用于氟化工领域的混合器反应器的制作方法

1.本发明属于化工设备技术领域，尤其涉及一种混合器反应器的液相加料结构。


背景技术：

2.氟化工在国民经济中占有重要地位，氟化工产品以其耐化学品、耐高低温、耐老化、低摩擦、高绝缘等优异的性能，广泛应用于军工、化工、机械等领域，已成为化工行业中发展最快、最具高新技术和最有前景的产品。无水氟化氢是强氧化剂，还是制取元素氟、各种氟致冷剂、无机氟化物，各种有机氟化物的基本原料。随着氟化工产业的飞速发展，对制造氟化工产品的基础原料无水氟化氢的需求量日益增大。
3.现有技术中该工艺大都在传统的机械搅拌式的搪瓷反应釜中进行反应，这样的生产方式使得整个反应过程的能耗较高而生产效率却又不够理想。
4.例如，中国实用新型专利公开了一种高效的硫酸法生产无水氟化氢反应器[申请号：201820651505.8]，该实用新型专利包括反应罐与清洁装置，所述反应罐的上端卡设有固定卡夹，所述固定卡夹的位于反应罐内部的一侧焊接设有固定杆，所述固定杆的一端固定设有连接环，所述连接环的上表面设有转环，所述转环的外表面固定设有转动把手，所述转环的表面活动插设有定位销杆，所述清洁装置包括连接杆、转盘、清洁杆、安装座与清洁辊，所述连接杆的上端活动贯穿连接环与转环设置，所述定位销杆的一端贯穿转环并卡设在连接杆的表面，所述连接杆的下端垂直设有转盘，所述转盘的表面等间距安装有清洁杆，所述清洁杆的端部垂直焊接设有安装座，所述安装座的内腔中固定设有转轴，所述转轴的表面转动设有清洁辊，该清洁辊的表面与反应罐的内壁相切设置。
[0005]
该实用新型专利具有清洁辊可与反应罐的表面相接触，达到清理污垢和沉淀物目的的优势，但其仍未解决上述问题。


技术实现要素：

[0006]
本发明的目的是针对上述问题，提供一种更适宜进行氟化氢生产的用于氟化工领域的混合器反应器。
[0007]
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：
[0008]
一种用于氟化工领域的混合器反应器，包括安装底座，所述安装底座上设有反应系统和动力系统，所述动力系统位于反应系统的一侧且主轴的一端驱动连接在动力系统上，所述主轴远离动力系统的一端延伸至反应系统内，所述动力系统与反应系统之间还设有密封结构，所述密封结构套设在主轴外，所述反应系统远离动力系统的一侧还设有脱气系统，所述脱气系统与反应系统相连通。
[0009]
在上述的用于氟化工领域的混合器反应器中，所述反应系统包括反应筒体，所述反应筒体内具有用于盛放固相物料的储料空间，所述反应筒体内转动连接有主轴，所述主轴外表面与储料空间相贴合，所述储料空间上方设有用于发生反应的固液混合区域，液相管道连接在反应筒体上并与固液混合区域相连通。
[0010]
在上述的用于氟化工领域的混合器反应器中，所述反应筒体的一侧还固定连接有固相加料筒体，所述固相加料筒体上端开始有加料口，所述主轴贯穿过固相加料筒体并延伸至反应筒体内，位于固相加料筒体内的主轴外壁固定连接有输料螺纹，所述输料螺纹沿主轴的轴心线方向螺旋延伸。
[0011]
在上述的用于氟化工领域的混合器反应器中，所述液相管道靠近反应筒体的一端设有喷头，液相管道通过喷头与固液混合区域相连通，所述喷头设有若干个，且每个喷头的倾斜角度各不相同，所述反应筒体上还连接有负压管道，所述负压管道与固液混合区域相连通。
[0012]
在上述的用于氟化工领域的混合器反应器中，所述主轴包括输料轴，所述输料轴的一端固定连接有连接轴，输料轴的横截面积为连接轴横截面积的倍以上，所述输料轴上还设有用于将储料空间内的固相物料输送至固液混合区域的送料机构，所述送料机构包括至少一个转动连接在输料轴表面的送料组件和至少一个位于输料轴内的临时存料空腔，转动送料组件可使临时存料空腔与外界相互连通或相互隔离。
[0013]
在上述的用于氟化工领域的混合器反应器中，所述送料组件包括第一翅片和第二翅片，所述第一翅片通过第一转轴转动连接在输料轴上，所述第一转轴位于第一翅片远离第二翅片的一端，所述第二翅片通过第二转轴转动连接在输料轴上，所述第二转轴位于第二翅片远离第一翅片的一端，所述输料轴表面设有分别与第一翅片和第二翅片相对于的第一开口和第二开口，第一开口和第二开口均与临时存料空腔相连通，转动第一翅片可打开或闭合第一开口，转动第二翅片可打开或闭合第二开口。
[0014]
在上述的用于氟化工领域的混合器反应器中，所述第一翅片远离第一转轴的一侧和第二翅片远离第二转轴的一侧均设有倾斜面，转动第一翅片或第二翅片可使倾斜面贴合在输料轴上，所述临时存料空腔内还设有导料凸起，所述导料凸起上表面为导料弧面，所述转动一翅片和第二翅片的内表面为弧面，且转动一翅片或第二翅片可使导料弧面与转动一翅片或第二翅片的内表面的弧心相重合。
[0015]
在上述的用于氟化工领域的混合器反应器中，所述密封结构包括外壳体和嵌合在外壳体上的端盖，所述外壳体和端盖围合形成密封系统容纳腔，所述密封系统容纳腔内设有至少一个贮油环，所述贮油环的侧面设有至少一圈与贮油环相连通的填料，注油管的一端延伸至密封系统容纳腔内并与贮油环相连通。
[0016]
在上述的用于氟化工领域的混合器反应器中，所述贮油环包括环本体，所述环本体内还固定连接有内环，所述内环的圆心与环本体的圆心相重合，内环的内表面与用于安装主轴的安装空间相贴合，内环与环本体之间具有储油腔，所述环本体外表面设有向环本体内部凹陷的受油槽，所述受油槽与储油腔相连通，所述注油管与受油槽相连通。
[0017]
在上述的用于氟化工领域的混合器反应器中，所述内环内表面还设有向内环内部凹陷的螺纹槽，所述螺纹槽沿内环的轴向螺旋延伸，所述螺纹槽内部或相邻两条螺纹槽之间具有用于提高密封效果的密封凸棱，所述密封凸棱固定连接在内环上，所述密封凸棱的宽度由靠近内环的一端向另一端逐渐变小，且密封凸棱宽度最小处的宽度为密封凸棱宽度最大处宽度的一半以下。
[0018]
与现有的技术相比，本发明的优点在于：
[0019]
1、本发明采用动力系统、反应系统、脱气系统等依次连接的结构，相比现有技术中
采用的搅拌反应釜进行反应的方式具有更低的能耗和更高的生产效率。
[0020]
2、本发明提供的混合器反应器通过液相管道对液相反应物即硫酸溶液进行逐步添加至固液混合区域，从而将实际反应区域控制在固液混合区域内，从而控制反应进程，有效控制了反应剧烈程度。
[0021]
3、由于该反应后会生成呈膏状的硫酸钙副产物，故现有技术中机械搅拌式的搪瓷反应釜在反应过程中需要耗费极大的电能来驱动反应物进行反应搅拌，本发明利用主轴的转动过程将底部的固体物料逐步抛洒至固液混合区域，相比现有技术中的混合方式极大节约了能源。
[0022]
4、本发明在密封系统容纳腔内同时设置有内部可填充油介质的贮油环和填料以共同组成密封系统，油介质在转轴转动过程中会渗透至填料中，故相比于与现有技术中采用单独密封圈结构进行密封具有更好的密封效果。
[0023]
5、本发明在环本体上开设有可与位于环本体与内环之间的储油腔相连通的受油槽，使得油介质可由受油槽注入并储存于储油腔内，从而保障在密封结构中一直保持在油介质充沛的状态下，保障润滑和密封的高效性。
附图说明
[0024]
图1是本发明的结构示意图；
[0025]
图2是反应系统的剖视图；
[0026]
图3是反应系统另一方向的剖视图；
[0027]
图4是主轴的结构示意图；
[0028]
图5是主轴的局部剖视图；
[0029]
图6是密封结构的剖视图；
[0030]
图7是贮油环的结构示意图；
[0031]
图8是图7中a处的放大图；
[0032]
图9是贮油环部分结构的剖视图；
[0033]
图中：密封结构a、安装底座b、反应系统c、动力系统d、脱气系统e、反应筒体1、储料空间2、主轴3、固液混合区域4、液相管道5、喷头6、负压管道7、固相加料筒体8、加料口9、输料螺纹10、输料轴31、连接轴32、送料机构33、送料组件34、临时存料空腔35、固相物料100、第一翅片341、第二翅片342、第一转轴343、第二转轴344、第一开口345、第二开口346、倾斜面347、导料凸起351、导料弧面352、环本体a1、内环a2、安装空间a3、储油腔a4、受油槽a5、定位槽a6、回油凹槽a7、螺纹槽a8、密封凸棱a9、侧面a71、底面a72、外壳体a100、端盖a200、密封系统容纳腔a300、贮油环a400、填料a500、注油管a600。
具体实施方式
[0034]
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
[0035]
实施例1
[0036]
本实施例提供一种用于氟化工领域的混合器反应器，如图1所示，包括安装底座b，所述安装底座b上设有反应系统c和动力系统d，所述动力系统d位于反应系统c的一侧且主轴3的一端驱动连接在动力系统d上，所述主轴3远离动力系统d的一端延伸至反应系统c内，
所述动力系统d与反应系统c之间还设有密封结构a，所述密封结构a套设在主轴3外，所述反应系统c远离动力系统d的一侧还设有脱气系统e，所述脱气系统e与反应系统c相连通。
[0037]
本发明，使用时，动力系统d驱动主轴3转动，从而实现固相物料的转移和与液相物料的接触，从而在反应系统c内发生反应。反应完成后，输送至脱气系统e进行脱气。故本发明采用动力系统d、反应系统c、脱气系统e等依次连接的结构，相比现有技术中采用的搅拌反应釜进行反应的方式具有更低的能耗和更高的生产效率。
[0038]
结合图2和图3所示，所述反应系统c包括反应筒体1，所述反应筒体1内具有用于盛放固相物料100的储料空间2，所述反应筒体1内转动连接有主轴3，所述主轴3外表面与储料空间2相贴合，所述储料空间2上方设有用于发生反应的固液混合区域4，液相管道5连接在反应筒体1上并与固液混合区域4相连通。所述反应筒体1的一侧还固定连接有固相加料筒体8，所述固相加料筒体8上端开始有加料口9，所述主轴3贯穿过固相加料筒体8并延伸至反应筒体1内，位于固相加料筒体8内的主轴3外壁固定连接有输料螺纹10，所述输料螺纹10沿主轴3的轴心线方向螺旋延伸。
[0039]
使用时，固相物料100即萤石粉末通过加料口9加入至固相加料筒体8内，驱动主轴3转动，此时固相物料100转移至储料空间2内，而储料空间2内原有反应完成的物料被挤入脱气系统e内进行脱气。液相物料即硫酸溶液通过液相管道5持续均匀的向固液混合区域4内输送，并与位于表层的萤石粉末相接触，发生反应。故本发明提供的混合器反应器通过液相管道5对液相反应物即硫酸溶液进行逐步添加至固液混合区域4，从而将实际反应区域控制在固液混合区域4内，从而控制反应进程，有效控制了反应剧烈程度。
[0040]
如图2所示，所述液相管道5靠近反应筒体1的一端设有喷头6，液相管道5通过喷头6与固液混合区域4相连通。优选地，所述喷头6设有若干个，且每个喷头6的倾斜角度各不相同。这样能保证硫酸溶液喷洒的均匀性，从而保证反应在固液混合区域4内均匀发生。
[0041]
如图2所示，所述反应筒体1上还连接有负压管道7，所述负压管道7与固液混合区域4相连通。负压管道7可将反应生成的氟化氢气体及时的抽离反应体系，使得整个反应平衡被打破，反应向右移动，提高氟化氢产品的转化率。
[0042]
如图6，所述密封结构a包括外壳体a100和嵌合在外壳体a100上的端盖a200，所述外壳体a100和端盖a200围合形成密封系统容纳腔a300，所述密封系统容纳腔a300内设有至少一个贮油环a400，所述贮油环a400的侧面设有至少一圈与贮油环a400相连通的填料a500，注油管a600的一端延伸至密封系统容纳腔a300内并与贮油环a400相连通。其中，填料a500由石墨增强ptfe材料制得。
[0043]
使用时，将填料a500和贮油环a400安装至密封系统容纳腔a300内，油介质通过注油管a600注入至贮油环a400内，主轴3在运行过程中油介质在以贮油环a400为中心向左右填料a500供油，实现对主轴3周向及轴向密封。故本发明在密封系统容纳腔a300内同时设置有内部可填充油介质的贮油环a400和填料a500以共同组成密封系统，油介质在主轴3转动过程中会渗透至填料a500中，故相比于与现有技术中采用单独密封圈结构进行密封具有更好的密封效果。
[0044]
如图6所示，所述贮油环a400设有若干个，相邻两个贮油环a400之间设有三圈填料a500，所述填料a500的侧面压设在贮油环a400的侧面上。
[0045]
优选地，所述贮油环a400与填料a500的轴心线相互重合。这样可以保证整个密封
系统具有更好的密封性。
[0046]
结合图6和图7所示，所述贮油环a400包括环本体a1，所述环本体a1内还固定连接有内环a2，所述内环a2的圆心与环本体a1的圆心相重合，内环a2的内表面与用于安装主轴a3的安装空间a3相贴合，内环a2与环本体a1之间具有储油腔a4，所述环本体a1外表面设有向环本体a1内部凹陷的受油槽a5，所述受油槽a5与储油腔a4相连通，所述注油管a600与受油槽a5相连通。所述受油槽a5远离环本体a1外表面的一端贯穿内环a2并与安装空间a3相连通。
[0047]
使用时，受油槽a5与注油管a600衔接，油介质通过受油槽a5注入储油腔a4内，主轴3位于安装空间a3内，在转动过程中储油腔a4内的油介质通过受油槽a5的另一端渗透至主轴3表面，主轴3的转动过程同时可促使油介质均匀分布。故本发明在环本体a1上开设有可与位于环本体a1与内环a2之间的储油腔a4相连通的受油槽a5，使得油介质可由受油槽a5注入并储存于储油腔a4内，从而保障在密封结构中一直保持在油介质充沛的状态下，保障润滑和密封的高效性。
[0048]
结合图7和图8所示，所述环本体a1外表面还设有向环本体a1内部凹陷的定位槽a6，所述定位槽a6与储油腔a4相互隔离。定位槽a6可用于辅助定位密封环的安装位置。
[0049]
优选地，所述定位槽a6对称设置在受油槽a5的两侧。所述定位槽a6与受油槽a5之间相差角度为45度。即以受油槽a5的位置为周向90度，则周向45度和周向135度处分别设置有一个定位槽a6。
[0050]
结合图7-9所示，所述内环a2侧面设有若干向内环a2内部凹槽的回油凹槽a7，所述安装空间a3通过回油凹槽a7与储油腔a4相连通。
[0051]
在使用过程中，转轴表面过多的油介质受挤压后会由回油凹槽a7回流至储油腔a4内，从而形成一个油介质的流动循环，防止过多油介质停留在安装空间a3内。
[0052]
具体的说，所述回油凹槽a7由两个侧面a71和一个底面a72围合而成，所述底面a72为斜面，底面a72的厚度由靠近安装空间a3的一侧向靠近储油腔a4的一侧逐渐减小，所述侧面a71为弧面。这样可以有效减小油介质回流至储油腔a4内时的流阻。
[0053]
优选地，所述回油凹槽a7设有若干个且沿内环a2的轴心线周向均匀分布。这样可以进一步保证油介质分布的均匀性。
[0054]
如图8所示，所述内环a2内表面还设有向内环a2内部凹陷的螺纹槽a8，所述螺纹槽a8沿内环a2的轴向螺旋延伸，所述螺纹槽a8内部或相邻两条螺纹槽a8之间具有用于提高密封效果的密封凸棱a9，所述密封凸棱a9固定连接在内环a2上。
[0055]
其中，所述密封凸棱a9的宽度由靠近内环a2的一端向另一端逐渐变小，且密封凸棱a9宽度最小处的宽度为密封凸棱a9宽度最大处宽度的一半以下。密封凸棱a9由弹性材料制得，例如可以采用与密封环相同的材料制得。
[0056]
即在内环a2内表面上固定设有若干沿内环a2内表面螺旋延伸的密封凸棱a9，密封凸棱a9的结构呈下粗上细的结构。使用时，在转轴的挤压下，会有部分密封凸棱a9发生弯折，从而进一步提高密封效果。
[0057]
实施例2
[0058]
本实施例提供一种用于氟化工领域的混合器反应器，其具体结构与实施例1中的具体结构大体相同，不同之处仅在于主轴3的具体结构，结合图4和图5所示，所述主轴3包括
输料轴31，所述输料轴31的一端固定连接有连接轴32，输料轴31的横截面积为连接轴32横截面积的4倍以上，所述输料轴31上还设有用于将储料空间2内的固相物料100输送至固液混合区域4的送料机构33。
[0059]
由于利用萤石和硫酸反应生成氟化氢的反应会生成呈膏状的硫酸钙副产物，故现有技术中机械搅拌式的搪瓷反应釜在反应过程中需要耗费极大的电能来驱动反应物进行反应搅拌，本发明在主轴3的转动过程中，利用输料轴31上的送料机构33将底部的固相物料100逐步抛洒至固液混合区域4，相比现有技术中的混合方式极大节约了能源。
[0060]
结合图4和图5所示，所述送料机构33包括至少一个转动连接在输料轴31表面的送料组件34和至少一个位于输料轴31内的临时存料空腔35，转动送料组件34可使临时存料空腔35与外界相互连通或相互隔离。
[0061]
具体的说，所述送料组件34包括第一翅片341和第二翅片342，所述第一翅片341通过第一转轴343转动连接在输料轴31上，所述第一转轴343位于第一翅片341远离第二翅片342的一端，所述第二翅片342通过第二转轴344转动连接在输料轴31上，所述第二转轴344位于第二翅片342远离第一翅片343的一端，所述输料轴31表面设有分别与第一翅片341和第二翅片342相对于的第一开口345和第二开口346，第一开口345和第二开口346均与临时存料空腔35相连通，转动第一翅片341可打开或闭合第一开口345，转动第二翅片342可打开或闭合第二开口346。第一翅片341和第二翅片342的打开和闭合可利用现有技术中常用的伸缩杆结构或其他结构进行控制。
[0062]
优选地，所述送料组件34设有三个且沿输料轴31表面周向均匀分布，所述临时存料空腔35设有三个且与送料组件34一一对应。这样可有效提高生产效率。
[0063]
使用时，输料轴31转动从而带动送料组件34整体发生以输料轴31轴心线为中心的转动运动。结合图3所示，送料组件34转动至图3所示的主轴3的左侧，第一翅片341埋没在固相物料100内，此时转动第一翅片341从而打开临时存料空腔35，部分固相物料100进入至临时存料空腔35内，再转动第一翅片341以封闭临时存料空腔35，同时也可以减小输料轴31的转动阻力。送料组件34转动至图3所示的主轴3的右侧，第二翅片342位于固液混合区域4上方，此时临时存料空腔35内的固体物料100在重力的作用下转移至靠近第二翅片342的一端，转动第二翅片342，使得固体物料100沿着第二翅片342卸料至固液混合区域4内。如此反复从而实现持续反应。
[0064]
如图5所示，所述第一翅片341远离第一转轴343的一侧和第二翅片342远离第二转轴344的一侧均设有倾斜面347，转动第一翅片341或第二翅片342可使倾斜面347贴合在输料轴31上。这样在运送固相物料100后，不会有固相物料100残留在倾斜面347上，避免第一翅片341和第二翅片342无法完全封闭临时存料空腔35的问题。
[0065]
如图5所示，所述临时存料空腔35内还设有导料凸起351，所述导料凸起351上表面为导料弧面352，所述转动一翅片341和第二翅片342的内表面为弧面，且转动一翅片341或第二翅片342可使导料弧面352与转动一翅片341或第二翅片342的内表面的弧心相重合。这样在固相物料100进入临时存料空腔35和排出临时存料空腔35的过程均能更为顺畅，提高生产效率。
[0066]
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替
代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
[0067]
尽管本文较多地使用了密封结构a、安装底座b、反应系统c、动力系统d、脱气系统e、反应筒体1、储料空间2、主轴3、固液混合区域4、液相管道5、喷头6、负压管道7、固相加料筒体8、加料口9、输料螺纹10、输料轴31、连接轴32、送料机构33、送料组件34、临时存料空腔35、固相物料100、第一翅片341、第二翅片342、第一转轴343、第二转轴344、第一开口345、第二开口346、倾斜面347、导料凸起351、导料弧面352、环本体a1、内环a2、安装空间a3、储油腔a4、受油槽a5、定位槽a6、回油凹槽a7、螺纹槽a8、密封凸棱a9、侧面a71、底面a72、外壳体a100、端盖a200、密封系统容纳腔a300、贮油环a400、填料a500、注油管a600等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。