一种用于氟化石墨合成的高效反应器制造技术

本实用新型专利技术提供了一种用于氟化石墨合成的高效反应器，包括反应器主体、氟气进气管、物料盘、氟气孔、排气管、安全阀接口管；反应器主体垂直于地面设置且其外部设有加热器，氟气进气管贯穿进气法兰中心设置于反应器主体内部，且氟气进气管上均匀开设有氟气孔，物料盘不少于两层并与氟气进气管呈贯穿式连接；本实用新型专利技术通过反应器主体内部的立式多层物料盘，可以均匀铺设2000目以上的超细物料，以提高氟化石墨的反应效率和产品产量，通过对物料层厚度的控制，抑制了物料粉尘的产生，防止反应过程中发生爆炸，实现了一种具有工业化价值、质量稳定、安全高效，综合成本较低的氟化石墨生产工艺装置。艺装置。艺装置。

【技术实现步骤摘要】
一种用于氟化石墨合成的高效反应器


[0001]本技术属于石墨新材料
，尤其是涉及一种用于氟化石墨合成的高效反应器。

技术介绍

[0002]氟化石墨是石墨和氟气直接反应得到的石墨层间化合物，(氟原子就是它的层间物，用(CF
x
)
n
来表示氟化石墨，x范围为1～1.25)，具有超低的表面能、极佳的电化学性和化学稳定性，常用作优质润滑剂、润滑脂、涂料中的改性添加剂和高能量密度的一次电池的正极材料，广泛应用于军工、航空、化工、冶金等行业领域，在安全、性能、环保等方面具有突出的优势，因此，氟化石墨属于高性能、高技术、高附加值的新型工业材料，已经成为目前的重点研究对象。氟化石墨的合成方法主要有高温合成法、低温合成法和电解合成法；目前采用较多、相对成熟并具有工业化可能的方法是高温合成法，高温合成法就是在一定温度下让石墨和氟气直接反应；石墨原材料类型和反应时间温度决定了的氟化石墨的成分，氟化石墨的含氟量随反应温度的变化而变化，含氟量不同，氟化石墨的性能、用途也不同。
[0003]目前，高温合成法一般采取的都是将原料石墨直接放入或用托盘承载后放入反应器，呈静止状态、转动状态或振动状态进行反应。其中静止状态反应时如果投料量过多，料层厚度会相应增加，不仅使氟气无法进入料层深处，层内上下反应不均匀，还导致层内的反应热量不能有效散出，容易引起分解爆炸；转动状态和振动状态反应虽然解决了静态反应的部分缺陷，但在运行中也存在一些弊端，在使用粒度大于2000目的超细原料时会产生原料粉尘，进而转动状态和振动状态产生粉尘爆炸的几率大幅增加。主要原料氟是化学性质活泼并且有剧毒的元素，氟化石墨合成反应过程很难控制并且经常发生分解爆炸，进而导致反应效率低、产品质量不稳定；同时氟气的生产规模很小、获得比较困难，所以价格昂贵，反应效率低也会造成氟气的浪费，大大增加了生产成本。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的缺陷和不足，本技术提出一种用于氟化石墨合成的高效反应器，通过反应器的立式多层结构，解决生产工艺中反应效率低、产量低、安全性差、易发生粉尘爆炸、综合成本高的问题。
[0005]本技术一种用于氟化石墨合成的高效反应器采用的技术方案为：包括反应器主体、氟气进气管、物料盘、氟气孔、排气管、安全阀接口管；其中，反应器主体垂直于地面设置且其外部设有加热器，反应器主体下端通过设置进气法兰安装有温度计、上端通过设置出气法兰安装有温度计和压力计口，氟气进气管贯穿进气法兰中心设置于反应器主体内部，氟气进气管上均匀开设有氟气孔，物料盘在高度方向上不少于两层且与氟气进气管呈贯穿式连接，安全阀接口管固接于出气法兰中心并与安全阀连接，用以排出尾气的排气管通过三通管件与安全阀接口管连接。
[0006]进一步地，所述反应器主体是长径比为2：1～5：1的圆柱状结构，且反应器主体长
度为500mm～2000mm、直径为150mm～400mm。
[0007]进一步地，所述物料盘呈圆形且每层之间的距离为50mm～300mm。
[0008]进一步地，所述物料盘外侧与反应器主体内壁的距离为2mm～20mm。
[0009]进一步地，所述氟气孔开孔于相邻物料盘之间，围绕氟气管轴线均匀分布，直径为1mm～10mm、个数为2～20个，可多层设置。
[0010]进一步地，所述物料盘、氟气进气管和反应器主体同轴。
[0011]进一步地，所述物料盘上均匀铺设厚度为1mm～50mm的物料且物料盘的折弯高度为5mm～50mm。
[0012]与现有技术相比，本技术具有以下优点：
[0013](1)本技术一种用于氟化石墨合成的高效反应器，通过反应器主体内部的立式多层物料盘，可以均匀铺设2000目以上的超细物料，以提高氟化石墨的反应效率和产品产量，单次反应最多可获得10kg氟化石墨，氟碳比可达1：1.2，实现反应过程的安全高效性并大大增加了物料使用率。
[0014](2)本技术通过对物料层厚度的控制，避免局部反应温度过热，抑制了物料粉尘的产生，防止反应过程中发生爆炸，极大的增加了装置的安全系数。
[0015](3)本技术多层反应器的结构简单、加工方便、易于维护，且综合成本低，为氟化石墨合成的市场创造极大的工业化价值和经济价值。
附图说明
[0016]图1为本技术一种用于氟化石墨合成的高效反应器的结构示意图。
[0017]图2为本技术物料盘与氟气进气管装置的结构放大图。
[0018]图中：1、反应器主体，2、加热器，3、温度计，4、压力计口，5、氟气进气管，6、物料盘，7、氟气孔，8、物料，9、排气管，10、安全阀接口管。
具体实施方式
[0019]为了更好地理解本技术所采用的技术手段及作用效果，下面将结合附图及较佳实施例来进一步阐述本技术。以下较佳实施例以本技术的技术为基础，给出了详细的实施方式和操作步骤，但本技术的保护范围不限于下述实施例。
[0020]对于以下本技术较佳实施例的描述中出现的方位词，在此作出方向的指明限定：以垂直于地面的延伸方向为高度方向；以氟气流通顺序为限定条件，从氟气进气管到排气管依次限定的方位词为从下到上。在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系均基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，不能理解为对本技术的限制；在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解；例如，可以是固定连接、可拆卸连接或一体地连接；可以是直接相连，也可以是间接相连；对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
[0021]请参阅图1
‑
2，本技术一种用于氟化石墨合成的高效反应器的装置如下：包括反应器主体1、加热器2、温度计3、压力计口4、氟气进气管5、物料盘6、氟气孔7、物料8、排气
管9、安全阀接口管10；其中，反应器主体1垂直于地面为长径比2：1～5：1的圆柱状结构，其下端通过设置进气法兰安装有温度计3、上端通过设置出气法兰安装有温度计3和压力计口4，反应器主体外部设有提供反应温度的加热器2，氟气进气管5贯穿进气法兰中心设置于反应器主体内部，且氟气进气管5上以相同和/或不同水平位置开设有2～20个直径为1mm～10mm的氟气孔7，氟气孔7开孔于相邻物料盘6之间且围绕氟气管轴线均匀分布，物料盘6与氟气进气管5呈贯穿式连接且物料盘、氟气进气管和反应器主体同轴，物料盘上均匀铺设厚度为1mm～50mm的物料8且物料盘的折弯高度为5mm～50mm，安全阀接口管10固接于出气法兰中心并与安全阀连接，排气管9通过三通管件与安全阀接口管连接，达到排出尾气的目的。反应器装置接触氟气并耐受高温的主要部件是用镍或蒙乃尔制造(如：反应器主体、温度计管、压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于氟化石墨合成的高效反应器，其特征在于，包括反应器主体（1）、氟气进气管（5）、物料盘（6）、氟气孔（7）、排气管（9）、安全阀接口管（10）；反应器主体（1）垂直于地面设置且其外部设有加热器（2），反应器主体（1）下端通过设置进气法兰安装有温度计（3）、上端通过设置出气法兰安装有温度计（3）和压力计口（4），氟气进气管（5）贯穿进气法兰中心设置于反应器主体的内部，氟气进气管上均匀开设有氟气孔（7），物料盘（6）在高度方向上不少于两层并与氟气进气管呈贯穿式连接，安全阀接口管（10）固接于出气法兰中心并与安全阀连接，用以排出尾气的排气管（9）通过三通管件与安全阀接口管连接。2.如权利要求1所述的一种用于氟化石墨合成的高效反应器，其特征在于，所述反应器主体（1）是长径比为2：1～5：1的圆柱状结构，且反应器主体的长度为500 mm～2000 mm、直径为150 mm～400 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：阎晓冬，崔武孝，刘永生，屈直，
申请(专利权)人：洛阳森蓝化工材料科技有限公司，
类型：新型
国别省市：