[实用新型]一种液体硅酸钠超声波反应装置

说明书

技术领域

本实用新型属于无机硅生产技术领域，尤其涉及一种液体硅酸钠超声波反应装置。

背景技术

传统制备液体硅酸钠装置为带有机械搅拌的压力反应釜，反应原料为石英砂和液体氢氧化钠，由于此反应为非均相反应，并且石英砂在0.8-10MPa压力下，温度达到160℃以上才能与烧碱进行快速的反应，随着反应的继续，碱浓度不断降低，反应速率也同时下降，最终反应时间控制在8-12小时，石英砂反应率控制在80-90％。

现有的液体硅酸钠反应装置主要存在以下不足：

(1)反应时间长，反应效率低；

(2)石英砂相转化效率低；

(3)反应温度及反应压力高，因高压使用及高温腐蚀缩短设备使用寿命。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的不足，提供一种可缩短反应时间，提高反应效率且可延长反应釜使用寿命的液体硅酸钠超声波反应装置。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：

一种液体硅酸钠超声波反应装置，包括反应釜和设于所述反应釜顶部的超声波装置，所述反应釜内设有搅拌轴，所述超声波装置包括依次连接的超声波发生器、超声波换能器和超声波增幅器，所述超声波增幅器通过法兰连接有超声波振动棒，所述超声波振动棒伸入所述反应釜内。

作为一种改进，所述搅拌轴的底部设有桨叶。

作为进一步地改进，所述超声波振动棒呈螺旋状环绕在所述搅拌轴外。

作为一种改进，所述搅拌轴的中部和底部分别设有桨叶。

作为进一步地改进，所述超声波振动棒呈U型，所述超声波振动棒围在所述搅拌轴及所述桨叶的周围。

作为一种改进，所述反应釜的顶部还设有压力表。

超声波在非均相反应的介质中传播时，由于超声波与介质的相互作用，使介质发生物理的和化学的变化，从而产生一系列力学的、热学的、电磁学的和化学的超声效应。

超声效应对促进石英砂与烧碱反应的作用机理：

机械效应：超声波的机械作用可促石英砂在烧碱溶液中的分散，增大石英砂与烧碱的接触反应几率。

破碎效应：石英砂在超声波的作用下，其产生高频的振动并相互间产生共振，在此作用下其晶体产生破坏，并在表面产生裂纹，增大与烧碱反应接触的表面积。

空化效应：液体中的微小气泡核在超声波作用下产生振动，当声压达到一定值时，气泡将迅速膨胀，然后突然闭合，在气泡闭合时产生冲击波，这种膨胀、闭合、振荡等一系列动力学过程称超声波空化作用。超声波能量足够高时，液体烧碱中会产生空化效应，其产生的微小气泡气泡的寿命约0.1μs，它在急剧崩溃时可释放出巨大的能量，其瞬时压力可以达到几十甚至上百个大气压力，瞬间产生局部温度达到5000K，因此作用可以给反应进行提供一个强大的压力及温度，提高了烧碱的反应活性，极大程度上保证了石英砂的反应率。

热效应：由于超声波频率高，能量大，被介质吸收时能产生显著的热效应。

由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

(1)缩短了反应时间，反应时间由原来的8-12小时缩短为2-4小时，提高了生产效率。

(2)提高了石英砂的反应率及液体硅酸钠的收率，反应率由原来的80-90％提高到了95-98％，降低了消耗，节省成本。

(3)超声波的作用下，反应的初始温度降低，由原来的160℃降至100℃，并用反应放热产生的蒸汽作为加热的热源，减少了蒸汽的消耗。

(4)降低了设备操作压力及温度，延长了使用寿命。

附图说明

图1是实施例一提供的液体硅酸钠超声波反应装置的结构示意图；

图2是实施例二提供的液体硅酸钠超声波反应装置的结构示意图；

图3是实施例三提供的液体硅酸钠超声波反应装置的结构示意图；

其中：1-反应釜，2-超声波装置，3-电机，4-法兰，5-超声波振动棒，6-桨叶，7-压力表，11-搅拌轴，21-超声波发生器，22-超声波换能器，23-超声波增幅器。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例一

图1示出了本实施例提供的液体硅酸钠超声波反应装置的结构示意图，为了便于说明，本图仅提供与本实用新型有关的结构部分。