又被气流及液流冲击，再次向上移动，如此反复循环，导致固液界面快速更新。当需要溶液反向流动时，第二阀门92及第四阀门94开启，第一阀门91、第三阀门93、第二出料阀95及第一出料阀8关闭，溶液从下端出口12流出，分别流经第四阀门94、泵组件9、第一阀门91、再从上端出口12流进反应器。
[0045]
实施例2
[0046]
一种恒温循环曝气反应装置，其特征在于，包括反应器1，所述反应器上部设有盖子2，所述反应器内部设有隔离件3，所述隔离件与反应器底部之间的区域设有电热棒4，所述反应器底部设有曝气管5，所述曝气管5连接有进气管51，所述进气管道依次设有气体流量计6、进气阀7；所述反应器的底端设有第一出料阀8；所述反应器连接有泵组件9。
[0047]
进一步的，还包括第一阀门91、第二阀门92、第三阀门93、第四阀门94，所述反应器的一侧分别与第一阀门91、第二阀门92连接，所述第一阀门91、第二阀门92并联设置；所述第三阀门、第四阀门并联设置；所述泵组件9设置于所述第一阀门91与第三阀门93之间。在泵的作用下，通过各阀门的开启或闭合，结合管路可以使反应器内的溶液正向或反向循环流动。
[0048]
进一步的，所述第二阀门92的一侧连接有第二出料阀95。
[0049]
进一步的，所述反应器1包含上端溶液出口11和下端溶液出口12，所述上端溶液出口分别与第一阀门91、第二阀门92连接；所述下端溶液出口与第一出料阀8连接。
[0050]
进一步的，所述反应器内壁设有支架13，所述支架设置于隔离件3下方，用于支撑隔离件3。
[0051]
进一步的，所述电热棒4连接有热电偶41。所述热电偶连接有温度控制器（未标注），可以给体系加热，从而保持体系恒温。
[0052]
进一步，所述反应器1的水平截面为圆形、椭圆形或矩形。
[0053]
进一步，所述反应器1为两段式结构，所述反应器的下段直径小于上段直径。下段直径较小，主要容纳反应液及块状固体，是固液反应的主要场所。上段直径较大，当反应器内开始曝气时，液位上升，直径较大可以容纳更多的液体，避免液体溢出；同时，液面扩大也有利于气体快速排出。
[0054]
进一步，所述的盖子2设有气体出口21。
[0055]
进一步，隔离件3为可拆卸的提篮，所述提篮上有通孔。优选的，提篮外径比反应器下段的内径略小2-10 mm。提篮底部可透气透水及粉末物料，块状固体物料被装在提篮内。
[0056]
进一步的，所述电热棒4设置于曝气管5的上方。
[0057]
进一步的，所述曝气管5位于反应器内，所述曝气管为盘管结构，也可以是现有技术的其它结构，曝气管上设有微孔，可以使从曝气管中喷出的压缩气流均匀的分布于反应器中。曝气管通过管道与反应器外的压缩气体相连，管道上安装有进气阀，可以控制气体流量；阀门和反应器之间装有气体流量计，可以显示气体流量。
[0058]
对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新
型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0059]
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。需注意的是，本实用新型中所未详细描述的技术特征，均可以通过任一现有技术实现。