[發(fā)明專利]一種三通道噴霧燃燒法連續(xù)生產(chǎn)超氧化鉀的反應(yīng)器及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010633463.7
• 申請日: 2020-07-02
• 公開（公告）號: CN111744451A
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉湛;劉林學(xué);郝光順
• 申請（專利權(quán)）人: 山東習(xí)尚喜新材料科技股份有限公司
• 主分類號: B01J19/24
• 分類號: B01J19/24;B01J10/00;C01B15/043
• 代理公司: 西安恒泰知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61216
• 代理人: 王孝明

本發(fā)明提供了一種三通道噴霧燃燒法連續(xù)生產(chǎn)超氧化鉀的反應(yīng)器及系統(tǒng)，包括從內(nèi)至外依次設(shè)置的中心混合氣管道、金屬鉀液流管道、導(dǎo)流槽筒和主混合氣管道，中心混合氣管道內(nèi)部的空隙為中心混合氣通道；中心混合氣管道和金屬鉀液流管道之間的空隙為金屬鉀液流通道；導(dǎo)流槽筒和主混合氣管道之間的空隙為主混合氣通道。本發(fā)明采用混合氣內(nèi)外夾擊金屬鉀液流的方式進行強烈的混合，充分反應(yīng)。本發(fā)明的系統(tǒng)能夠有效地、安全地保證主反應(yīng)完全進行，可以反復(fù)回用反應(yīng)尾氣降低生產(chǎn)成本，可以回收反應(yīng)產(chǎn)生的熱能，可以實現(xiàn)連續(xù)的自動化生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于化工領(lǐng)域，涉及超氧化鉀的生產(chǎn)制備，具體涉及一種三通道噴霧燃燒法連續(xù)生產(chǎn)超氧化鉀的反應(yīng)器及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

超氧化鉀是目前已知的最廉價、最安全、最方便的自供氧生命保障系統(tǒng)供氧的化學(xué)藥劑，可用于航天、潛水、礦山救援、水下救援、高原作業(yè)、火災(zāi)自救、便攜式供氧等自供氧生命保障系統(tǒng)。其原理是超氧化鉀與人呼出的二氧化碳在室溫下自動反應(yīng)生成氧氣和碳酸鉀，這樣就可以不依賴其它外界條件產(chǎn)生人所需的氧氣，從而維持生命直至轉(zhuǎn)移到正常的自然環(huán)境，足見其在人類生命活動中的重要性。

關(guān)于超氧化鉀的制備主要有三種方法，一種是金屬鉀與雙氧水反應(yīng)生成超氧化鉀，這種方法看似簡單，其實非常危險，易發(fā)生爆炸，而且生成的超氧化鉀純度不高，每100g重量產(chǎn)氧量小于25g，因此，這種方法已被淘汰；另一種方法是將溶解于液氨中的鉀在-30～50℃下用氧氣氧化生成超氧化鉀，這種方法反應(yīng)條件比較岢刻，操作比較繁瑣，不易工業(yè)化，僅用于實驗室制備；最后一種是金屬鉀與氧氣或空氣在一定條件下反應(yīng)直接生成超氧化鉀，該方法可以產(chǎn)生滿足需要的超氧化鉀，但對反應(yīng)條件、反應(yīng)設(shè)備要求比較高而且生產(chǎn)成本也比較高，這也是超氧化鉀目前僅僅用于軍事等特殊環(huán)境而沒有廣泛用于民用的原因。因此，如何安全地、低成本地生產(chǎn)超氧化鉀就成了本行業(yè)科技工作者努力的目標(biāo)。實際上鉀與氧在一定溫度下反應(yīng)生成超氧化鉀主要是要保證反應(yīng)朝生成超氧化鉀主反應(yīng)方向進行，而且要反應(yīng)完全。在該過程中，如果反應(yīng)溫度過低就可能生成氧化鉀，如果過高，生成的超氧化鉀就會分解也生成氧化鉀甚至鉀與氮氣反應(yīng)生成氮化鉀，所以說控制反應(yīng)的溫度非常關(guān)鍵。由于液態(tài)金屬鉀與氧氣或空氣反應(yīng)是兩相燃燒反應(yīng)，所以燃燒器的噴嘴和反應(yīng)器是保證反應(yīng)能否完全的關(guān)鍵。在生成超氧化鉀的過程中控制氧氣或空氣含盡可能低的水分、油分、二氧化碳是保證反應(yīng)正常進行和產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。這是因為金屬鉀與水可反應(yīng)生成氫氧化鉀和氫氣，這既影響超氧化鉀的純度又可能導(dǎo)致生成的氫氣與反應(yīng)氣形成爆炸性混合氣產(chǎn)生爆炸的危險；反應(yīng)氣中如含有二氧化碳可與生成的超氧化鉀反應(yīng)生成碳酸鉀，雖然不會造成危險，但影響產(chǎn)品質(zhì)量；反應(yīng)氣中如含有油可與生成的超氧化鉀反應(yīng)生成其它產(chǎn)物影響超氧化鉀質(zhì)量。申請?zhí)枮?01711176821.0中國專利公布了一種金屬鉀噴霧氧化法制備超氧化鉀粉末的方法，該方法采用一種雙通道噴嘴噴霧反應(yīng)制備超氧化鉀，但是該方法也有許多不足，一是該方法采用簡單的雙通道，液態(tài)金屬鉀僅從中間通道射流與外圈空氣流交會發(fā)生反應(yīng)，這種噴嘴的混合效果不理想，不能保證金屬鉀快速完全反應(yīng)，而且生產(chǎn)效率低，再加上該專利沒有在反應(yīng)物行程上說明，一旦未反應(yīng)完全的金屬鉀被生成的超氧化鉀包裹并落入集料器，這時溫度已不能保證主反應(yīng)進行，就可能生成氧化鉀影響產(chǎn)品純度。另外，該專利采用的氧化氣為凈化后的空氣，由于要帶走反應(yīng)產(chǎn)生的大量熱量，就必須用大大過量的凈化空氣，而這些空氣在進系統(tǒng)前要預(yù)熱至反應(yīng)溫度，這樣就增加了生產(chǎn)成本。凈化空氣需要固體堿，大量排空的空氣又需要水噴淋吸收，這樣又會產(chǎn)生廢堿、堿性廢水既增加了產(chǎn)生成本，又產(chǎn)生了三廢。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于，提供一種三通道噴霧燃燒法連續(xù)生產(chǎn)超氧化鉀的反應(yīng)器及系統(tǒng)，解決現(xiàn)有技術(shù)中難以保證主反應(yīng)完全進行的技術(shù)問題。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

一種三通道噴霧燃燒反應(yīng)器，包括中心混合氣管道，中心混合氣管道的一端封閉另一端開放，中心混合氣管道內(nèi)布設(shè)有導(dǎo)流桿，導(dǎo)流桿固定在中心管道封閉端，導(dǎo)流桿上布設(shè)有第一螺旋導(dǎo)流片，中心混合氣管道內(nèi)部的空隙為中心混合氣通道；