CN208218406U - 一种适用于氟化钙制备氟化氢的反应装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种适用于氟化钙制备氟化氢的反应装置，反应器以及热能装置；所述反应器是全密封的直立式中空结构；在所述反应器的顶部设置有第一物料进口和气体出口，底部设置有物料输出口；在所述反应器内还设有搅拌器和承料装置；所述热能装置用于给所述承料装置提供热能；所述热能装置包括热介质输入管和热介质输出管；所述承料装置的底面设置有封闭结构的传热层；所述热介质输入管和热介质输出管分别与所述传热层连通。本实用新型设备传热面积更大并且传热效果更好；节省能耗；在同等产能时，节省了电力消耗。适合氟化钙细粉生产氟化氢；进入反应器内不会产生扬尘，氟化氢气体是穿过湿粉后送出反应器，不会带走粉尘。

Description

一种适用于氟化钙制备氟化氢的反应装置

技术领域

本实用新型涉及氟化氢的制备装置技术领域，尤其是涉及一种适用于氟化钙制备氟化氢的反应装置。

背景技术

氟化氢(Hydrogen Fluoride)，化学分子式为HF，分子量20.01，易溶于水、乙醇。无水氟化氢(简称AHF)低温或压力下为无色透明液体，沸点19.4℃，熔点-83.37℃，密度1.008g/cm³(水＝1)。在室温和常温下极易挥发成白色烟雾。它的化学性质极活泼，能与碱、金属、氧化物以及硅酸盐等反应。氟化氢是现代氟化工的基础，是制取元素氟、各种氟致冷剂、含氟新材料、无机氟化盐、各种有机氟化物等的最基本原料。

工业生产中生产氟化氢的方法有硫酸法：将干燥后的萤石粉和硫酸按配比 1：(1.2～1.3)混合，送入回转式反应炉内进行反应，炉内气相温度控制在 280℃±50℃。反应后的气体进入粗馏塔，除去气体中的硫酸、水分和萤石粉，制备出粗氟化氢气体。粗氟化氢气体再经脱气塔冷凝为液态，然后进入精馏塔精馏。精制后的氟化氢用水吸收，即得氢氟酸产品。

传统氟化钙制备氟化氢的过程中对氟化钙粉的细度有较严格的要求，由于在反应炉中扬尘，过细的氟化钙粉会随着氟化氢气体一起离开反应器，进入后续处理系统，造成后续工艺管道、洗涤塔和冷凝器等设备的堵塞。这一问题一直限制着超细氟化钙作为原料制备氢氟酸。然而随着循环经济的发展，从氟化钙污泥中提取的氟化钙粉、有色金属尾矿提取的氟化钙粉等均为超细氟化钙，如何让超细氟化钙进入氢氟酸生产系统是目前氢氟酸生产技术亟待解决的问题。

因此，有必要研发一种新的适用于氟化钙制备氟化氢的反应装置。

实用新型内容

本实用新型提供一种新的适用于氟化钙制备氟化氢的反应装置。

本实用新型还提供了一种适用于氟化钙细粉制备氟化氢的反应装置，以解决现有技术中的氟化钙细粉容易造成回转式反应炉及后续工艺管道设备的堵塞的问题。

本实用新型所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种适用于氟化钙制备氟化氢的反应装置，包括：反应器以及热能装置；

所述反应器是全密封的直立式中空结构；在所述反应器的顶部设置有第一物料进口和气体出口，底部设置有物料输出口；在所述反应器内还设有搅拌器和承料装置；

所述热能装置用于给所述承料装置提供热能；所述热能装置包括热介质输入管和热介质输出管；所述承料装置的底面设置有封闭结构的传热层；所述热介质输入管和热介质输出管分别与所述传热层连通。

作为优选的技术方案，还包括进料器，所述进料器设置在所述反应器的上部，并与所述第一物料进口相连通；所述进料器包括进料器本体，在所述进料器本体的一端设有第二物料进口和第三物料进口，另一端与所述第一物料进口相连通，在所述进料器本体内设有混料装置。

作为优选的技术方案，所述混料装置为螺旋式混料器或桨叶式混料器。在混料过程中，发生部分的化学反应。

作为优选的技术方案，所述搅拌器包括转动轴、设置在所述转动轴上的刮料板，所述刮料板为多组，位于所述承料装置上方，并以自重形式与所述承料装置接触，所述承料装置固定在外支撑架上，在承料装置上设有下料口，上层承料装置上的物料受所述刮料板推动可下到下层承料装置或从所述反应装置出料；所述转动轴为竖直安装，所述刮料板沿着所述转动轴的垂直方向安装。

作为优选的技术方案，所述刮料板沿着所述转动轴的竖直方向等间距的分布。

作为优选的技术方案，所述承料装置的直径与所述反应器的内径相匹配；所述反应器设有的承料装置的数量为2～50个。

作为优选的技术方案，在所述反应器的外部设有夹套，所述夹套上设有热介质第二输入口和热介质第二输出口。

作为优选的技术方案，所述热能装置的热介质包括热空气、导热油、蒸汽、熔盐中的任意一种介质。

作为优选的技术方案，所述承料装置的直径与所述反应器的内径相匹配。

作为优选的技术方案，所述热能装置的热介质输入管和热介质输出管分别与装置以外的供热系统相连，以保证反应所需的热能。

作为优选的技术方案，所述气体出口通过管路与负压装置相连接，在工艺过程中，所述反应器内始终处于微负压，以实现在负压状态下更好的回收氟化氢气体。

作为优选的技术方案，所述反应器采用拼接的方式组装；所述承料装置采用拼接的方式组装。

作为优选的技术方案，所述反应器直径为1米～10米；高度5米～60米。

作为优选的技术方案，在所述夹套的外侧还设有保温层，以减少热能的损失。

本实用新型具有的有益效果是：

1)本实用新型的一个技术方案，通过承料装置的底面设置有的封闭结构传热层，传热面积更大并且传热效果更好；保温效果更好；节省能耗；在同等产能时，转动装置功率大大低于现有技术的回转反应炉，节省了电力消耗。

2)本实用新型的另一个技术方案适合氟化钙细粉生产氟化氢；尤其适用于从氟化钙污泥中提取的氟化钙粉、有色金属尾矿提取的氟化钙粉的利用，在进料器中预混成“湿粉”后，进入反应器内不会产生扬尘，氟化氢气体是穿过湿粉后送出反应器，不会带走粉尘。

3)由于氟化氢气体不携带粉尘，对氟化氢气体的后续净化处理更有利，洗涤塔不会堵塞，洗涤酸中悬浮物和沉淀物减少，可以延长酸泵寿命。

4)本实用新型中的热介质选择性更广，本技术的热介质可以是高温热风，也可以是高温蒸汽、导热油、熔盐等。

5)反应装置是静置的，方便拼接；承料装置也是静置的，也可以拼接；因此可以把反应装置的直径做到很大，单套装置的产能就可以很大。在同等产能的情况下，现有技术可能需要2套或更多套装置，而本技术只要一套装置，可以大大节省投资。由于可以拼接，因此设备的制造、运输和安装都更简单方便了，使得反应装置的直径可以在1米～10米内选择；高度在5米～60 米内选择。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方案或现有技术中的技术方案，下面将对实施方案或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施方案，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型：一种适用于氟化钙制备氟化氢的反应装置的第一种结构示意图；

图2为本实用新型：一种适用于氟化钙制备氟化氢的反应装置的第二种结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

实施例1

参照图1所示，一种适用于氟化钙制备氟化氢的反应装置，包括反应器1 以及热能装置。其中反应器1是全密封的直立式中空结构，本实施例中的反应器是立式的圆筒结构。在反应器1的顶部设置有第一物料进口11和气体出口12，底部设置有物料输出口13，即硫酸钙出口。在反应器1内还设有搅拌器15和承料装置153。热能装置用于给承料装置153提供热能。该热能装置包括热介质输入管143和热介质输出管144；承料装置153的底面设置有封闭结构的传热层155，热介质输入管143和热介质输出管144分别与传热层155 连通，使得物料在适宜的温度下进行反应。该种方式，使得传热面积更大，传热效果更好，节省能耗。并且热介质的选择范围更广泛，比如可以使用包括热空气、导热油、蒸汽、熔盐中的任意一种介质。而现有技术中只能是高温热风技术，限制了应用范围。热介质输入管143和热介质输出管144分别与装置以外的供热系统相连，以保证反应所需的热能。

为了解决现有的设备难以将超细氟化钙作为原料制备氟化氢的缺陷，本实施例中还包括进料器2。该进料器2包括进料器本体21，在进料器本体21 的一端设有第二物料进口22(即氟化钙粉进口)和第三物料进口23(即硫酸进口)，另一端与第一物料进口11相连通，在进料器本体21内设有混料装置 24。其中混料装置24可以选用螺旋式混料器或桨叶式混料器，本实施例中混料装置24为螺旋式混料器，采用螺旋式混料器，使得混料均匀。该进料器2 设置在反应器1的上部，并与反应器1的第一物料进口11相连通。原料通过进料器2，在混料过程中，发生部分的化学反应。

本实施列中的搅拌器15包括转动轴151和刮料板152。刮料板152固定在转动轴151上，位于承料装置153上方，并以自重形式与承料装置153接触。该承料装置153固定在外支撑架(图中未示出)上，在承料装置153上设有下料口154，上层承料装置153上的物料受刮料板152推动可下到下层承料装置153，最终通过反应器1的物料输出口13，把硫酸钙卸出反应器1。该转动轴151为竖直安装，刮料板152沿着转动轴151的垂直方向安装。上述的刮料板根据需要设置为多组，并且沿着转动轴151的竖直方向等间距的分布。

本实施例中的承料装置153的直径与反应器1的内径相匹配，可以稍小于反应器1的内径；所述反应器设有的承料装置的数量为2-50个。

为了使得反应器1内始终处于微负压状态，气体出口12通过管路与负压装置(图中未示出)相连接，在工艺过程中，反应器1内始终处于微负压，以实现在负压状态下更好的回收氟化氢气体。

上述反应装置是静置的，因此方便拼接；承料装置也是静置的，也可以拼接；因此可以把反应装置的直径做到很大，单套装置的产能就可以很大。在同等产能的情况下，现有技术可能需要2套或更多套装置，而本技术只要一套装置，可以大大节省投资。由于可以拼接，因此设备的制造、运输和安装都更简单方便了，使得反应装置的可以在直径为1米～10米内选择；高度在 5米～60米内选择。而现有技术的回转炉，直径达到3.8米时，总重高达几百吨；制造、运输、安装都需要专用的设备和车辆；而且，受运输尺寸的限制，已不可能再提高回转炉直径，回转炉的结构也决定了装置不可能进行拼接，也就是说，回转炉这种形式的反应装置，已不可能再提高单套装置的产能了。

本实施例中的反应装置适合氟化钙细粉生产氟化氢；尤其适用于从氟化钙污泥中提取的氟化钙粉、有色金属尾矿提取的氟化钙粉的利用，在进料器中预混成“湿粉”后，进入反应器内不会产生扬尘，氟化氢气体是穿过湿粉后送出反应器，不会带走粉尘；通过承料装置的底面设置有的封闭结构传热层，传热面积更大并且传热效果更好；保温效果更好；节省能耗；在同等产能时，功率大大低于现有技术的回转反应炉，节省了电力消耗；热介质选择性更广，本技术的热介质可以是高温热风，也可以是高温蒸汽、导热油、熔盐等；由于氟化氢气体不携带粉尘，对氟化氢气体的后续净化处理更有利，洗涤塔不会堵塞，洗涤酸中悬浮物和沉淀物减少，可以延长酸泵寿命；采用分体式组装结构，设备的制造、运输、安装都更简单、更方便；单套设备的产能可以达到现有技术装置的几倍。

实施例2

如图2所示，本实用新型的另一种方案是，本实用新型在反应器1的外部设有夹套14，夹套14上设有供热介质流入流出的热介质第二输入口141和热介质第二输出口142。在夹套14的外侧还设有保温层(图中未示出)，以减少热能的损失。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种适用于氟化钙制备氟化氢的反应装置，其特征在于，包括：反应器以及热能装置；

所述反应器是全密封的直立式中空结构；在所述反应器的顶部设置有第一物料进口和气体出口，底部设置有物料输出口；在所述反应器内还设有搅拌器和承料装置；

所述热能装置用于给所述承料装置提供热能；所述热能装置包括热介质输入管和热介质输出管；所述承料装置的底面设置有封闭结构的传热层；所述热介质输入管和热介质输出管分别与所述传热层连通。

2.根据权利要求1所述的一种适用于氟化钙制备氟化氢的反应装置，其特征在于，还包括进料器，所述进料器设置在所述反应器的上部，并与所述第一物料进口相连通；所述进料器包括进料器本体，在所述进料器本体的一端设有第二物料进口和第三物料进口，另一端与所述第一物料进口相连通，在所述进料器本体内设有混料装置。

3.根据权利要求2所述的一种适用于氟化钙制备氟化氢的反应装置，其特征在于，所述混料装置为螺旋式混料器或桨叶式混料器。

4.根据权利要求1或2所述的一种适用于氟化钙制备氟化氢的反应装置，其特征在于，所述搅拌器包括转动轴、设置在所述转动轴上的刮料板，所述刮料板为多组，位于所述承料装置上方，并以自重形式与所述承料装置接触，所述承料装置固定在外支撑架上，在承料装置上设有下料口，上层承料装置上的物料受所述刮料板推动可下到下层承料装置或从所述反应装置出料；所述转动轴为竖直安装，所述刮料板沿着所述转动轴的垂直方向安装。

5.根据权利要求4所述的一种适用于氟化钙制备氟化氢的反应装置，其特征在于，所述刮料板沿着所述转动轴的竖直方向等间距的分布。

6.根据权利要求1所述的一种适用于氟化钙制备氟化氢的反应装置，其特征在于，所述承料装置的直径与所述反应器的内径相匹配；所述反应器设有的承料装置的数量为2～50个。

7.根据权利要求1或2所述的一种适用于氟化钙制备氟化氢的反应装置，其特征在于，在所述反应器的外部设有夹套，所述夹套上设有热介质第二输入口和热介质第二输出口。

8.根据权利要求1或2所述的一种适用于氟化钙制备氟化氢的反应装置，其特征在于，所述气体出口通过管路与负压装置相连接。

9.根据权利要求1或2所述的一种适用于氟化钙制备氟化氢的反应装置，其特征在于，所述反应器采用拼接的方式组装；所述承料装置采用拼接的方式组装。