[发明专利]一种用于气相法改性纳米粉体的反应器

说明书

技术领域

本发明与一种纳米粉体材料改性的装置有关，进一步地说，是包括反应釜、电加热套、进出料口、进出气口和搅拌装置的一种气相法改性纳米粉体的反应器。

背景技术

在纳米材料的制备分级及应用过程中，为提高粉体的分散性而进行的分散处理，为提高粉体的活性及相容性而进行的活化处理，以及为提高粉体的使用功能而进行的离子复合处理，通常称为纳米材料的表面改性处理。对粉碎后的产品进行表面改性处理，属于干法改性，即将纳米粉体与改性剂加入改性设备内，在一定温度下采用机械方式进行搅拌，使其在混合过程中表面改性剂吸附或粘附于被改性粉体的表面，并在外加机械力的作用下使它们之间紧密结合，进而达到改性目的。采用该工艺所使用的改性设备主要有：高速搅拌混合机、高速捏合机、混合机、固定床、流化床、介质搅拌球磨、振动磨以及反应釜等。本发明中的反应器与固定床反应器和流化床反应器有类似之处。

固定床反应器有三种基本形式：①轴向绝热式固定床反应器。流体沿轴向自上而下流经床层，床层同外界无热交换。②径向绝热式固定床反应器。流体沿径向流过床层，可采用离心流动或向心流动，床层同外界无热交换。径向反应器与轴向反应器相比，流体流动的距离较短，流道截面积较大，流体的压力降较小。但径向反应器的结构较轴向反应器复杂。以上两种形式都属绝热反应器，适用于反应热效应不大，或反应系统能承受绝热条件下由反应热效应引起的温度变化的场合。③列管式固定床反应器。由多根反应管并联构成。管内或管间置固相物，载热体流经管间或管内进行加热或冷却，管径通常在25～50mm之间，管数可多达上万根。列管式固定床反应器适用于反应热效应较大的反应。此外，尚有由上述基本形式串联组合而成的反应器，称为多级固定床反应器，反应器之间设换热器或补充物料以调节温度，以便在接近于最佳温度条件下操作。

固定床反应器的优点是：①返混小，流体同固相可进行有效接触，当反应伴有串联副反应时可得较高选择性。②结构简单。固定床反应器的缺点是：传热差，反应放热量很大时，即使是列管式反应器也可能出现飞温（反应温度失去控制，急剧上升，超过允许范围）。

流化床反应器在现代工业中的早期应用为20世纪20年代出现的粉煤气化的温克勒炉；但现代流化反应技术的开拓，是以40年代石油催化裂化为代表的。目前，流化床反应器已在化工、石油、冶金、核工业等部门得到广泛应用。　流化床反应器的结构有两种形式：①有固体物料连续进料和出料装置，用于固相加工过程或催化剂迅速失活的流体相加工过程。②无固体物料连续进料和出料装置，用于固体颗粒性状在相当长时间内，不发生明显变化的反应过程。

与固定床反应器相比，流化床反应器的优点是：①可以实现固体物料的连续输入和输出；②流体和颗粒的运动使床层具有良好的传热性能，床层内部温度均匀，而且易于控制，特别适用于强放热反应。但另一方面，由于返混严重，可对反应器的效率和反应的选择性带来一定影响。再加上气固流化床中气泡的存在使得气固接触变差，导致气体反应得不完全。因此，通常不宜用于要求单程转化率很高的反应。此外，固体颗粒的磨损和气流中的粉尘夹带，也使流化床的应用受到一定限制。

近年来，细颗粒和高气速的湍流流化床及高速流化床均已有工业应用。在气速高于颗粒夹带速度的条件下，通过固体的循环以维持床层，由于强化了气固两相间的接触，特别有利于相际传质阻力居重要地位的情况。但另一方面由于大量的固体颗粒被气体夹带而出，需要进行分离并再循环返回床层，因此，对气固分离的要求也就很高了。

本发明用于改性纳米粉体颗粒的反应器，相对于固定床反应器来说，在反应器中，增加了由桨式搅拌器和螺带搅拌器共同组成的搅拌装置，增加传热效率，使粉体改性更加均匀；相对于流化床反应器来说，该反应器解决了流化床气固分离难的问题，反应器下端的支撑板和上层挡板均采用微孔陶瓷板，能够阻挡绝大部分的粉体留在反应器中，仅有少量粉体被改性剂带出，由外接的旋风分离器收集。间歇式反应，能够控制反应器内的温度、气固比、保证粉体改性的均一性，通过控制改性时间，可以控制改性剂的包覆厚度和改性效果。

发明内容

本发明提供一种用于气相法改性纳米粉体的反应器，用以解决现有纳米粉体改性的不均匀，改性纳米粉体的不可控性问题。

一种用于气相法改性纳米粉体的反应器，包括上层挡板、下层支撑板和搅拌装置；

所述上层挡板是高温微孔陶瓷板结构，其孔径：10~200 μm；开孔率：30~50 % ；透气率≦ 2.5 m³/m²·h；耐热温度：800°C；