聚合硫酸鐵反應(yīng)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種反應(yīng)裝置，尤其涉及一種生產(chǎn)聚合硫酸鐵的反應(yīng)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]聚合硫酸鐵是一種高效的污水處理劑，其優(yōu)良的絮凝效果，使其在污水和污泥行業(yè)的應(yīng)用越來越多。目前生產(chǎn)聚合硫酸鐵的方法較多，但在工業(yè)化生產(chǎn)中應(yīng)用較為普遍的方法是催化氧化法，即以硫酸亞鐵和硫酸為原料，借助催化劑的作用，催化劑主要為亞硝酸鈉，利用氧化劑氧氣或空氣使硫酸亞鐵氧化為硫酸鐵，然后水解、聚合制成聚合硫酸鐵。
[0003]聚合硫酸鐵的制備機(jī)理中起主要催化氧化作用的是氧氣和氮氧化合物，是典型的氣液反應(yīng)，因此增大氣液接觸面積或增大氣液相壓力，才能縮短反應(yīng)時間，提高反應(yīng)效率。
[0004]傳統(tǒng)反應(yīng)釜進(jìn)行聚合硫酸鐵生產(chǎn)時，氣液接觸的動力主要是攪拌器，氣液接觸的面積小，導(dǎo)致反應(yīng)的效率較低，反應(yīng)時間較長，平均都在6個小時以上，極大的影響了產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。
[0005]為了解決上述不足，不少研究者提出了許多對反應(yīng)設(shè)備的改進(jìn)方法，如提高反應(yīng)釜攪拌速度，增大反應(yīng)釜的最高耐壓等手段增大氣液接觸面積，提高反應(yīng)速率。即使改進(jìn)這些條件，反應(yīng)時間也僅僅有限的縮減，縮減后也在4個小時以上，反應(yīng)效率依然較低，所以這些苛刻的條件限制了聚合硫酸鐵生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步，從而導(dǎo)致聚合硫酸鐵的產(chǎn)量跟不上日益增加的需求量。
[0006]中國專利2009100477950揭示了一種氯化亞鐵快速氧化制備氯化鐵的方法，具體的，將料攪勻后，利用循環(huán)栗使液體處于循環(huán)狀態(tài)，然后在液體循環(huán)過程中，在一定壓力下，通過加氣管通入氧氣。從而實現(xiàn)亞鐵向三價鐵轉(zhuǎn)變，最終得到產(chǎn)品。而聚合硫酸鐵的制備過程中，原料固體硫酸亞鐵很容易結(jié)晶，尤其是在冬天，在用管道進(jìn)料時，溶液遇到冷的管道，很容易結(jié)晶堵塞管道，導(dǎo)致反應(yīng)減慢，甚至導(dǎo)致反應(yīng)系統(tǒng)崩潰。另外通過進(jìn)氣管進(jìn)氧氣，導(dǎo)致通入的氧氣不均勻，造成物料局部反應(yīng)，氣液接觸的面積小，導(dǎo)致反應(yīng)的效率較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種聚合硫酸鐵反應(yīng)裝置。
[0008]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：
聚合硫酸鐵反應(yīng)裝置，包括反應(yīng)釜和循環(huán)管路，所述反應(yīng)釜為立式反應(yīng)釜，反應(yīng)釜下方設(shè)有用于固定和承重的底座，反應(yīng)釜的釜體上設(shè)有排氣口、人孔、進(jìn)料口和出料口，進(jìn)料口位于反應(yīng)釜的頂部正上方，出料口位于反應(yīng)釜底部中心位置，所述循環(huán)管路與反應(yīng)釜上的進(jìn)料口和出料口首尾相連，包括循環(huán)管道、設(shè)置于循環(huán)管道上的循環(huán)栗、卸料管道及催化劑進(jìn)料管道，其特征在于：所述反應(yīng)釜的內(nèi)腔設(shè)置有多孔篩板單元和曝氣單元，所述多孔篩板單元水平設(shè)置于釜體內(nèi)腔的上半部，其由頂層篩板、底層篩板和夾設(shè)于所述頂層篩板與底層篩板之間的填充體組成，所述曝氣單元設(shè)置于釜體內(nèi)腔的底部，其由供氣管道及設(shè)置于所述供氣管道上的復(fù)數(shù)曝氣盤組成，所述供氣管道與反應(yīng)釜外部的供氣設(shè)施相連。
[0009]進(jìn)一步地，所述填充體至少包括環(huán)形填充體和環(huán)鞍形填充體。
[0010]進(jìn)一步地，所述環(huán)形填充體至少包括鮑爾環(huán)填充體和階梯環(huán)填充體，其中，所述鮑爾環(huán)填充體為PP鮑爾環(huán)填充體、PVC鮑爾環(huán)填充體或PTFE鮑爾環(huán)填充體，所述階梯環(huán)填充體為PP階梯環(huán)填充體、PVC階梯環(huán)填充體或PTFE階梯環(huán)填充體。
[0011]進(jìn)一步地，所述頂層篩板和底層篩板均具有復(fù)數(shù)均勻分布的篩孔，所述篩孔直徑為 10~20mm。
[0012]進(jìn)一步地，所述底層篩板的底面位于反應(yīng)釜高度的2/3至3/4之間，所述多孔篩板單元的整體高度占反應(yīng)釜總高度的2.5%~5%。
[0013]進(jìn)一步地，所述供氣管道包括一穿過反應(yīng)釜釜體壁而到達(dá)反應(yīng)釜內(nèi)腔的進(jìn)氣管和至少一環(huán)形管，所述曝氣盤均勻設(shè)置于所述環(huán)形管上。
[0014]進(jìn)一步地，所述循環(huán)管道上纏繞設(shè)置有伴熱電纜。
[0015]進(jìn)一步地，所述反應(yīng)釜的頂部還設(shè)有用于檢測其內(nèi)腔壓力的壓力表。
[0016]進(jìn)一步地，所述循環(huán)栗為離心栗。
[0017]本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在:
1.在傳統(tǒng)的反應(yīng)釜內(nèi)增設(shè)了多孔篩板單元和曝氣單元，多孔篩板單元通過填充體增加了液體的懸停時間，氧氣從曝氣單元中曝出，彌漫整個反應(yīng)釜內(nèi)，增大了氣液的接觸面積和接觸時間，提高了反應(yīng)速率及生產(chǎn)效率；
2.參與反應(yīng)的未溶解固態(tài)顆粒會滯留在多孔篩板單元上，有效防止固體顆粒對反應(yīng)釜壁的撞擊，減少了磨損，延長了反應(yīng)釜的使用壽命；
3.伴熱電纜能給循環(huán)管道進(jìn)行初期供熱，有效防止硫酸亞鐵結(jié)晶后堵塞管道；
4.反應(yīng)釜的反應(yīng)過程都在低壓下完成，對反應(yīng)釜的沖擊力較小，進(jìn)一步延長了反應(yīng)釜的使用壽命。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明聚合硫酸鐵反應(yīng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0019]本發(fā)明提供聚合硫酸鐵反應(yīng)裝置，反應(yīng)效率高。以下結(jié)合附圖對本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)描述，以使其更易于理解和掌握。
[0020]聚合硫酸鐵反應(yīng)裝置，包括反應(yīng)釜和循環(huán)管路，所述反應(yīng)釜為立式反應(yīng)釜，反應(yīng)釜下方設(shè)有用于固定和承重的底座，反應(yīng)釜的釜體11上設(shè)有排氣口 9、人孔15及進(jìn)料口 8和出料口 17，進(jìn)料口 8位于反應(yīng)釜的頂部正上方，出料口 17位于反應(yīng)釜底部中心位置，另外，釜體頂部還設(shè)有一用于檢測其內(nèi)腔壓力的壓力表10，循環(huán)管路與反應(yīng)釜上的進(jìn)料口 8和出料口 17首尾相連，包括循環(huán)管道4、設(shè)置于循環(huán)管道4上的循環(huán)栗2、卸料管道3及催化劑進(jìn)料管道6，循環(huán)栗2為離心栗，釜體11底部進(jìn)入循環(huán)管道4具有一球閥18，催化劑進(jìn)料管道具有一單向閥7，反應(yīng)釜的釜體11內(nèi)腔設(shè)置有多孔篩板單元和曝氣單元，多孔篩板單元水平設(shè)置于釜體11內(nèi)腔的上半部，其由頂層篩板12、底層篩板14和夾設(shè)于頂層篩板12與底層篩板14之間的填充體13組成，曝氣單元設(shè)置于釜體11內(nèi)腔的底部，其由供氣管道16及設(shè)置于環(huán)形管道19上的復(fù)數(shù)曝氣盤20組成，供氣管道與反應(yīng)釜外部的供氣設(shè)施相連。
[0021]細(xì)化描述本案中的填充體的材料為惰性固體物料，從結(jié)構(gòu)上描述，填充體至少包括環(huán)形填充體、環(huán)鞍形填充體。環(huán)形填充體至少包括鮑爾環(huán)填充體、階梯環(huán)填充體，環(huán)鞍形填充體至少包括金屬環(huán)矩鞍填充體。其中，鮑爾環(huán)填充體和階梯環(huán)填充體的材質(zhì)為PP、PVC或PTFE，金屬環(huán)矩鞍填充體的材質(zhì)一般為耐腐蝕金屬。當(dāng)為鮑爾環(huán)填充體時，型號規(guī)格為(直徑X高度X壁厚)25mm*25mm*l.2 mm,當(dāng)為階梯環(huán)填充體時，型號規(guī)格為(直徑x高度X壁厚)25mm*13mm*1.2 mm,當(dāng)為金屬環(huán)矩鞍填充體時，型號規(guī)格為(直徑x高度x壁厚)25mm氺20mm氺0.6 mm。
[0022]對頂層、底層篩板作進(jìn)一步描述，頂層篩板和底層篩板均具有復(fù)數(shù)均勻分布的篩孔，篩板的篩孔直徑為10~20mm，最優(yōu)為15mm，篩孔的孔間距為15~25mm，最優(yōu)為20mm，篩板的厚度為3~10mm，最優(yōu)為