氧化反应装置及其用图
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于化学反应的装置，尤其涉及一种氧化反应装置，以及在铁的 氧化物制取和生产中的应用。
【背景技术】
[0002] 氧化铁是一种重要的铁的氧化物，其作为催化剂用于油漆、油墨和橡胶等工业中， 还广泛用于油漆、橡胶、塑料化妆品、建筑精磨材料、精密五金仪器、光学玻璃、搪瓷、文教用 品、皮革、磁性合金和高级合金钢的着色，作为颜料用于油漆、橡胶、塑料和建筑等的着色， 以及玻璃、宝石和金属等材料的抛光剂等。
[0003] 多种方法可以制取铁的氧化物，较常见的如：铁皮与硫酸生成的硫酸亚铁经氧化 还原反应制取。根据铁的氧化物的晶胞结构的差异，常见的有铁黑、铁黄和铁红等几种，这 些不同颜色的铁的氧化物由生产中的晶种决定。
[0004] 中国发明专利ZL03128113. 3公开了一种以铁粉还原法生产有机产品同步生产氧 化铁黑的方法，将铁粉、反应介质、水投入到还原反应罐中，用蒸汽加热活化0. 5小时-1小 时，反应温度为50°C-95°C，反应压力为常压，搅拌转速为60转/分钟-12转/分钟，还原 反应罐中PH值为5-8,反应过程连续滴加有机原料，并间断补充铁粉、反应介质和水，始终 维持有机原料、铁粉、反应介质、水的重量配比为I: 0.5-1. 5 : 0.01-0. 1 : 2-5,有机产 品、铁泥的悬浮物从还原反应罐出料口连续出料；将反应生成的悬浮物经过滤、洗涤、筛分、 过滤和干燥等制得。
[0005] 中国发明专利ZL201110008756. 7公开了一种高纯氧化铁黑颜料及其生产方法， 采用硫酸亚铁和氢氧化钠在氧化桶内进行反应。在碱性条件下，生成氢氧化亚铁溶胶，通入 蒸汽升温进行反应，达到规定温度后，通入空气进行氧化，反应一定时间后即可制得所需高 纯氧化铁黑。
[0006] 中国发明专利ZL201110062503. 8公开了一种利用硝酰氯尾气制备氧化铁红颜料 的方法，采用氯代硝基苯高温氯化生产过程中的尾气，与铁粉进行硝基还原反应后产生的 铁泥混合，通入蒸汽加热90~KKTC，同时搅拌使化工铁泥溶解，跟踪测定溶液中Fe3+的含 量和铁泥的加入量使溶液中Fe3+含量达到110~130g/L后，过滤，滤液加氨水调pH值为 6~9,使三价铁生成氢氧化铁，离心分离，取固体加热至105°C~115°C，制得氧化铁红颜 料。
[0007] 上述制取铁的氧化物方法其反应规模较小，反应容器的容积难以扩大，出料后反 应容器底部废料较多，需要人工进入反应容器内进行清理。底部的废料由于无法与空气充 分接触反应不完全，造成物料的损耗与浪费。
[0008] 中国实用新型专利ZL200920212985. 9公开了一种用于制备氧化铁的氧化桶，其 包括桶状的桶体、铁皮入口、晶种入口、水入口、硫酸亚铁入口、蒸汽入口、空气入口和出料 口、截头锥体和设有小孔的中间隔板，截头锥体的大端与桶体的下端相连接，铁皮入口设置 在桶体顶部，晶种入口、水入口和硫酸亚铁入口分别设置在桶体的上部，蒸汽入口设置在截 头锥体的下部，空气入口和出料口分别设置在截头锥体的底部。本实用新型用于制备氧化 铁的氧化桶，出料彻底，不需进入清理垃圾，降低劳动强度、改善现场状况，减少产品损耗， 并且直接从底部进气（汽），便于管道维护，并且结合锥形底，沉积的铁皮滑落到底后再被 空气吹起来继续参与反应，可以提高原料利用率。
[0009] 中国实用新型专利ZL201020656765. 8公开了一种制备硝酸亚铁溶液的液固相转 移反应器，包括密闭的壳体、内筒、分隔板、循环出口、物料入口、酸入口和物料出口，酸入口 的位置在壳体和内筒之间，壳体由圆柱段和锥体段连接构成，分隔板设在圆柱段下部，内筒 固定在分隔板上，内筒底部的分隔板上设有分布孔，物料入口设在圆柱段的上部，循环出口 设置分隔板上方的壳体上，物料出口设在锥体段底部。该反应器采用外循环均质反应，能够 避免返混，能够减少高价铁的及氮氧化物等副产物生成，无料渣铁肩沉积，容量自适应溢流 调节，便于控制体系温度，产品纯度高，无废气排放，同时缩短了反应时间。
[0010] 中国发明专利申请201310632149. 7公开了一种制备氧化铁黄的装置，包括第一 进样装置、第二进样装置、进气装置、反应容器、加热装置和PH值调节装置。反应容器的进 口与第一进样装置出口、第二进样装置出口和进气装置出口相连，碱室出口与所述第二进 样装置进口相连的双极膜电渗析装置。利用双极膜电渗析装置产生的碱液作为碱性中和 剂，调节制备氧化铁黄过程中反应溶液的PH值，有效地降低了生产氧化铁黄的成本，同时 本发明还有效地处理了制备氧化铁黄过程中产生的无机盐废液，实现了资源的回收和再利 用。
[0011] 因此，目前已公开的各种反应装置仍难以满足用于铁的氧化物制取的经济性要 求，尤其是大规模生产中成本仍处于较高水平，有必要继续探索和完善制取铁的氧化物的 技术方案。
【发明内容】
[0012] 本发明的一个目的在于提供一种氧化反应装置，提高氧化反应的效率，提高经济 效益。
[0013] 本发明的另一个目的在于提供一种氧化反应装置，便于生产中对大体积和重量物 料的投入，利于在大规模生产中应用，减少人工作业，提高生产的安全性。
[0014] 本发明的再一个目的在于提供一种氧化反应装置，使得氧化反应体系的均一性得 到改善，提高反应效率，增加反应产率。
[0015] 本发明的又一个目的在于提供一种氧化反应装置，将其用于铁的氧化物的制取和 大规模生产。
[0016] 本发明提供的一种氧化反应装置，包括
[0017] 反应区，包括第一容腔、投料口和盖体，盖体盖于投料口；
[0018] 气液分布区，设于反应区之下，包括第二容腔、集气室、1个以上气体分布管和通气 口；第二容腔与第一容腔连通，集气室设于第二容腔内，各个气体分布管的一端布置于集气 室的周沿，通气口置于集气室之下（如：但不仅限于第二容腔的底部）；
[0019] 物料支撑件，用于支撑第一容腔内的反应物，置于反应区的底端；优先选择的物料 支撑件为板状，其上设有若干通孔，不仅使第一容腔和第二容腔相连通，还显著增加了第二 容腔内的气体和液体向第一容腔运动的物质量，增加气液与反应物的接触，促进反应体系 物料、温度和气液的均一分布，提高反应效率，增加物料的利用率和产品的产率。
[0020] 本发明的氧化反应装置，气体分布管的数量为2件-15件，如：但不仅限于2、3、4、 5、6、7、8、9、10、11、12、13、14和15。其计数方式为自与集气室相连接处向外周延伸的部分 计为1件。若气体分布管于集气室穿设而过，其两端置于集气室外周的两侧，则计为2件。
[0021] 各个气体分布管上均至少设有1个气孔，自与集气室相连接的一端向外周延伸的 方向上，所设置的气孔的总面积越大，如：气孔的周长增长或气孔的数量增加。调整各个气 体分布管与集气室相连通处的开口面积，可以提高气体分布的均一性。
[0022] 为便于投入体积大且重量重的铁皮等反应物，同时保证氧化反应装置的密封性 能，本发明的氧化反应装置还包括密封机构，分别设于盖体和投料口处，如：但不仅限于密 封垫、O形圈和回形结构等。为便于投入体积大且重量重的铁皮等反应物，同时保证氧化反 应装置的密封性能，在投料口开口处的器壁上开设密封槽体（如：但不仅限于U型），包括 第一槽体侧壁和第二槽体侧壁，第一槽体侧壁与开口的距离大于第二槽体侧壁与开口的距 离，在密封槽体内还盛有液体；盖体的径向外缘至少延及或覆盖第二槽体侧壁。
[0023] 优先选择的，盖体上设置密封件，如：但不仅限于榫接件、四周封闭的立板和四周 封闭的插接件等。密封件置于密封槽体，并与第一槽体侧壁和第二槽体侧壁分别形成第一 腔室和第二腔室，第一腔室和第二腔室相通。第一腔室的体积大于或等于第二腔室的体积 而能取得更佳的液密封效果。
[0024] 本发明的氧化反应装置，还包括气液分布器，置于各个气体分布管的上方。优先选 择板状形态。
[0025] -种本发明气液分布器的实施方式，为板状，其上设有若干液体分