一种衬里复合管、制备方法及喷嘴与流程

本发明涉及化工技术领域，特别涉及一种衬里复合管、制备方法及喷嘴。

背景技术：

目前，衬里钢管在各种领域均有广泛的应用，如应用于多相催化反应的流化床反应器中的管式气体分布器、喷嘴等。但是，目前常用的衬里钢管衬里仅含有氧化铝或者陶瓷，而氧化铝或者陶瓷比较脆，在受到冲击时易发生断裂。如流化床反应器中的喷嘴在受到反应气体或者催化剂冲击时，很容易发生断裂。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种衬里复合管、制备方法及喷嘴，具有较强的韧性，在使用过程中有效地减少了断裂风险。

一种衬里复合管，包括：管状外壁以及贴附于所述管状外壁内的衬里，其中，

所述管状外壁包含铁元素；

所述衬里包含氧化铝、碳纳米管及抗氧化剂。

优选地，

所述碳纳米管的质量为所述衬里复合管总质量的0.01％～0.5％。

优选地，

所述抗氧化剂的质量为所述衬里复合管总质量的0.01％～0.5％。

优选地，

所述抗氧化剂粒度为1μm～15μm。

一种衬里复合管的制备方法，包括：

将铝粉和氧化铁粉混匀放入一定内径的管状模具内；

并向混匀后的所述铝粉和所述氧化铁粉内掺入碳纳米管及抗氧化剂；

在惰性气氛下，通过电阻丝加热方式加热混匀后的所述铝粉和所述氧化铁粉至熔融状态，进行铝热反应；

通过对所述碳纳米管、所述抗氧化剂以及铝热反应生成的熔融状态的铁和熔融状态的氧化铝进行离心，所述熔融状态的铁沿着所述管状模具形成管状外壁，所述熔融状态的氧化铝、所述碳纳米管及所述抗氧化剂形成贴附于所述管状外壁内的衬里。

一种利用上述任一所述的衬里复合管制造的喷嘴，包括：进气主管及至少三个出气支管，其中，

所述进气主管为第一内径的衬里复合管，每一个所述出气支管为第二内径的衬里复合管，其中，所述第一内径大于所述第二内径；

所述进气主管包括位于一端的进气口以及位于侧壁上的至少三个出气口；

每一个所述出气口以焊接的方式连接一个所述出气支管，所述至少三个出气支管之间形成的任意两个夹角互不相等；

外部反应气通过所述进气口进入所述进气管，并通过所述出气口和对应的所述出气支管流出。

优选地，

所述进气主管对应的第一内径为3～400mm；所述出气支管对应的第二内径为2～200mm。

优选地，

所述进气口与目标出气口的连线与所述目标出气口连接的出气支管之间的夹角不大于90度。

优选地，

所述进气主管另一端为弧形结构的封闭端，所述弧形结构角度为90～180度。

优选地，

所述进气口具有螺纹结构，用于与外部气体分布器连接。

优选地，上述任一所述的喷嘴，进一步包括：固定部，其中，

所述固定部包括一个主管通道和至少三个支管通道；

所述主管通道，用于放置所述进气主管，其内壁与所述进气主管的外壁贴合，以固定支撑所述进气主管；

每一个所述支管通道，用于放置一个所述出气支管，其内壁与一个所述出气支管的外壁贴合，以固定支撑所述出气支管。

本发明实施例提供了一种衬里复合管、制备方法及喷嘴，由于在衬里复合管的衬里内包含的碳纳米管弹性模量和断裂强度较高，能够很好地增加衬里复合管的韧性，而抗氧化剂能够避免碳纳米管被氧化失去原有的弹性模量和断裂强度，因此，本发明实施例提供的衬里复合管具有较强的韧性，在使用过程中有效地减少了断裂风险。

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是本发明一个实施例提供的一种衬里复合管的制备方法的流程图；

图2是本发明一个实施例提供的一种喷嘴的切面结构示意图；

图3是本发明一实施例提供的进气主管上出气口分布情况的截面图；

图4是本发明一个实施例提供的一种喷嘴的俯视图；

图5是本发明另一个实施例提供的一种喷嘴的切面结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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的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。

本发明实施例提供一种衬里复合管，包括：管状外壁以及贴附于所述管状外壁内的衬里，其中，

所述管状外壁包含铁元素；

所述衬里包含氧化铝、碳纳米管及抗氧化剂。

由于在衬里复合管的衬里内包含的碳纳米管弹性模量和断裂强度较高，能够很好地增加衬里复合管的韧性，而抗氧化剂能够避免碳纳米管被氧化失去原有的弹性模量和断裂强度，因此，本发明实施例提供的衬里复合管具有较强的韧性，在使用过程中有效地减少了断裂风险。

在本发明另一实施例中，为了保证衬里的韧性，同时避免碳纳米管的浪费，所述碳纳米管的质量为所述衬里复合管总质量的0.01％～0.5％。

在本发明又一实施例中，为了避免碳纳米管被氧化，所述抗氧化剂的质量为所述衬里复合管总质量的0.01％～0.5％。

在本发明又一实施例中，为了保证抗氧化剂的抗氧化性能，所述抗氧化剂粒度为1μm～15μm。

如图1所示，本发明实施例提供了一种衬里复合管的制备方法，该方法可以包括以下步骤：

步骤101：将铝粉和氧化铁粉混匀放入一定内径的管状模具内；

步骤102：向混匀后的所述铝粉和所述氧化铁粉内掺入碳纳米管及抗氧化剂；

步骤103：在惰性气氛下，通过电阻丝加热方式加热混匀后的所述铝粉和所述氧化铁粉至熔融状态，进行铝热反应；

步骤104：通过对所述碳纳米管、所述抗氧化剂以及铝热反应生成的熔融状态的铁和熔融状态的氧化铝进行离心，所述熔融状态的铁沿着所述管状模具形成管状外壁，所述熔融状态的氧化铝、所述碳纳米管及所述抗氧化剂形成贴附于所述管状外壁内的衬里。

采用上述制备方法制备的内径76mm的衬里复合管，其断裂韧性是纯氧化铝衬里的5倍，具有极好的耐磨性。

另外，采用上述制备方法制备的不同内径的衬里复合管制造的喷嘴，断裂韧性是衬里为纯氧化铝的喷嘴的5倍，具有极好的耐磨性。

如图2所示，本发明实施例提供了一种利用上述任一所述的衬里复合管制造的喷嘴，该喷嘴可以包括：

进气主管201及至少三个出气支管202，其中，

所述进气主管201为第一内径的衬里复合管，每一个所述出气支管为第二内径的衬里复合管，其中，所述第一内径大于所述第二内径；

所述进气主管201包括位于一端的进气口2011以及位于侧壁上的至少三个出气口2012；

每一个所述出气口2012以焊接的方式连接一个所述出气支管202，所述至少三个出气支管202之间形成的任意两个夹角互不相等；

外部反应气通过所述进气口2011进入所述进气主管201，并通过所述出气口2012和对应的所述出气支管202流出。

其中，进气主管201上出气口2012的分布情况如图3所示，从图3可以看出，出气口2012在进气主管201上进行不均匀的分布，从而使得至少三个出气支管202之间形成的任意两个夹角互不相等。

为了更清楚地展示进气主管201与出气支管202间的关系以及各出气支管202之间的关系，在本发明又一实施例中，以图4所示的进气主管连接5个出气支管的喷嘴俯视图为例，从图中可以明显的看出各个出气支管202连接进气主管201，同时各个出气支管之间形成的夹角互不相等，从而保证出气支管流出的气体沿着进气主管为轴心进行螺旋运动，从而使气体分散更加均匀。

在本发明另一实施例中，所述进气主管201对应的第一内径为3～400mm；所述出气支管202对应的第二内径为2～200mm。

在本发明又一实施例中，所述进气口2011与目标出气口2012的连线与所述目标出气口连接的出气支管202之间的夹角不大于90度。

在本发明另一实施例中，进气主管另一端为弧形结构的封闭端，所述弧形结构角度为90～180度。

在本发明另一实施例中，所述进气口2011具有螺纹结构，用于与外部气体分布器连接。

如图5所示，在本发明另一个实施例中，上述喷嘴进一步包括：固定部501，其中，

所述固定部501包括一个主管通道和至少三个支管通道；

所述主管通道，用于放置所述进气主管201，其内壁与所述进气主管的外壁贴合，以固定支撑所述进气主管；

每一个所述支管通道，用于放置一个所述出气支管202，其内壁与一个所述出气支管的外壁贴合，以固定支撑所述出气支管。

本发明实施例提供的方案，至少具有如下有益效果：

1.由于在衬里复合管的衬里内包含的碳纳米管弹性模量和断裂强度较高，能够很好地增加衬里复合管的韧性，而抗氧化剂能够避免碳纳米管被氧化失去原有的弹性模量和断裂强度，因此，本发明实施例提供的衬里复合管具有较强的韧性，在使用过程中有效地减少了断裂风险。

2.在本发明实施例中，通过保证抗氧化剂的质量为所述衬里复合管总质量的0.01％～0.5％，抗氧化剂粒度为1μm～15μm，可以有效地避免碳纳米管被氧化，从而保证了衬里复合管的韧性及耐磨性。

3.利用本发明实施例提供的衬里复合管制造的喷嘴，由于其包括的至少三个出气支管之间形成的任意两个夹角互不相等；出气支管流出气体具有旋转性，从而保证气体分散更加均匀。

4.进气主管另一端为弧形结构的封闭端，所述弧形结构角度为90～180度，可以有效地避免颗粒物进入喷嘴，从而避免喷嘴阻塞。

5.通过固定部包括的主管通道放置进气主管，其内壁与进气主管的外壁贴合，以固定支撑所述进气主管；并通过固定部包括的每一个所述支管通道，用于放置一个所述出气支管，其内壁与一个所述出气支管的外壁贴合，以固定支撑所述出气支管。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个······”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同因素。

最后需要说明的是：以上所述仅为本发明的较佳实施例，仅用于说明本发明的技术方案，并非用于限定本发明的保护范围。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，均包含在本发明的保护范围内。