一种反应装置及其应用制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种反应装置及其应用。所述反应装置包括反应单元和保护性气体供给单元，所述反应单元包括反应腔体和设置在所述反应腔体内的防逸组件，所述反应腔体上设置有进气口、出气口、进料口和出料口，所述防逸组件包括挂网和毛细管，所述挂网沿所述反应腔体径向水平设置，所述毛细管的一端连接所述保护性气体供给单元，所述毛细管的另一端通过所述进气口伸入所述反应腔体内。本发明专利技术反应装置具有防逸、反应过程安全和绿色环保的优点。反应过程安全和绿色环保的优点。反应过程安全和绿色环保的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种反应装置及其应用


[0001]本专利技术属于材料制备领域，涉及一种反应装置及其应用。

技术介绍

[0002]能源和环境问题是当今世界人类面临的两大重要问题，社会发展对能源的需求日益增加，但传统的化石能源储量有限，且开采利用过程中难以避免的对环境造成了破坏，因此，寻求新的清洁能源及相应的关键材料需求迫切。近年来，包括风能和太阳能在内的可再生能源迅速发展，亟待开发大规模的储能系统以实现这类间歇性和不稳定输出特性的可再生能源的有效利用。铁铬氧化还原液流电池为最早被提出并可应用的液流电池，具有系统能源和功率相互独立、材料成本低、易于扩展、安全性高、响应速度快、循环寿命长、能量效率高等显著优点，是一种很有前途的大规模储能技术。
[0003]电解液作为液流电池中活性物质的载体，对于电池的性能有着至关重要的作用。为不断改善电池的电化学性能，铁铬液流电池电解液已从1974年NASA提出的以氯化亚铁、氯化铬溶解在盐酸中分别作为正极和负极电解液发展为将Fe
3+
/Fe
2+
和Cr
3+
/Cr
2+
氧化还原耦合在盐酸溶液中的混合电解液。当前，铁铬液流电池基础电解液的关键材料，即为氯化铬
‑
氯化亚铁的混合溶液。
[0004]使用碳素铬铁、铬铁合金为原料，用酸去溶出其中的铬、铁来制备氯化铬
‑
氯化亚铁混合溶液是一种短流程路线。但是上述材料的制备过程中涉及腐蚀性酸性物质作为反应原料，并且产物含有气体（氢气）和液体，反应既需要固态物料作为原料，又需要液态物料，反应过程复杂，现有的反应装置并不能很好地实现。
[0005]CN211586546U公开了一种连续三相混合反应装置，装置主体从左到右依次设置有气体净化罐、固体混合罐、液体混合罐和气体混合罐，在固体混合罐一段的低侧设置有第一固体输送管道，在所述固体混合罐一侧的底端设置有液体输送管道，但是像这种固体混合罐、液体混合罐和气体混合罐串联联用的形式，流程长、成本高，存在污染的隐患，也并不能解决固态、液体和气体一起混合的安全问题。
[0006]CN207221926U公开了一种固体料投料喷淋反应装置，包括支架、反应釜本体、喷淋装置、搅拌装置、液体进料管、固体进料口、出料口，可以提供一种喷淋的反应装置，适用于固体物料和液体物料的混合，但是对于如何实现物料的回收利用以及物料混合过程中安全问题的解决没有技术启示。
[0007]因此，开发一种安全性高、适用于多种物态原料和生成物、以及绿色环保的反应装置是本领域重要的研究方向。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于提供一种反应装置及其应用。
[0009]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]本专利技术的目的之一在于提供一种反应装置，所述反应装置包括反应单元和保护性
气体供给单元，所述反应单元包括反应腔体和设置在所述反应腔体内的防逸组件，所述反应腔体上设置有进气口、出气口、进料口和出料口，所述防逸组件包括挂网和毛细管，所述挂网沿所述反应腔体径向水平设置，所述毛细管的一端连接所述保护性气体供给单元，所述毛细管的另一端通过所述进气口伸入所述反应腔体内。
[0011]本专利技术提供一种反应装置，反应中反应腔体中有气体产生，气体释放造成浆料上逸，反应腔体中的防逸装置中的毛细管能够在物料中产生气化中心，从而起到防止反应过于剧烈时的暴沸的作用。挂网为不同数目孔径的圆形网，同样可以起到防逸的作用。提高了反应过程的安全性和提高装置的处理能力，提高反应装置中的加料的量。
[0012]作为本专利技术优选的技术方案，所述挂网的直径为反应腔体直径的0.8~1倍，其中所述倍数可以是0.8倍、0.85倍、0.9倍、0.95倍或1倍等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0013]所述挂网距离反应腔体底部与所述挂网距离反应腔体顶部的距离比为1~8:1，其中所述距离比可以是1:1、2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1或8:1等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0014]所述挂网为耐酸腐蚀且耐温的材料。
[0015]所述挂网的材料包括聚四氟乙烯、聚丙烯、均聚聚丙烯或搪瓷中的任意一种。
[0016]作为本专利技术优选的技术方案，所述反应腔体的高径比为1~10:1，其中所述高径比可以是1:1、2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1或10:1等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0017]所述反应腔体为耐酸腐蚀且耐温的材料。
[0018]所述反应腔体的材料包括聚四氟乙烯、聚丙烯、均聚聚丙烯或搪瓷中的任意一种。
[0019]示例性的，所述反应腔体的顶部设置有至少3个出气口。
[0020]所述反应腔体的顶部设置有至少2个进气口。
[0021]所述反应腔体的顶部设置有至少2个进料口。
[0022]所述反应腔体的底部设置有至少1个出料口。
[0023]所述进气口、出气口、进料口和出料口分别独立地通过阀门控制开关。
[0024]所述反应腔体的内部设置有搅拌装置。
[0025]本专利技术中在反应腔体内部设置搅拌装置，一方面可以促进传质，提高反应速率，另一方面可利于反应产生的低密度气体的释放。
[0026]所述反应腔体外部设置有保温装置和加热装置，用于对反应腔体内部进行保温和加热。
[0027]本专利技术中保温和加热装置可以维持反应温度。
[0028]作为本专利技术优选的技术方案，所述反应装置还包括真空单元、压力控制单元、保护性气体供给单元、进料单元、出料单元、尾气处理单元及尾渣洗涤单元。
[0029]作为本专利技术优选的技术方案，所述保护性气体供给单元通过管路与其中一个进气口连接，所述毛细管的上端通过另一个进气口接入所述管路中。
[0030]本专利技术中毛细管通过进气口与保护性气体供给单元连接，保护性气体可通过进气口经毛细管通入液面以下，从而能在物料中产生气化中心，从而起到防止反应过于剧烈时的暴沸的作用。
[0031]所述保护性气体供给单元包括气体鼓入模块、流量计和缓冲罐。
[0032]作为本专利技术优选的技术方案，所述真空单元和压力控制单元分别独立地与出气口相连。
[0033]本专利技术中通过真空单元、压力控制单元和保护气体供给单元的联合，实现反应单元内气氛的控制，提高反应过程的安全性能和反应速率：（1）在反应前抽真空达到一定真空度及鼓入保护性气体的两次及以上的重复操作，确保反应单元内气氛远离保护气体（示例性的氢气）的爆炸极限；（2）通过鼓入一定压力的保护性气体，可以抑制反应原料中挥发性组分的挥发，有利于提高原料利用率，减小挥发性组分挥发带来的环境污染隐患。
[0034]本专利技术中的真空单元与出气口连接，包括多级真空泵联用，以达到反应腔体内的真空度要求。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种反应装置，其特征在于，所述反应装置包括反应单元和保护性气体供给单元，所述反应单元包括反应腔体和设置在所述反应腔体内的防逸组件，所述反应腔体上设置有进气口、出气口、进料口和出料口，所述防逸组件包括挂网和毛细管，所述挂网沿所述反应腔体径向水平设置，所述毛细管的一端连接所述保护性气体供给单元，所述毛细管的另一端通过所述进气口伸入所述反应腔体内。2.根据权利要求1所述的反应装置，其特征在于，所述挂网的直径为反应腔体直径的0.8~1倍，所述挂网距离反应腔体底部与所述挂网距离反应腔体顶部的距离比为1~8:1。3.根据权利要求1所述的反应装置，其特征在于，所述反应腔体的高径比为1~10:1；所述反应腔体的顶部设置有至少2个进气口；所述进气口、出气口、进料口和出料口分别独立地通过阀门控制开关；所述反应腔体的内部设置有搅拌装置；所述反应腔体的外部设置有保温装置和加热装置，用于对反应腔体内部进行保温和加热。4.根据权利要求1所述的反应装置，其特征在于，所述反应装置还包括真空单元、压力控制单元、保护性气体供给单元、进料单元、出料单元、尾气处理单元及尾渣洗涤单元。5.根据权利要求4所述的反应装置，其特征在于，所述保护性气体供...

【专利技术属性】
技术研发人员：张红玲，赵强，高增礼，渠拥军，郭栗含，陈涛，董玉明，周山，徐红彬，周靖琪，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：