[實(shí)用新型]一種液體硅酸鈉超聲波反應(yīng)裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520642104.2
• 申請日: 2015-08-24
• 公開（公告）號: CN204891879U
• 公開（公告）日: 2015-12-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王敬偉;趙貝貝
• 申請（專利權(quán)）人: 昌邑市龍港無機(jī)硅有限公司
• 主分類號: B01J19/18
• 分類號: B01J19/18;B01J19/10
• 代理公司: 濰坊正信專利事務(wù)所 37216
• 代理人: 呂春霞

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于無機(jī)硅生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種液體硅酸鈉超聲波反應(yīng)裝置。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)制備液體硅酸鈉裝置為帶有機(jī)械攪拌的壓力反應(yīng)釜，反應(yīng)原料為石英砂和液體氫氧化鈉，由于此反應(yīng)為非均相反應(yīng)，并且石英砂在0.8-10MPa壓力下，溫度達(dá)到160℃以上才能與燒堿進(jìn)行快速的反應(yīng)，隨著反應(yīng)的繼續(xù)，堿濃度不斷降低，反應(yīng)速率也同時(shí)下降，最終反應(yīng)時(shí)間控制在8-12小時(shí)，石英砂反應(yīng)率控制在80-90％。

現(xiàn)有的液體硅酸鈉反應(yīng)裝置主要存在以下不足：

(1)反應(yīng)時(shí)間長，反應(yīng)效率低；

(2)石英砂相轉(zhuǎn)化效率低；

(3)反應(yīng)溫度及反應(yīng)壓力高，因高壓使用及高溫腐蝕縮短設(shè)備使用壽命。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是：針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種可縮短反應(yīng)時(shí)間，提高反應(yīng)效率且可延長反應(yīng)釜使用壽命的液體硅酸鈉超聲波反應(yīng)裝置。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：

一種液體硅酸鈉超聲波反應(yīng)裝置，包括反應(yīng)釜和設(shè)于所述反應(yīng)釜頂部的超聲波裝置，所述反應(yīng)釜內(nèi)設(shè)有攪拌軸，所述超聲波裝置包括依次連接的超聲波發(fā)生器、超聲波換能器和超聲波增幅器，所述超聲波增幅器通過法蘭連接有超聲波振動棒，所述超聲波振動棒伸入所述反應(yīng)釜內(nèi)。

作為一種改進(jìn)，所述攪拌軸的底部設(shè)有槳葉。

作為進(jìn)一步地改進(jìn)，所述超聲波振動棒呈螺旋狀環(huán)繞在所述攪拌軸外。

作為一種改進(jìn)，所述攪拌軸的中部和底部分別設(shè)有槳葉。

作為進(jìn)一步地改進(jìn)，所述超聲波振動棒呈U型，所述超聲波振動棒圍在所述攪拌軸及所述槳葉的周圍。

作為一種改進(jìn)，所述反應(yīng)釜的頂部還設(shè)有壓力表。

超聲波在非均相反應(yīng)的介質(zhì)中傳播時(shí)，由于超聲波與介質(zhì)的相互作用，使介質(zhì)發(fā)生物理的和化學(xué)的變化，從而產(chǎn)生一系列力學(xué)的、熱學(xué)的、電磁學(xué)的和化學(xué)的超聲效應(yīng)。

超聲效應(yīng)對促進(jìn)石英砂與燒堿反應(yīng)的作用機(jī)理：

機(jī)械效應(yīng)：超聲波的機(jī)械作用可促石英砂在燒堿溶液中的分散，增大石英砂與燒堿的接觸反應(yīng)幾率。

破碎效應(yīng)：石英砂在超聲波的作用下，其產(chǎn)生高頻的振動并相互間產(chǎn)生共振，在此作用下其晶體產(chǎn)生破壞，并在表面產(chǎn)生裂紋，增大與燒堿反應(yīng)接觸的表面積。

空化效應(yīng)：液體中的微小氣泡核在超聲波作用下產(chǎn)生振動，當(dāng)聲壓達(dá)到一定值時(shí)，氣泡將迅速膨脹，然后突然閉合，在氣泡閉合時(shí)產(chǎn)生沖擊波，這種膨脹、閉合、振蕩等一系列動力學(xué)過程稱超聲波空化作用。超聲波能量足夠高時(shí)，液體燒堿中會產(chǎn)生空化效應(yīng)，其產(chǎn)生的微小氣泡氣泡的壽命約0.1μs，它在急劇崩潰時(shí)可釋放出巨大的能量，其瞬時(shí)壓力可以達(dá)到幾十甚至上百個(gè)大氣壓力，瞬間產(chǎn)生局部溫度達(dá)到5000K，因此作用可以給反應(yīng)進(jìn)行提供一個(gè)強(qiáng)大的壓力及溫度，提高了燒堿的反應(yīng)活性，極大程度上保證了石英砂的反應(yīng)率。

熱效應(yīng)：由于超聲波頻率高，能量大，被介質(zhì)吸收時(shí)能產(chǎn)生顯著的熱效應(yīng)。

由于采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型的有益效果是：

(1)縮短了反應(yīng)時(shí)間，反應(yīng)時(shí)間由原來的8-12小時(shí)縮短為2-4小時(shí)，提高了生產(chǎn)效率。

(2)提高了石英砂的反應(yīng)率及液體硅酸鈉的收率，反應(yīng)率由原來的80-90％提高到了95-98％，降低了消耗，節(jié)省成本。

(3)超聲波的作用下，反應(yīng)的初始溫度降低，由原來的160℃降至100℃，并用反應(yīng)放熱產(chǎn)生的蒸汽作為加熱的熱源，減少了蒸汽的消耗。

(4)降低了設(shè)備操作壓力及溫度，延長了使用壽命。

附圖說明

圖1是實(shí)施例一提供的液體硅酸鈉超聲波反應(yīng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是實(shí)施例二提供的液體硅酸鈉超聲波反應(yīng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是實(shí)施例三提供的液體硅酸鈉超聲波反應(yīng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中：1-反應(yīng)釜，2-超聲波裝置，3-電機(jī)，4-法蘭，5-超聲波振動棒，6-槳葉，7-壓力表，11-攪拌軸，21-超聲波發(fā)生器，22-超聲波換能器，23-超聲波增幅器。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。

實(shí)施例一

圖1示出了本實(shí)施例提供的液體硅酸鈉超聲波反應(yīng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，為了便于說明，本圖僅提供與本實(shí)用新型有關(guān)的結(jié)構(gòu)部分。