硝酸钙反应装置的制作方法

1.本实用新型属于无机复合肥生产技术领域，具体涉及一种硝酸钙反应装置。


背景技术：

2.硝酸钙溶液通常由石料和硝酸进行固液接触反应生成，是生产硝酸铵钙肥不可缺少的原料之一。
3.石料和硝酸接触反应一般在反应容器中进行，例如专利号为201621154398.5的中国实用新型专利提供了一种应用于硝酸钙生产的固液混合物料连续反应器，包括反应仓，反应仓的外壁上固定有环形出液仓，环形出液仓通过法兰口与反应仓相连通，法兰口置于环形出液仓的下部，环形出料仓的上部设置有反应液出料口。法兰口处倾斜固定有挡板，挡板与法兰口处形成夹口。上述固液混合物料连续反应器虽然能够实现石料与硝酸的连续接触反应，但是存在以下问题：
4.其一、石料与硝酸反应后生成的硝酸钙溶液中含有易沉降的固体渣，固体渣在法兰口处不断沉积，易导致法兰口处堵塞，影响正常出料，导致冒料；
5.其二、硝酸钙溶液由法兰口处出料，容易形成固定的液体通道，即硝酸及硝酸钙溶液沿固定的通道从法兰口处流出，致使硝酸与石料接触面积变小，反应速率降低，出料中硝酸含量升高，造成硝酸浪费。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本实用新型提供一种硝酸钙反应装置，以解决现有技术中，硝酸钙溶液生产过程中存在的出料口易堵塞，且容易形成固定液体通道，影响反应速率的技术问题。
7.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
8.一种硝酸钙反应装置，包括反应罐，所述反应罐上部靠近罐顶处设置有挡板，所述挡板与所述反应罐的外壁围绕形成集液槽，所述集液槽的底部设置有硝酸钙出料管件；所述反应罐的罐壁上，靠近所述集液槽的底部开设若干溢流口，所述溢流口绕所述反应罐罐壁所在的圆周分布，所述溢流口呈长条状，且高度大于宽度；相邻两个所述溢流口之间的弧面距离不大于15
°
。
9.优选地，所述溢流口的宽度为0.5cm～1.0cm。
10.优选地，相邻两个所述溢流口之间的弧面距离为5
°
～10
°
。
11.优选地，所述反应罐的顶部设置石料进料管件及气相出料管件，底部设置有硝酸进料分布器。
12.优选地，所述硝酸进料分布器呈十字型，下方开设有若干硝酸分布孔。
13.优选地，所述反应罐上还设置有固液分界位置检测组件，所述固液分界位置检测组件包括重锤、绞盘、转向滑轮组及牵引绳，所述重锤设置于所述反应罐内，所述绞盘安装于所述反应罐的外壁上，所述转向滑轮组固定于所述反应罐的罐顶，所述牵引绳一端连接所述重锤，另一端穿过所述反应罐的罐顶，搭设于所述转向滑轮组上，且缠绕于所述绞盘
上；所述绞盘转动，所述牵引绳能够被缠绕于所述绞盘上或从所述绞盘上被释放，以使所述重锤沿竖直方向升降。
14.优选地，所述反应罐的外壁上设置有刻度盘，所述牵引绳靠近所述绞盘的一端设置有指示针，所述指示针的正投影能够与所述刻度盘重合。
15.优选地，所述转向滑轮组包括至少一个并排设置的定滑轮及滑轮安装座，所述滑轮安装座固定于所述反应罐的罐顶上，所述定滑轮安装于所述滑轮安装座内。
16.优选地，所述重锤的下表面的面积不小于50cm2。
17.优选地，所述绞盘上设置有锁止件。
18.由上述技术方案可知，本实用新型提供了一种硝酸钙反应装置，其有益效果是：在反应罐的上部设置挡板，形成集液槽，所述反应罐的罐壁上，靠近所述集液槽的底部，开设若干长条状的溢流口，所述溢流口绕所述反应罐罐壁所在的圆周分布，相邻两个溢流口之间的弧面距离不大于15
°
。硝酸从所述反应罐的下部进料，与预先进入所述反应罐内的石料发生反应，生成硝酸钙溶液。当硝酸钙溶液的液位上升至所述溢流口底端时，硝酸钙溶液由所述溢流口溢流至所述集液槽中，并从硝酸钙出料管件被排出。由于所述溢流口呈长条状，硝酸钙溶液由所述溢流口的底部溢流进入所述集液槽中，一方面，大颗粒的石料等杂质被截留在所述反应罐内，实现连续生产，另一方面，小颗粒的杂质难以在所述溢流口处沉积，即使沉积，随着液位的升高，所述溢流口依然能够保持正常的出料，有效避免出料口被堵塞，影响正常出料，造成冒罐事故。更为重要的是，硝酸钙溶液由所述反应罐上部四周出料，防止硝酸钙溶液由单一出口出料到导致容易形成固有的液体通道，降低反应效率，浪费硝酸。
附图说明
19.图1是硝酸钙反应装置的主视图。
20.图2是硝酸钙反应装置的侧视图。
21.图3是图2所示的a
‑
a向剖面示意图。
22.图4是图2所示的b
‑
b向剖面示意图。
23.图中：硝酸钙反应装置10、反应罐100、集液槽110、硝酸钙出料管件120、溢流口130、石料进料管件140、气相出料管件150、硝酸进料分布器160、硝酸分布孔161、固液分界位置检测组件200、重锤210、绞盘220、锁止件221、转向滑轮组230、定滑轮231、滑轮安装座232、牵引绳240、刻度盘250、指示针260、挡板300。
具体实施方式
24.以下结合本实用新型的附图，对本实用新型的技术方案以及技术效果做进一步的详细阐述。
25.请参看图1至图3，一具体实施方式中，一种硝酸钙反应装置10，石料和硝酸在所述硝酸钙反应装置10中接触反应，生成硝酸钙溶液。所述硝酸钙反应装置10包括反应罐100，所述反应罐100上部靠近罐顶处设置有挡板300，所述挡板300与所述反应罐100的外壁围绕形成集液槽110，所述集液槽110的底部设置有硝酸钙出料管件120。所述反应罐100的罐壁上，靠近所述集液槽110的底部开设若干溢流口130，所述溢流口130绕所述反应罐100罐壁
所在的圆周分布。所述溢流口130呈长条状，且高度大于宽度。相邻两个所述溢流口130之间的弧面距离不大于15
°
。
26.例如，所述溢流口130绕所述反应罐100罐壁所在的圆周均匀分布，且长边平行于所述反应罐100的轴线或稍微向两侧偏斜。所述溢流口130的高度原则上不受限制，但需要保证所述溢流口130通畅，不易被堵塞，作为优选，所述溢流口的高度不小于5cm，且所述溢流口的最大高度不宜超过所述集液槽110的高度。为防止较大颗粒的石料等杂质从所述溢流口130处被排出，所述溢流口130的宽度不宜过大，作为优选，所述溢流口130的宽度为0.5cm～1.0cm。
27.相邻两个所述溢流口130之间的弧面距离不宜过小，过小则出料量过大，石料与硝酸反应停留时间较短，不利于提高硝酸反应效率。所述溢流口130也不宜过大，过大则容易在石料内部形成固有的液体通道，导致硝酸与石料的接触面积变小，也不利于提高硝酸的反应效率。作为优选，相邻两个所述溢流口130之间的弧面距离为5
°
～10
°
。值得说明的是，所述溢流口130可以是均匀分布，也可以是一定范围内的不均匀分布，对于硝酸反应效率的提高并无显著差别。
28.所述溢流口130可以是规则的长方形，也可以是不规则的形状，如下端面为圆弧形，或下端较短的梯形，或底边在上的三角形等。
29.该实施方式中，硝酸从所述反应罐100的下部进料，与预先进入所述反应罐100内的石料发生反应，生成硝酸钙溶液。当硝酸钙溶液的液位上升至所述溢流口130底端时，硝酸钙溶液由所述溢流口130溢流至所述集液槽110中，并从硝酸钙出料管件120被排出。由于所述溢流口130呈长条状，硝酸钙溶液由所述溢流口130的底部溢流进入所述集液槽110中，一方面，大颗粒的石料等杂质被截留在所述反应罐100内，实现连续生产，另一方面，小颗粒的杂质难以在所述溢流口130处沉积，即使沉积，随着液位的升高，所述溢流口依然能够保持正常的出料，并对沉积的杂质进行冲刷，有效避免所述溢流口130被堵塞，影响正常出料，造成冒罐事故。更为重要的是，硝酸钙溶液由所述反应罐100上部四周出料，防止硝酸钙溶液由单一出口出料到导致容易形成固有的液体通道，降低反应效率，浪费硝酸。实验表明，采用本发明所设计的硝酸钙反应装置制备硝酸钙溶液，由所述硝酸钙出料管件120处采样得到的样品中，硝酸含量相比单一出口的反应装置降低30%～50%，大幅提高硝酸反应效率，降低硝酸用量。
30.请一并参看图4，一实施例中，所述反应罐100的顶部设置石料进料管件140及气相出料管件150，底部设置有硝酸进料分布器160。所述石料进料管件140用于向所述反应罐100中导入石料，所述气相出料管件150用于收集石料与硝酸接触反应过程中生成的co2等气体，并进行集中处理排放。所述硝酸进料分布器160用于从所述反应罐100的底部向所述反应罐100内通入硝酸。作为优选，所述硝酸进料分布器160呈十字型，以便于均匀进料，并降低石料对硝酸进料分布器160的压力，延长所述硝酸进料分布器160的使用寿命。所述硝酸进料分布器160下方开设有若干硝酸分布孔161，使硝酸进料更加顺畅，防止小颗粒杂质进入所述硝酸进料分布器160中，造成堵塞。
31.一优选实施例中，所述反应罐100上还设置有固液分界位置检测组件200，所述固液分界位置检测组件200包括重锤210、绞盘220、转向滑轮组230及牵引绳240，所述重锤210设置于所述反应罐100内，所述绞盘220安装于所述反应罐100的外壁上，所述转向滑轮组
230固定于所述反应罐100的罐顶，所述牵引绳240一端连接所述重锤210，另一端穿过所述反应罐100的罐顶，搭设于所述转向滑轮组230上，且缠绕于所述绞盘220上。所述绞盘220转动，所述牵引绳240能够被缠绕于所述绞盘220上或从所述绞盘220上被释放，以使所述重锤210沿竖直方向升降。
32.在反应罐100上设置包括重锤210、绞盘220、转向滑轮组230及牵引绳240在内的固液分界位置检测组件200，石料和硝酸钙接触反应过程中，转动所述绞盘220，释放所述牵引绳240，在所述转向滑轮组230的转向作用下，所述重锤210沿竖直方向下降，至重锤210下表面与石料的表面接触，重锤210停止下降，此时，通过所述牵引绳240相对所述绞盘220的位移可直观获取此时所述反应罐100内石料的物位。随着反应的进行，石料物位下降，所述重锤210跟随石料物位下降，跟踪检测当前石料物位，监测反应进程，为石料补充时机的选择提供有效的数据支持。其次，所述固液分界位置检测组件200结构简单，测量准确，不易损坏，相比现有的液位计或料位计具有独特的优势。
33.一实施例中，为便于直观观察当前石料与硝酸钙溶液的分界位置，所述反应罐100的外壁上设置有刻度盘250，所述牵引绳240靠近所述绞盘220的一端设置有指示针260，所述指示针260的正投影能够与所述刻度盘250重合。例如，当向反应罐100中装填石料时，转动所述绞盘220，使所述牵引绳240缠绕于所述绞盘220上，并使所述重锤210位于最高点，此时，所述指示针260的正投影位于所述刻度盘250的下端，即固液分界位置最高处。石料装填完成后，使所述重锤210自然下落，此时所述指示针260上移。当所述重锤210接触固液分界位置时，停止下落，此时，所述牵引绳240相对所述绞盘220的位移，即所述指示针260相对位移，为当前固液分界位置。随着固液反应进行，石料被消耗，固液分界位置下移，所述重锤210下移，所述指示针260上移，以实时获取反应过程中，固液分界位置。
34.一优选实施例中，所述转向滑轮组230包括至少一个并排设置的定滑轮231及滑轮安装座232，所述滑轮安装座232固定于所述反应罐100的罐顶上，所述定滑轮231安装于所述滑轮安装座232内。所述牵引绳240绕过所述定滑轮231，一方面避免牵引绳240与所述反应罐100的罐壁接触，降低所述牵引绳240的磨损，延长牵引绳240的使用寿命，另一方面，利用所述转向滑轮组230，可以将所述重锤210的安装位置尽可能靠近所述反应罐100的中部，从而使测量更加精确。
35.一实施例中，所述重锤210的下表面的面积不小于50cm2，以使所述重锤210与石料上表面能够平稳接触，降低石料上表面局部凸起或凹陷引起的测量误差，提高固液分界位置测量的准确性。
36.又一实施例中，所述绞盘220上设置有锁止件221，测量状态下，所述锁止件221打开，所述绞盘220转动，以能够使所述重锤210正常下落。石料进料时，将所述重锤210提拉至最高点，并利用所述锁止件221将所述绞盘220锁止，以防止石料进料过程中将所述重锤210压至石料底部。
37.进一步地，所述绞盘220上还设置有回位件，所述回位件提供一回复力，使所述牵引绳240能够缠绕于所述绞盘220上。所述回位件提供的回复力小于所述重锤210的重力与重锤210在硝酸钙溶液中受到的浮力的差。
38.以下通过具体实验例，进一步说明本发明的技术效果。
39.对比例一
40.设置反应罐100，容积200m3，并在反应罐上设置硝酸钙出料管件120、石料进料管件140、气相出料管件150、硝酸进料分布器160。向反应罐100内填充约2/3容积的石料（石料粒径约1cm～3cm），通过所述硝酸进料分布器160向所述反应罐100内加入质量浓度为40%的硝酸，并在反应进行一段时间，出料稳定后，检测硝酸钙出料管件120处的出料的硝酸浓度。硝酸钙溶液中的硝酸浓度为2%～15%。
41.对比例二
42.设置反应罐100，容积200m3，并在反应罐100上石料进料管件140、气相出料管件150、硝酸进料分布器160。反应罐100的外壁上固定有环形出液仓，环形出液仓通过法兰口与反应仓相连通，法兰口置于环形出液仓的下部，环形出料仓的上部设置有反应液出料口。法兰口处倾斜固定有挡板，挡板与法兰口处形成夹口。向反应罐100内填充约2/3容积的石料（石料粒径约1cm～3cm），通过所述硝酸进料分布器160向所述反应罐100内加入质量浓度为40%的硝酸，并在反应进行一段时间，出料稳定后，检测硝酸钙出料管件120处的出料的硝酸浓度。硝酸钙溶液中的硝酸浓度为2%～15%。
43.实验例一
44.设置反应罐100，容积200m3，并在反应罐100上石料进料管件140、气相出料管件150、硝酸进料分布器160。反应罐100的外壁上设置集液槽110，所述集液槽110的底部设置有硝酸钙出料管件120。所述反应罐100的罐壁上，靠近所述集液槽110的底部开设4个溢流口130，所述溢流口130绕所述反应罐100罐壁所在的圆周分布。所述溢流口130呈长条状，且高度大于宽度。向反应罐100内填充约2/3容积的石料（石料粒径约1cm～3cm），通过所述硝酸进料分布器160向所述反应罐100内加入质量浓度为40%的硝酸，并在反应进行一段时间，出料稳定后，检测硝酸钙出料管件120处的出料的硝酸浓度。硝酸钙溶液中的硝酸浓度为2%～15%。
45.实验例二
46.将实验例一中的溢流口130的个数增加至24个，其他条件不变。检测得到硝酸钙溶液中的硝酸浓度为2%～10%。
47.实验例三
48.将实验例二中的溢流口130的个数增加至36个，其他条件不变。检测得到硝酸钙溶液中的硝酸浓度为2%～7%。
49.实验例四
50.将实验例二中的溢流口130的个数增加至72个，其他条件不变。检测得到硝酸钙溶液中的硝酸浓度为2%～12%。
51.以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属于实用新型所涵盖的范围。