[發(fā)明專利]一種用于氣相法改性納米粉體的反應(yīng)器

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110257630.3
• 申請(qǐng)日: 2011-09-02
• 公開（公告）號(hào): CN102350291A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 任真;王玲玲;郭建平;趙永紅;李玉霞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國日用化學(xué)工業(yè)研究院
• 主分類號(hào): B01J19/18
• 分類號(hào): B01J19/18
• 代理公司: 太原科衛(wèi)專利事務(wù)所(普通合伙) 14100
• 代理人: 戎文華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明與一種納米粉體材料改性的裝置有關(guān)，進(jìn)一步地說，是包括反應(yīng)釜、電加熱套、進(jìn)出料口、進(jìn)出氣口和攪拌裝置的一種氣相法改性納米粉體的反應(yīng)器。

背景技術(shù)

在納米材料的制備分級(jí)及應(yīng)用過程中，為提高粉體的分散性而進(jìn)行的分散處理，為提高粉體的活性及相容性而進(jìn)行的活化處理，以及為提高粉體的使用功能而進(jìn)行的離子復(fù)合處理，通常稱為納米材料的表面改性處理。對(duì)粉碎后的產(chǎn)品進(jìn)行表面改性處理，屬于干法改性，即將納米粉體與改性劑加入改性設(shè)備內(nèi)，在一定溫度下采用機(jī)械方式進(jìn)行攪拌，使其在混合過程中表面改性劑吸附或粘附于被改性粉體的表面，并在外加機(jī)械力的作用下使它們之間緊密結(jié)合，進(jìn)而達(dá)到改性目的。采用該工藝所使用的改性設(shè)備主要有：高速攪拌混合機(jī)、高速捏合機(jī)、混合機(jī)、固定床、流化床、介質(zhì)攪拌球磨、振動(dòng)磨以及反應(yīng)釜等。本發(fā)明中的反應(yīng)器與固定床反應(yīng)器和流化床反應(yīng)器有類似之處。

固定床反應(yīng)器有三種基本形式：①軸向絕熱式固定床反應(yīng)器。流體沿軸向自上而下流經(jīng)床層，床層同外界無熱交換。②徑向絕熱式固定床反應(yīng)器。流體沿徑向流過床層，可采用離心流動(dòng)或向心流動(dòng)，床層同外界無熱交換。徑向反應(yīng)器與軸向反應(yīng)器相比，流體流動(dòng)的距離較短，流道截面積較大，流體的壓力降較小。但徑向反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)較軸向反應(yīng)器復(fù)雜。以上兩種形式都屬絕熱反應(yīng)器，適用于反應(yīng)熱效應(yīng)不大，或反應(yīng)系統(tǒng)能承受絕熱條件下由反應(yīng)熱效應(yīng)引起的溫度變化的場(chǎng)合。③列管式固定床反應(yīng)器。由多根反應(yīng)管并聯(lián)構(gòu)成。管內(nèi)或管間置固相物，載熱體流經(jīng)管間或管內(nèi)進(jìn)行加熱或冷卻，管徑通常在25～50mm之間，管數(shù)可多達(dá)上萬根。列管式固定床反應(yīng)器適用于反應(yīng)熱效應(yīng)較大的反應(yīng)。此外，尚有由上述基本形式串聯(lián)組合而成的反應(yīng)器，稱為多級(jí)固定床反應(yīng)器，反應(yīng)器之間設(shè)換熱器或補(bǔ)充物料以調(diào)節(jié)溫度，以便在接近于最佳溫度條件下操作。

固定床反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)是：①返混小，流體同固相可進(jìn)行有效接觸，當(dāng)反應(yīng)伴有串聯(lián)副反應(yīng)時(shí)可得較高選擇性。②結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。固定床反應(yīng)器的缺點(diǎn)是：傳熱差，反應(yīng)放熱量很大時(shí)，即使是列管式反應(yīng)器也可能出現(xiàn)飛溫（反應(yīng)溫度失去控制，急劇上升，超過允許范圍）。

流化床反應(yīng)器在現(xiàn)代工業(yè)中的早期應(yīng)用為20世紀(jì)20年代出現(xiàn)的粉煤氣化的溫克勒爐；但現(xiàn)代流化反應(yīng)技術(shù)的開拓，是以40年代石油催化裂化為代表的。目前，流化床反應(yīng)器已在化工、石油、冶金、核工業(yè)等部門得到廣泛應(yīng)用。　流化床反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)有兩種形式：①有固體物料連續(xù)進(jìn)料和出料裝置，用于固相加工過程或催化劑迅速失活的流體相加工過程。②無固體物料連續(xù)進(jìn)料和出料裝置，用于固體顆粒性狀在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，不發(fā)生明顯變化的反應(yīng)過程。

與固定床反應(yīng)器相比，流化床反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)是：①可以實(shí)現(xiàn)固體物料的連續(xù)輸入和輸出；②流體和顆粒的運(yùn)動(dòng)使床層具有良好的傳熱性能，床層內(nèi)部溫度均勻，而且易于控制，特別適用于強(qiáng)放熱反應(yīng)。但另一方面，由于返混嚴(yán)重，可對(duì)反應(yīng)器的效率和反應(yīng)的選擇性帶來一定影響。再加上氣固流化床中氣泡的存在使得氣固接觸變差，導(dǎo)致氣體反應(yīng)得不完全。因此，通常不宜用于要求單程轉(zhuǎn)化率很高的反應(yīng)。此外，固體顆粒的磨損和氣流中的粉塵夾帶，也使流化床的應(yīng)用受到一定限制。

近年來，細(xì)顆粒和高氣速的湍流流化床及高速流化床均已有工業(yè)應(yīng)用。在氣速高于顆粒夾帶速度的條件下，通過固體的循環(huán)以維持床層，由于強(qiáng)化了氣固兩相間的接觸，特別有利于相際傳質(zhì)阻力居重要地位的情況。但另一方面由于大量的固體顆粒被氣體夾帶而出，需要進(jìn)行分離并再循環(huán)返回床層，因此，對(duì)氣固分離的要求也就很高了。

本發(fā)明用于改性納米粉體顆粒的反應(yīng)器，相對(duì)于固定床反應(yīng)器來說，在反應(yīng)器中，增加了由槳式攪拌器和螺帶攪拌器共同組成的攪拌裝置，增加傳熱效率，使粉體改性更加均勻；相對(duì)于流化床反應(yīng)器來說，該反應(yīng)器解決了流化床氣固分離難的問題，反應(yīng)器下端的支撐板和上層擋板均采用微孔陶瓷板，能夠阻擋絕大部分的粉體留在反應(yīng)器中，僅有少量粉體被改性劑帶出，由外接的旋風(fēng)分離器收集。間歇式反應(yīng)，能夠控制反應(yīng)器內(nèi)的溫度、氣固比、保證粉體改性的均一性，通過控制改性時(shí)間，可以控制改性劑的包覆厚度和改性效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種用于氣相法改性納米粉體的反應(yīng)器，用以解決現(xiàn)有納米粉體改性的不均勻，改性納米粉體的不可控性問題。

一種用于氣相法改性納米粉體的反應(yīng)器，包括上層擋板、下層支撐板和攪拌裝置；

所述上層擋板是高溫微孔陶瓷板結(jié)構(gòu)，其孔徑：10~200?μm；開孔率：30~50?%?；透氣率≦?2.5?m³/m²·h；耐熱溫度：800°C；