本發(fā)明涉及一種反應(yīng)器，特別地，涉及一種通過二氧化碳法生產(chǎn)白炭黑的反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
二氧化碳法生產(chǎn)的白炭黑(即，沉淀二氧化硅產(chǎn)品)是一種新的白炭黑生產(chǎn)工藝。采用純度較高的二氧化碳?xì)怏w和水玻璃進(jìn)行反應(yīng)，并通過蒸汽加熱升溫來生產(chǎn)各種不同型號(hào)的白炭黑。目前一噸白炭黑需要消耗約1.2噸水玻璃，一般生產(chǎn)過程中消耗的是濃度為25～35％的液體硅酸鈉。
二氧化碳法生產(chǎn)二氧化硅的反應(yīng)器一般為攪拌鼓泡釜式反應(yīng)器，二氧化碳和水玻璃之間為氣液相反應(yīng)，通過攪拌器將反應(yīng)物混合均勻。但是如果反應(yīng)器中二氧化碳?xì)怏w分布不均，會(huì)影響最終的產(chǎn)品品質(zhì)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)相關(guān)技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種可以使待反應(yīng)物進(jìn)行充分反應(yīng)的反應(yīng)器。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種反應(yīng)器，包括：設(shè)置在反應(yīng)器的罐體內(nèi)部的氣體分布器，氣體分布器位于罐體底部并與罐體的內(nèi)部底壁相間隔，其中，氣體分布器的氣體進(jìn)口設(shè)置于罐體的側(cè)壁處。
根據(jù)本發(fā)明，反應(yīng)器還包括：伸入罐體的攪拌軸，其中，攪拌軸劃分成連接軸段和位于罐體內(nèi)部的攪拌軸段，連接軸段連接有電動(dòng)機(jī)，攪拌軸段固定有攪拌葉片。
根據(jù)本發(fā)明，氣體分布器表面開設(shè)有氣孔，氣孔朝向罐體的內(nèi)部底壁。
根據(jù)本發(fā)明，反應(yīng)器還包括：夾套，夾套為由第一套部和第二套部構(gòu)成的整體件，其中，第一套部包覆罐體的外部底壁，第二套部包覆罐體的外周壁，其中，夾套的載熱介質(zhì)進(jìn)口開設(shè)于第一套部，夾套的載熱介質(zhì)出口開設(shè)于第二套部。
根據(jù)本發(fā)明，罐體與夾套之間的空間設(shè)置有螺旋導(dǎo)流板，其中，螺旋導(dǎo)流板沿相反于攪拌軸的旋轉(zhuǎn)方向螺旋盤繞于上述空間中，并將載熱介質(zhì)進(jìn)口與載熱介質(zhì)出口連通。
根據(jù)本發(fā)明，罐體頂部開設(shè)有進(jìn)料口，罐體的外部底壁開設(shè)有出料口。
根據(jù)本發(fā)明，罐體的頂部還開設(shè)有排氣口。
根據(jù)本發(fā)明，攪拌軸的連接軸段和攪拌軸段通過聯(lián)軸器相連接。
根據(jù)本發(fā)明，電動(dòng)機(jī)與攪拌軸的連接軸段之間還連接有減速機(jī)。
根據(jù)本發(fā)明，減速機(jī)通過機(jī)架固定于罐體的外側(cè)頂部，其中，機(jī)架與罐體的外側(cè)頂部之間設(shè)置有密封件，攪拌軸的連接軸段從外部貫穿密封件伸入罐體。
本發(fā)明的有益技術(shù)效果在于：
(1)在本發(fā)明的反應(yīng)器中，由于其罐體內(nèi)部底部設(shè)置有氣體分布器，氣體分布器可以將諸如二氧化碳的氣體注入至罐體中，以與罐體中的反應(yīng)液進(jìn)行充分反應(yīng)和混合，從而可以制得品質(zhì)更高的白炭黑產(chǎn)品。
(2)進(jìn)一步，在氣體分布器對(duì)反應(yīng)器中進(jìn)行注氣以促進(jìn)反應(yīng)器中待反應(yīng)物反應(yīng)的同時(shí)，罐體內(nèi)部的攪拌軸帶動(dòng)攪拌葉片在對(duì)待反應(yīng)物進(jìn)行攪拌，因此可以使得待反應(yīng)物混合更加均勻，進(jìn)一步促進(jìn)了二氧化碳?xì)怏w和罐體中反應(yīng)液的充分反應(yīng)。
(3)此外，氣體分布器表面開設(shè)的氣孔朝向罐體的內(nèi)部底壁，在反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，反應(yīng)液的流向是從罐體頂部進(jìn)入然后流至罐體底部，經(jīng)攪拌葉片攪拌后再從罐體底部回流至罐體頂部。即，反應(yīng)液在罐體中是以一種沿?cái)嚢栎S軸向流動(dòng)的方式與二氧化碳反應(yīng)。所以氣體分布器開設(shè)的氣孔方向是與反應(yīng)液的流向一致的，因此增加了反應(yīng)器中待反應(yīng)物濃度的均一性，即，反應(yīng)液與二氧化碳以接近全混流的狀態(tài)在反應(yīng)器中反應(yīng)，可以進(jìn)一步提高白炭黑產(chǎn)品的品質(zhì)。
(4)另外，反應(yīng)器罐體的外部底壁和外周壁包覆有夾套，夾套內(nèi)可以注入諸如蒸汽或?qū)嵊偷妮d熱介質(zhì)，從而對(duì)整個(gè)罐體進(jìn)行加熱升溫。這種整體包覆罐體外部的夾套結(jié)構(gòu)加熱升溫效果更好，可以促進(jìn)反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)。
附圖說明
圖1是本發(fā)明反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)參照附圖描述本發(fā)明的反應(yīng)器。圖1示出的是反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖，其包括設(shè)置在反應(yīng)器罐體8內(nèi)部的氣體分布器17，氣體分布器17位于罐體8底部并與罐體8的內(nèi)部底壁相間隔。另外，氣體分布器17的氣體進(jìn)口21設(shè)置于罐體8的側(cè)壁處。進(jìn)一步，氣體分布器17可以將諸如二氧化碳的氣體注入至罐體8中，以與罐體8中的反應(yīng)液進(jìn)行充分反應(yīng)和混合，從而可以制得品質(zhì)更高的白炭黑產(chǎn)品。
繼續(xù)參照?qǐng)D1，本發(fā)明的反應(yīng)器還包括伸入罐體8的攪拌軸10，攪拌軸10被劃分成連接軸段和位于罐體8內(nèi)部的攪拌軸段。其中，連接軸段連接有電動(dòng)機(jī)1，攪拌軸段固定有攪拌葉片15。
在氣體分布器17對(duì)反應(yīng)器中進(jìn)行注氣以促進(jìn)反應(yīng)器中待反應(yīng)物(例如可以是二氧化碳?xì)怏w和作為反應(yīng)液的液體硅酸鈉)反應(yīng)的同時(shí)，罐體8內(nèi)部的攪拌軸10帶動(dòng)攪拌葉片15在對(duì)待反應(yīng)物進(jìn)行攪拌，因此可以使得待反應(yīng)物混合更加均勻，進(jìn)一步促進(jìn)了諸如二氧化碳?xì)怏w和罐體中反應(yīng)液的充分反應(yīng)。
更具體地，氣體分布器17的表面還開設(shè)有用于使得沖入氣體分布器17的二氧化碳?xì)怏w排放至罐體8內(nèi)的氣孔，氣孔朝向罐體8的內(nèi)部底壁開設(shè)。
在反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，反應(yīng)液的流向是從罐體8頂部進(jìn)入然后流至罐體8底部，經(jīng)攪拌葉片15攪拌后再從罐體8底部回流至罐體8頂部。即，反應(yīng)液在罐體8中是以一種沿?cái)嚢栎S10軸向流動(dòng)的方式與二氧化碳反應(yīng)。所以氣體分布器17開設(shè)的氣孔方向是與反應(yīng)液的流向一致的，因此增加了反應(yīng)器中待反應(yīng)物濃度的均一性，即，反應(yīng)液與二氧化碳以接近全混流的狀態(tài)在反應(yīng)器中反應(yīng)，可以進(jìn)一步提高白炭黑產(chǎn)品的品質(zhì)。優(yōu)選地，氣體分布器17與最下部的攪拌葉片15之間的距離，為該最下部的攪拌葉片15與罐體8內(nèi)部底壁之間距離的1/4～1/3。在此距離范圍內(nèi)時(shí)，反應(yīng)器中待反應(yīng)物濃度的均一性最佳。當(dāng)然應(yīng)當(dāng)理解，以上距離的范圍可以根據(jù)具體使用情況而定，本發(fā)明不局限于此。
進(jìn)一步，反應(yīng)器還包括夾套11，夾套11為由第一套部和第二套部構(gòu)成的整體件。其中，第一套部包覆罐體8的外部底壁，第二套部包覆罐體8的外周壁。而夾套11的載熱介質(zhì)進(jìn)口20可以開設(shè)于第一套部，載熱介質(zhì)出口12可以開設(shè)于第二套部。換句話說，夾套11的載熱介質(zhì)進(jìn)口20位于罐體8的外部底壁，而夾套11的載熱介質(zhì)出口12位于罐體8的外周壁。
在具體使用中時(shí)，可以由夾套11的載熱介質(zhì)進(jìn)口20注入諸如蒸汽或?qū)嵊偷妮d熱介質(zhì)，從而對(duì)整個(gè)罐體8進(jìn)行加熱升溫。這種整體包覆罐體8外部的夾套11的結(jié)構(gòu)加熱升溫效果更好，可以促進(jìn)反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)。
此外，在罐體8與夾套11之間的空間內(nèi)還可以設(shè)有螺旋導(dǎo)流板14，其沿相反于攪拌軸10的旋轉(zhuǎn)方向L螺旋盤繞于上述空間中，即，螺旋導(dǎo)流板14沿方向M盤繞于上述空間中，并且將載熱介質(zhì)進(jìn)口20和載熱介質(zhì)出口12連通。
繼續(xù)參照?qǐng)D1，罐體8的頂部開設(shè)有用于注入反應(yīng)液的進(jìn)料口6，罐體8外部底壁開設(shè)有用于輸出所制得的白炭黑產(chǎn)品的出料口19。另外，罐體8頂部還可以開設(shè)排氣口7，在罐體8中未反應(yīng)的二氧化碳剩余氣體可以從排氣口7排出并收集，然后進(jìn)一步提純后可以再次注入氣體進(jìn)口21以進(jìn)行重復(fù)利用。
可選地，攪拌軸10的連接軸段和攪拌軸段之間可以通過聯(lián)軸器9相連接。而電動(dòng)機(jī)1和攪拌軸10的連接軸段之間還可以連接有減速機(jī)2。更具體地，減速機(jī)2可以通過機(jī)架3固定于罐體8的外側(cè)頂部，而機(jī)架3與罐體8的外側(cè)頂部之間可以設(shè)置有密封件5。攪拌軸10的連接軸段可以從外部貫穿密封件5并伸入罐體8內(nèi)。
在圖1所示的反應(yīng)器中，罐體8的外側(cè)頂部還可以設(shè)置人孔4，操作員可以從該人孔4對(duì)反應(yīng)器內(nèi)部進(jìn)行監(jiān)控和檢修。另外，罐體8的內(nèi)部側(cè)壁還可以固定有擋板13，擋板13可以對(duì)在罐體8中進(jìn)行反應(yīng)的待反應(yīng)物進(jìn)行阻擋和導(dǎo)流，以使待反應(yīng)物在罐體8中流速更加平穩(wěn)，并且流向更加穩(wěn)定，從而使待反應(yīng)物在罐體8中實(shí)現(xiàn)充分反應(yīng)。
舉例而言在具體使用中，反應(yīng)開始時(shí)首先將一定量的25～35％的液體硅酸鈉由進(jìn)料口6注入到反應(yīng)器的罐體8中，然后打開反應(yīng)器的攪拌葉片15。此時(shí)，由載熱介質(zhì)進(jìn)口20注入蒸汽或?qū)嵊蛠韺?duì)整個(gè)反應(yīng)器進(jìn)行加熱升溫。需要指出的是，在一個(gè)可選的實(shí)施例中，除了利用夾套11來對(duì)反應(yīng)器進(jìn)行加熱，還可以在罐體8的內(nèi)部底部再加設(shè)一個(gè)氣體分布器，利用該氣體分布器可以向罐體8內(nèi)通入用于加熱的蒸汽從而來對(duì)反應(yīng)器加熱。當(dāng)然應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)反應(yīng)器進(jìn)行加熱的方式可以根據(jù)具體使用情況而定，本發(fā)明并不局限于此。
當(dāng)反應(yīng)器加熱至72℃～80℃(優(yōu)選為74℃～78℃)時(shí)，將純度40％以上的二氧化碳?xì)怏w引入反應(yīng)器中，二氧化碳?xì)怏w通過氣體分布器11形成大量細(xì)小氣泡，并由氣孔排入罐體8，在攪拌葉片15的強(qiáng)制攪拌作用下，細(xì)小氣泡會(huì)被打碎成更為細(xì)小的氣泡，通過這種方式二氧化碳?xì)馀莺鸵后w硅酸鈉之間的接觸面積更大，從而使得反應(yīng)更均一、快速。然后，在反應(yīng)器中發(fā)生如下反應(yīng)：
nSiO 2×Na 2O+CO 2＝nSiO 2↓+Na 2CO 3
反應(yīng)后的白炭黑成品從出料口19排出，在罐體8中未反應(yīng)的二氧化碳剩余氣體可以從排氣口7排出并收集，然后進(jìn)一步提純后可以再次注入氣體進(jìn)口21以進(jìn)行重復(fù)利用。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。