本發(fā)明涉及一種反應裝置，尤其涉及一種氣-氣反應裝置。

背景技術(shù)：

氣氣反應在冶金生產(chǎn)領(lǐng)域中鮮有研究，其相關(guān)設(shè)備專利資料相對較少。冶金領(lǐng)域中涉及的氣-氣反應主要是利用氫氣、一氧化碳等還原性氣體還原高溫下為氣態(tài)的金屬化合物，主要是低沸點的金屬氯化物。相比直接還原金屬氯化物，生產(chǎn)中更傾向于還原金屬氧化物，但是在一些工藝中，作為中間產(chǎn)物的金屬氯化物，如果采取先水解得到金屬氧化物后再還原，將使得整個工藝流程冗長，生產(chǎn)成本增加。對于那些易于直接還原的金屬氯化物，設(shè)計一種高溫氣-氣反應裝置就很有必要。另外，現(xiàn)有部分專利中提及的氣-氣反應裝置較難滿足高純金屬的生產(chǎn)要求，就高純金屬的還原工藝而言，須考慮到反應器材質(zhì)對產(chǎn)品可能產(chǎn)生的影響，特別是在900℃左右，反應器材質(zhì)中各元素活性增強，會對產(chǎn)品純度有一定的影響。因此，對于直接還原金屬氯化物生產(chǎn)高純金屬的工藝就必須針對性的設(shè)計出合適的反應器。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于背景技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種氣-氣反應裝置，其能使得液態(tài)反應物在封閉的環(huán)境下進行還原反應，從而能夠獲得高純的還原產(chǎn)物。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種氣-氣反應裝置，其能提高還原產(chǎn)物的產(chǎn)率。

本發(fā)明的再一目的在于提供一種氣-氣反應裝置，其能提高還原產(chǎn)物的回收率。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種氣-氣反應裝置，其包括：收容主體，呈筒形，軸向前端和后端封閉；加熱套，套設(shè)于收容主體外圍并用于對 收容主體加熱；控溫裝置，連接于加熱套，控制加熱套的加熱；收集舟，呈筒形，放置于收容主體內(nèi)，且前后敞開以形成前開口和后開口；反應器，呈筒形，從收容主體的前端傾斜地密封穿設(shè)進入收容主體內(nèi)，反應器的前端封閉且露出收容主體，反應器的后端開口且伸入收集舟的前開口內(nèi)；填料，填塞于反應器內(nèi)；前擋板，固定設(shè)置于收集舟的前開口并遮擋收集舟的部分前開口，且位于反應器的下方；后擋板，固定設(shè)置于收集舟的后開口并遮擋收集舟的部分后開口；反應物料進料管，一端密封伸入反應器的前端，而另一端具有用于通入液態(tài)反應物的液態(tài)反應物入口以及用于通入還原性氣體的還原性氣體入口；以及尾氣排出口，設(shè)置于收容主體的后端且受控連通于收容主體的內(nèi)部，用于將收容主體內(nèi)的氣體排出。其中，加熱套對收容主體加熱；液態(tài)反應物經(jīng)由液態(tài)反應物入口進入反應物料進料管、流入到反應器內(nèi)并滲入到填料之間的間隙內(nèi)，還原性氣體經(jīng)由還原性氣體入口進入反應物料進料管流入到反應器內(nèi)并進入到填料之間的間隙內(nèi)；控溫裝置控制加熱套對收容主體加熱，進而加熱反應器，使得反應器內(nèi)的液態(tài)反應物變成氣態(tài)之后并與還原性氣體進行還原反應；還原反應所獲得的產(chǎn)物冷凝成液態(tài)并流入到收集舟內(nèi)進行收集，而還原反應產(chǎn)生的氣體以及未參與還原反應的還原性氣體經(jīng)由收集舟的未被后擋板遮擋的部分后開口以及反應器尾氣排出口排出。

本發(fā)明的有益效果如下：

在根據(jù)本發(fā)明的氣-氣反應裝置中，由于液態(tài)反應物在封閉的環(huán)境下進行還原反應，從而能夠獲得高純的還原產(chǎn)物；填料的使用可有效增強反應氣體間的傳質(zhì)條件，使反應物料得到充分利用，提高了氣-氣反應裝置的產(chǎn)率；反應器內(nèi)反應器的后端開口且伸入收集舟的前開口內(nèi)，增加了還原產(chǎn)物的有效冷凝面積；前擋板和后擋板的設(shè)置同時增加了還原產(chǎn)物的有效冷凝面積，提高還原產(chǎn)物的回收率。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的氣-氣反應裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1的從前擋板側(cè)看到的前擋板和收集舟的平面圖；

圖3是圖1的從后擋板側(cè)看到的后擋板和收集舟的的平面圖；

圖4是圖1的多孔支撐板的示意圖。

其中，附圖標記說明如下：

11收容主體 152后端

111前端 16填料

112后端 17前擋板

12加熱套 18后擋板

121內(nèi)保溫層 19反應物料進料管

122外保溫層 191液態(tài)反應物入口

123加熱器 192原性氣體入口

124熱電偶 20尾氣排出口

13控溫裝置 21密封法蘭

14收集舟 22密封圈

141前開口 23安全閥組

142后開口 24多孔支撐板

15反應器 241孔

151前端 25支架

具體實施方式

下面參照附圖來說明根據(jù)本發(fā)明的氣-氣反應裝置。

參照圖1至圖4，本發(fā)明的氣-氣反應裝置包括：收容主體11，呈筒形，軸向前端111和后端112封閉；加熱套12，套設(shè)于收容主體11外圍并用于對收容主體11加熱；控溫裝置13，連接于加熱套12，控制加熱套12的加熱；收集舟14，呈筒形，放置于收容主體11內(nèi)，且前后敞開以形成前開口141和后開口142；反應器15，呈筒形，從收容主體11的前端111傾斜地密封穿設(shè)進入收容主體11內(nèi)，反應器15的前端151封閉且露出收容主體11，反應器15的后端152開口且伸入收集舟14的前開口141內(nèi)；填料16，填塞于反應器15內(nèi)；前擋板17，固定設(shè)置于收集舟14的前開口141并遮擋收集舟14的部分前開口141，且位于反應器15的下方；后擋板18，固定設(shè)置于收集舟14的后開口142并遮擋收集舟14的部分后開口142；反應物料進料管19，一端密封伸入反應器15的前端151，而另一端具有用于通入液態(tài)反應物的液態(tài)反應物入口191以及用于通入還原性氣體的還原性氣體入口192； 以及尾氣排出口20，設(shè)置于收容主體11的后端112且受控連通于收容主體11的內(nèi)部，用于將收容主體11內(nèi)的氣體排出。其中，液態(tài)反應物經(jīng)由液態(tài)反應物入口191進入反應物料進料管19、流入到反應器15內(nèi)并滲入到填料16之間的間隙內(nèi)，還原性氣體經(jīng)由還原性氣體入口192進入反應物料進料管19流入到反應器15內(nèi)并進入到填料16之間的間隙內(nèi)；控溫裝置13控制加熱套12對收容主體11加熱，進而加熱反應器15，使得反應器15內(nèi)的液態(tài)反應物變成氣態(tài)之后并與還原性氣體進行還原反應；還原反應所獲得的產(chǎn)物冷凝成液態(tài)并流入到收集舟14內(nèi)進行收集，而還原反應產(chǎn)生的氣體以及未參與還原反應的還原性氣體經(jīng)由收集舟14的未被后擋板18遮擋的部分后開口142以及反應器15尾氣排出口20排出。

在根據(jù)本發(fā)明的氣-氣反應裝置中，由于液態(tài)反應物在封閉的環(huán)境下進行還原反應，從而能夠獲得高純的還原產(chǎn)物；填料16的使用可有效增強反應氣體間的傳質(zhì)條件，使反應物料得到充分利用，提高了氣-氣反應裝置的產(chǎn)率；反應器15內(nèi)反應器15的后端152開口且伸入收集舟14的前開口141內(nèi)，增加了還原產(chǎn)物的有效冷凝面積，前擋板17和后擋板18的設(shè)置同時增加了還原產(chǎn)物的有效冷凝面積，提高還原產(chǎn)物的回收率。

在一實施例中，收容主體11由石英制成。

在一實施例中，參照圖1，收容主體11的后端112可通過密封法蘭21密封。

在一實施例中，參照圖1，密封法蘭21為組合式密封法蘭21。組合式密封法蘭21的材質(zhì)可為不銹鋼或復合聚四氟乙烯。

在一實施例中，參照圖1，收容主體11的后端112與密封法蘭21之間還可設(shè)置有密封圈22，密封圈22與密封法蘭21一起將收容主體11的后端112密封。密封圈22的材質(zhì)可為聚四氟乙稀或氟橡膠。

在一實施例中，參照圖1，加熱套12以多段設(shè)置，所述多段加熱套12使得收容主體11從收容主體11的前端(111至收容主體11的后端112的溫度依次降低，各段加熱套12包括：內(nèi)保溫層121，套設(shè)于收容主體11的外圍；外保溫層122，套設(shè)于內(nèi)保溫層121；以及加熱器123，設(shè)置于內(nèi)保溫層121和外保溫層122之間，并電連接于控溫裝置13。溫度依次降低只要滿足還原反應、冷凝、保溫的要求即可。

在一實施例中，參照圖1，各段加熱套12還可包括：熱電偶124，穿設(shè)外保溫層122、加熱器123以及內(nèi)保溫層121并接觸收容主體11，且連接于控溫裝置13；其中，熱電偶124檢測收容主體11的溫度并將溫度信號傳遞給控溫裝置13，進而控溫裝置13基于熱電偶124檢測的溫度來控制加熱器123的加熱。

在一實施例中，參照圖1，所述多段為四段；第一段對應反應器15的前段；第二段對應反應器15的后段和收集舟14的前段；第三段收集舟14的中段；第四段對應收集舟14的后段。

在一實施例中，參照圖1，外保溫層122的厚度可大于內(nèi)保溫層121的厚度。

在一實施例中，各段加熱套12可由上下兩部分組成，兩部分之間采用固定件固定。固定件可為鐵栓。

在一實施例中，收集舟14為由石英制成。

在一實施例中，反應器15與水平方向的夾角可為5°～10°。采用這個角度的夾角，可以使得還原反應所獲得的冷凝成液態(tài)的產(chǎn)物勻速地流入到收集舟14內(nèi)。

在一實施例中，反應器15在穿入收容主體11的前端111處通過焊接以使反應器15與收容主體11之間密封。

在一實施例中，填料16的粒徑相等。

在一實施例中，前擋板17通過焊接固定設(shè)置于收集舟14的前開口141。在一實施例中，前擋板17由石英制成。

在一實施例中，后擋板18通過焊接固定設(shè)置于收集舟14的后開口142。在一實施例中，后擋板18由石英制成。在一實施例中，后擋板18可高于前擋板17。

在一實施例中，反應物料進料管19在伸入反應器15的前端151處通過焊接以使反應物料進料管19與反應器15的前端151之間密封。

在一實施例中，還原性氣體入口192還可通入反應保護氣體，以用于對反應物料進料管19、反應器15、填料16、收集舟14以及收容主體11進行吹掃。反應保護氣體可為氮氣或惰性氣體。

在一實施例中，尾氣排出口20通過焊接設(shè)置于收容主體11上。

在一實施例中，尾氣排出口20的外形呈魚嘴狀或螺紋狀，用于與外部的管件連接。

在一實施例中，參照圖1，所述氣-氣反應裝置還可包括：安全閥組23，設(shè)置于收容主體11的后端111并連通于收容主體11的內(nèi)部，用于對收容主體11的內(nèi)部進行泄壓。安全閥組23可外接泄壓系統(tǒng)(未示出)。安全閥組23在啟動時，可與外部大氣或泄壓系統(tǒng)連通，以使收容主體11內(nèi)的壓力卸掉，從而提高使用安全性。

在一實施例中，參照圖1和圖4，所述氣-氣反應裝置還可包括：兩個多孔支撐板24，設(shè)置于反應器15內(nèi)，分別位于填料16的前方和后方。在一實施例中，參照圖4，各多孔支撐板24的孔241成豎條型。各多孔支撐板24可由石英制成。

在一實施例中，參照圖1，所述氣-氣反應裝置還可包括：支架25，位于反應器15的下方并固定連接于反應器15。支架25可通過焊接固定連接于反應器15。支架25可由石英制成。

在根據(jù)本發(fā)明所述的氣-氣反應裝置中，液態(tài)反應物可為金屬氯化物，還原性氣體為氫氣或一氧化碳。當然不限于此，根據(jù)本發(fā)明所述的氣-氣反應裝置可以適用于任何合適的還原反應。