[发明专利]一种用于液固两相连续反应及在线分离的反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于化工生产过程中连续运行的在线分离的液固两相反应器，特别是水热、结晶、除杂等化学过程中使用的反应器，属于化工设备技术领域。 

背景技术

化工生产中，有一类液固反应不仅需要保证反应物料足够的停留时间，避免返混造成反应液停留时间分布较宽，而且产物处于亚稳态，还要避免体系压力、温度变化可能导致产物物相发生变化。如采用多级反应釜串联水热法制备高分散氢氧化镁，由于水热时间分布的影响，造成氢氧化镁粒度分布较宽，粒度分布图上会出现多个分布峰，影响产物性能。再比如硫酸钙存在多种晶态水合物，且随着温度变化，晶相连带其形貌会发生转变。在0-90℃时，稳定相为α或β相二水硫酸钙,100-140℃则二水硫酸钙将转化为半水硫酸钙，150℃以上，半水硫酸钙将转化为无水硫酸钙。因此，水热法生产β相半水硫酸钙晶须时，不适合将产物混合液降至室温后再进行过滤分离，而要求尽可能实现在线分离，并尽快送去干燥，以减少产物物相转化比例。同时，在线分离可有效利用高温情况下物料本身的压力和较低粘度，实现快速分离，母液循环，达到节能减排的目的。 

从技术经济性角度看，目前不少化工产品由于生产成本高，严重限制了其市场应用领域的拓展。比如目前我国工业废石膏(包括脱硫石膏、磷石膏、氟石膏等)每年新增排放量超过1亿吨，保有量超过3亿吨，实现工业废石膏规模化循环利用是一个迫在眉睫的工作。水热处理生产硫酸钙晶须是一条不错的途径，但目前多采用间歇式水热反应-常压过滤分离工艺，一方面，间歇式生产周期长，人工劳动强度大，生产能力小，难以实现自动化操作，在目前人工成本不断提高背景下，生产成本较高；另一方面，间歇操作，余热回收、废水循环等效率大大降低，不利于实现节能减排。因而造成硫酸钙晶须生产单耗多在5000元以上，售价多在8000元/吨以上，令下游使用厂家望而却步，限制了应用市场的拓展。更为重要的是，产品在分离过程中物相变化导致晶须大量断裂转变成二水硫酸钙，对晶须性能造成较大不利影响，后续作为纸张、塑料、橡胶补强添加剂或功能材料原料等使用时，产品性能大打折扣。这已成为当前水热法在工业废石膏综合处理方面难以规模化应用重要原因之一。 

工程技术和研究人员在改进上述类型液固反应装备方面做了大量工作，在连续化运行、减少产物物相转化、降低能耗、在线分离等方面取得一定进展。CN202087316U提出，将多个水热反应釜串联使用，以此实现连续反应的目的，但是此方法普遍存在反应产物停留时间分布较宽的问题；CN201634424采用管式反应器，连续运行，反应料液以平推流形式前进，减少了物料返混。但是此方法难以连续化生产，多为间歇操作；CN103608099A采用反应器外部 加热方式，反应液在反应器与加热器之间循环流动，提高了反应器操作安全性和稳定性，但此方法反应液大部分直接循环，以保证反应停留时间，会造成反应液停留时间分布较宽；后续分离采用常规方法，不适用产物为热敏性产物的反应。因此，现有技术在实现液固相连续反应与在线分离有机耦合方面仍有较大改进空间。 

发明内容

本发明的目的是针对现有的液固反应器不能同时满足足够停留时间、停留时间分布窄、在线分离以及连续化、大型化的处理要求，提出一种用于液固两相连续反应及在线分离的反应器。 

本发明的技术方案如下： 

一种用于液固两相连续反应及在线分离的反应器，其特征在于：该反应器分为上下两个部分，上部为折流式连续反应器，下部为在线分离器；该反应器含有反应器筒体、动导流片和静导流片、原料进口和循环液进口，在所述反应器筒体内设有一根上下贯通的旋转轴，该旋转轴由电机驱动，通过轴承和密封件固定在反应器筒体上；所述动导流片为圆盘形，通过中心孔固定在旋转轴上，外沿安装有搅拌桨叶；静导流片为圆环形，外沿固定在反应器筒体上，中心孔与旋转轴留有空间；多级动导流片和静导流片交替安装，共同形成反应液折流通道；所述的在线分离器含有滤液箱、锥形滤网和锥形螺旋，锥形螺旋设置在锥形滤网内并固定在旋转轴上；锥形滤网固定在滤液箱上；在滤液箱下部设有循环母液出口，在滤网内侧的锥形螺旋下面设置滤饼出料口。 

上述技术方案中，所述的动导流片与静导流片之间的垂直距离为10-100毫米；动导流片与静导流片向下倾斜，与水平面成0-45°夹角； 

本发明的技术特征还在于：所述每块动导流片外沿装有搅拌桨叶为2-16片，搅拌浆叶均匀分布在动导流片外沿，与水平面夹角0-45°。 

本发明的又一技术特征在于：所述的旋转轴每间隔2-3米加装支撑装置。