高效分散型文丘里引射反應器制造技術

本發明專利技術涉及一種高效分散型文丘里引射反應器；包括高速射流噴嘴、文丘里設備和保溫夾套；高速射流噴嘴和文丘里設備連接端通過非標法蘭和文丘里法蘭進行連接和密封；文丘里保溫夾套上設置有文丘里段熱蒸汽進出口管；引流管保溫夾套上設置有引流管段熱蒸汽進出口管，引流管保溫夾套內設置有翅片管。雙氧水通過噴嘴高速射出，在吸入室形成負壓區，使含有雜質砷的黃磷液體經吸入管流入吸入室，在射流紊動作用下，黃磷被高效分散，二者隨之在喉管內進行充分的接觸混合反應，并沿著擴散管和引流管排出，外層保溫夾套維持反應器處于合適的工作溫度。通過循環泵的驅動，實現雙氧水和黃磷連續不間斷的接觸混合反應，達到黃磷脫砷的最終目的。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種高效分散型文丘里引射反應器，屬于液一液兩相流混合反應設備，用于黃磷脫砷系統中雜質砷的去除。
技術介紹
黃磷是眾多含磷化合物的基本原料，在基礎性工業原料中起著重要作用，由含磷化合物生產制備出來的相關產品及其衍生品在國內和世界范圍內的很多領域中都發揮著不可或缺的重要作用。通常，工業黃磷的雜質含有砷、硫、鐵、鉛、鋁、有機物(俗稱油分)和碳化物等，特別是砷的含量一般都在10ppm以上，有的甚至高達300?400ppm，砷含量過多會影響黃磷產品的應用范圍，同時對含磷精細化工產品的品質和質量造成不同程度的影響。在諸多雜質成分中，與磷同屬一個主族的元素砷脫除存在較大困難。通常，黃磷脫砷工藝是利用機械攪拌器將黃磷與氧化性介質(如經過預先配制的一定濃度的雙氧水)攪拌混合，進而使兩者發生氧化還原反應，將雜質元素轉變為溶于氧化性溶劑的化合物，達到除雜的效果。利用機械攪拌器最大的不足之處在于整個流程中存在運動部件，包括連接攪拌槳的軸、軸承、減速器等，每一個部件都會發生不同程度的磨損，并且過程需要電機驅動，需要外部給予電能。另一方面，使用攪拌器有可能會出現打漩現象和圓柱狀回轉區，這樣的結果會導致攪拌效率嚴重降低。并且，由于攪拌速度的限制，黃磷的分散程度無法保證。在實際應用過程中，小規模實驗中的攪拌效果良好，但是，在考慮設備的放大設計時則面臨諸多問題。針對黃磷脫砷這一特定的工藝系統，基于文丘里兩相射流混合技術，首次將文丘里引射反應器引入黃磷脫砷系統，結合分相器的工作原理，設計出一套可連續不間斷操作的黃磷脫砷系統。高效分散型文丘里引射反應器的關鍵尺寸在于噴嘴的出口直徑、喉管直徑和長度。在同樣的工作流量條件下，噴嘴的出口直徑越小，最大出流速度越大，則設備內的壓力降越大，高速射流造成的卷吸作用和紊動擴散作用越強烈，分散效果越好。因此，針對傳統攪拌除雜工藝的局限性，合理設計和應用文丘里引射反應器，并在黃磷脫砷系統中充分應用自動控溫、加料調節技術，可以保證反應器能夠連續操作、并且在安全、穩定、高效的條件下運行。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服現有攪拌反應技術放大設計的不足，提供一種結構合理、高效穩定、自動化程度高、處理效果好的高效分散型文丘里引射反應器。本專利技術的技術方案如下:一種用于黃磷脫砷的高效分散型文丘里引射反應器，包括高速射流噴嘴、文丘里設備和保溫夾套；高速射流噴嘴和文丘里設備連接端通過非標法蘭和文丘里法蘭進行連接和密封；保溫夾套有文丘里保溫夾套和引流管保溫夾套，文丘里保溫夾套上設置有文丘里段熱蒸汽進出口管；引流管保溫夾套上設置有引流管段熱蒸汽進出口管，引流管保溫夾套內設置有翅片管。所述的高速射流噴嘴包括螺紋段、凸臺段和收縮段，螺紋段與非標法蘭通過螺紋連接起來，由鎖緊螺母實現噴嘴的自鎖固定。所述的文丘里設備依次設置有接管段、收縮段、喉管段和擴散段；在接管段上設置有吸入管。文丘里引射反應器的高速射流噴嘴與文丘里筒體設備的中心線保持同軸心。吸入管與黃磷脫砷系統內的分相器底端相連。具體說明如下:一種用于黃磷脫砷的高效分散型文丘里引射反應器，高效分散型文丘里引射反應器由高速射流噴嘴7、文丘里設備5和保溫夾套組成；高速射流噴嘴7包括螺紋段26、凸臺段27和收縮段28，并與非標法蘭3通過螺紋連接起來，通過鎖緊螺母6實現噴嘴的自鎖固定；文丘里設備5包括接管段22、收縮段23、喉管段24和擴散段25 ;高速射流噴嘴7和文丘里設備5通過非標法蘭3和文丘里法蘭4進行連接和密封；保溫夾套有文丘里保溫夾套9和引流管保溫夾套14兩部分，分別設置有文丘里段熱蒸汽進出口管8和引流管段熱蒸汽進出口管13，引流管保溫夾套14內加入翅片管17強化傳熱，以便維持設備處于合適的溫度下工作；所有的螺紋連接件都是標準件，無需自行設計制造。高效分散型文丘里引射反應器的高速射流噴嘴需要與文丘里筒體設備的中心線應該保證較高的一致性，以保證高速射流的雙氧水能夠充分卷吸黃磷。高速射流噴嘴通過螺紋連接在非標法蘭上，并且通過螺母進行自鎖固定，保證射流工作中的穩定。引入翅片管，能夠強化傳熱，大大提高換熱效率，保證特殊環境中對傳熱的較高要求，保證設備在需要的溫度下進行工作。本專利技術的高速射流噴嘴7可以拆卸，故能夠根據實際需要進行更換，實現結構優化的功能。吸入管18與黃磷脫砷系統內的分相器21底端相連，以便吸入管18將因密度較大而積聚于分相器21底部的黃磷吸入反應器參與混合反應。在循環泵20的驅動下，因密度較小分布在分相器21頂部的工作流體雙氧水通過雙氧水進液管I流入噴嘴，并由高速射流噴嘴7排出。經過混合反應后的混合流體從引流管16排出，并從切向流入分相器21，保證分相器21進行旋流作用分離雙氧水和黃磷。內部翅片管17可以在保證傳熱要求的前提下，對混合液體起到一定的引流作用。本專利技術有以下優點:由于本專利技術沒有任何旋轉或運動結構，因而在結構組成上比較簡單，制造相對容易，工作運行穩定，后期維護簡單，密封性能突出，在實際應用中都表現出明顯的優越性。相對于傳統的攪拌反應設備，文丘里引射反應器在高速射流中獲得的負壓區可以進行調節，能夠控制吸入的黃磷量，保證混合反應的充分性。通過噴嘴得到的高速射流所引起的卷吸作用和紊流擴散作用在對黃磷的分散上起到了重要的作用，通過強烈的湍流能使黃磷充分細化，保證其與雙氧水充分接觸混合反應，提升脫砷效果。根據分散要求和效率要求，可以更換不同出口直徑尺寸的高速射流噴嘴，以達到不同的分散混合反應效果。強化傳熱翅片管的引入，一方面能夠增大換熱管的傳熱面積，提高換熱效率，保證特殊環境中對傳熱的較高要求，保證設備在需要的溫度下進行工作；另一方面增大湍流程度和分散作用，促進黃磷和雙氧水的充分混合反應，提高脫砷效果。【附圖說明】圖1為本高效分散型文丘里引射反應器的主視圖；圖2為黃磷脫砷系統的工藝流程簡圖；圖3為文丘里引射反應器內文丘里設備示意圖；圖4為文丘里引射反應器內噴嘴的示意圖；圖5為文丘里引射反應器內非標法蘭的示意圖。其中:I一雙氧水進液管，2—進液管法蘭，3—非標法蘭，4一文丘里法蘭，5—文丘里設備，6—鎖緊螺母，7—高速射流噴嘴，8—文丘里段熱蒸汽進出口管，9一文丘里保溫夾套，10—擴散段管法蘭，11一翅片管與引流管16連接處，12—環當前第1頁1 2 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于黃磷脫砷的高效分散型文丘里引射反應器，其特征在于包括高速射流噴嘴、文丘里設備和保溫夾套；高速射流噴嘴和文丘里設備連接端通過非標法蘭和文丘里法蘭進行連接和密封；保溫夾套有文丘里保溫夾套和引流管保溫夾套，文丘里保溫夾套上設置有文丘里段熱蒸汽進出口管；引流管保溫夾套上設置有引流管段熱蒸汽進出口管，引流管保溫夾套內設置有翅片管。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：王曉靜，那平，唐磊，江增，許忠政，
申請(專利權)人：天津大學，
類型：發明
國別省市：天津;12