本實(shí)用新型涉及氧化鐵生產(chǎn)設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及一種全密封氧氣氧化法生產(chǎn)氧化鐵的反應(yīng)裝置。

背景技術(shù)：

氧化鐵顏料是一種用途十分廣泛的無(wú)機(jī)顏料，其最常用的生產(chǎn)方法是空氣氧化法，常規(guī)的生產(chǎn)方法，是將水、鐵皮或硫酸亞鐵置于反應(yīng)器中，然后通入空氣和蒸汽，進(jìn)行氧化反應(yīng)，獲得氧化鐵料漿，然后送往后序的工序，制備各種顏色的氧化鐵顏料，如氧化鐵黃或氧化鐵紅等。

如圖1所示，在氧化鐵漿料的生產(chǎn)過(guò)程中，常采用進(jìn)氣風(fēng)機(jī)直接抽普通空氣進(jìn)入反應(yīng)器來(lái)氧化硫酸亞鐵，由于進(jìn)入反應(yīng)器的空氣溫度較低，要耗用蒸汽加熱到反應(yīng)溫度，并且反應(yīng)后的高溫廢氣以反應(yīng)溫度直接排放，一方面帶走大量熱量，另一方面空氣和高溫蒸汽需要源源不斷地補(bǔ)充到反應(yīng)體系中，致使能源消耗大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種全密封氧氣氧化法生產(chǎn)氧化鐵的反應(yīng)裝置，其將反應(yīng)后的高溫氣體通過(guò)循環(huán)裝置重新利用，減少了能量的消耗，提高能量利用率。

本實(shí)用新型的上述技術(shù)目的是通過(guò)以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：

一種全密封氧氣氧化法生產(chǎn)氧化鐵的反應(yīng)裝置，包括反應(yīng)罐，反應(yīng)罐的底部設(shè)有進(jìn)氣口，反應(yīng)罐的頂部設(shè)有高溫廢氣出口，反應(yīng)罐上連接有緩沖罐，緩沖罐上或反應(yīng)罐上連接有高溫蒸汽入口和空氣入口，緩沖罐上設(shè)有氧氣入口、高溫廢氣回收口和補(bǔ)充口，高溫廢氣回收口與反應(yīng)罐的高溫廢氣出口連接，補(bǔ)充口與反應(yīng)罐的進(jìn)氣口連接，補(bǔ)充口與進(jìn)氣口之間設(shè)有氣泵；高溫蒸汽入口上連接有高溫蒸汽供應(yīng)裝置，空氣入口上連接有空氣供應(yīng)裝置，氧氣入口上連接有氧氣供應(yīng)裝置；反應(yīng)罐內(nèi)設(shè)有第一測(cè)溫儀，緩沖罐內(nèi)設(shè)有測(cè)氧儀。

采用上述結(jié)構(gòu)，首先空氣經(jīng)空氣入口，高溫蒸汽經(jīng)高溫蒸汽入口直接或經(jīng)由緩沖罐進(jìn)入反應(yīng)罐，空氣與反應(yīng)罐中的氧化鐵和硫酸亞鐵反應(yīng)后空氣中的氧含量降低，從高溫廢氣出口排出反應(yīng)后的高溫廢氣，高溫廢氣經(jīng)由高溫廢氣回收口進(jìn)入緩沖罐，此時(shí)高溫蒸汽和空氣充滿(mǎn)整個(gè)反應(yīng)體系。切斷高溫蒸汽入口和空氣入口，測(cè)氧儀探測(cè)到緩沖罐內(nèi)的氧含量低于21%，打開(kāi)氧氣入口補(bǔ)充氧氣，并打開(kāi)氣泵使補(bǔ)充氧氣后的高溫氣體進(jìn)入反應(yīng)罐繼續(xù)參與反應(yīng)。反應(yīng)罐內(nèi)設(shè)有測(cè)溫儀，對(duì)反應(yīng)罐中的反應(yīng)溫度進(jìn)行監(jiān)控，并根據(jù)反應(yīng)罐中溫度變化及時(shí)補(bǔ)充高溫蒸汽或低溫的空氣。這樣的設(shè)置有如下優(yōu)勢(shì)：第一，減少了高溫廢氣的排放，將高溫廢氣重新利用，減少了能量的消耗，提高能量利用率；第二，這樣的設(shè)置，除了在反應(yīng)初期，都可以通過(guò)調(diào)節(jié)氧氣的加入量來(lái)提高反應(yīng)混合氣體中的氧氣含量并控制在所需的氧濃度，以此來(lái)提高反應(yīng)速率，提高生產(chǎn)效率。

進(jìn)一步優(yōu)選為：測(cè)氧儀包括測(cè)氧儀一和測(cè)氧儀二，分別設(shè)于高溫廢氣回收口和補(bǔ)充口上，氧氣入口上連接有流量調(diào)節(jié)閥。

采用上述結(jié)構(gòu)，測(cè)氧儀一和測(cè)氧儀二用來(lái)探測(cè)緩沖罐的高溫廢氣回收口和補(bǔ)充口上氧含量的區(qū)別，流量調(diào)節(jié)閥可以時(shí)時(shí)根據(jù)氧含量的監(jiān)測(cè)結(jié)果來(lái)調(diào)節(jié)氧氣流量的大小，使進(jìn)入反應(yīng)罐中的氧氣含量保持穩(wěn)定，從而保持反應(yīng)罐中反應(yīng)速率的穩(wěn)定，有利于提高產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性。

進(jìn)一步優(yōu)選為：反應(yīng)罐上設(shè)有泄壓閥。

采用上述結(jié)構(gòu)，由于該反應(yīng)系統(tǒng)為密閉系統(tǒng)，在通過(guò)調(diào)節(jié)系統(tǒng)流量來(lái)控制反應(yīng)速率的過(guò)程中，系統(tǒng)中的壓力會(huì)發(fā)生變化，從而影響反應(yīng)速率，泄壓閥的設(shè)置使得當(dāng)系統(tǒng)壓力高于設(shè)定值時(shí)，能夠開(kāi)啟泄壓閥排出部分氣體，一方面有利于保持反應(yīng)體系的穩(wěn)定，另一方面有利于保護(hù)反應(yīng)設(shè)備，使其免受過(guò)高的壓力。

進(jìn)一步優(yōu)選為：補(bǔ)充口或進(jìn)氣口或兩者之間的任意位置上設(shè)有氣體流量計(jì)。

采用上述結(jié)構(gòu)，氣體流量計(jì)的設(shè)置主要用于控制流入反應(yīng)罐的氣體流量，以此來(lái)調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)的反應(yīng)速率，由此來(lái)控制產(chǎn)品品質(zhì)。

進(jìn)一步優(yōu)選為：高溫蒸汽入口和空氣入口設(shè)于緩沖罐上，高溫蒸汽入口和空氣入口上分別連接有第二電磁閥和第三電磁閥。

采用上述結(jié)構(gòu)，電磁閥反應(yīng)靈敏，第二電磁閥和第三電磁閥的設(shè)置有利于對(duì)進(jìn)入緩沖罐中的高溫蒸汽和空氣的量進(jìn)行精確的控制。

進(jìn)一步優(yōu)選為：緩沖罐上設(shè)有第二測(cè)溫儀。

采用上述結(jié)構(gòu)，緩沖罐內(nèi)的第二測(cè)溫對(duì)緩沖罐中的氣液混合物的溫度進(jìn)行監(jiān)控，并根據(jù)緩沖罐中溫度變化及時(shí)補(bǔ)充高溫蒸汽或低溫的空氣，以此來(lái)調(diào)節(jié)進(jìn)入反應(yīng)罐中的氣液混合物的溫度，提高反應(yīng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

進(jìn)一步優(yōu)選為：高溫蒸汽入口和高溫廢氣回收口均位于緩沖罐底部；空氣入口和氧氣入口距離緩沖罐底部的高度占緩沖罐高度的1/4-1/2；補(bǔ)充口位于緩沖罐的頂部。

采用上述結(jié)構(gòu)，高溫蒸汽和高溫廢氣其溫度較高，從底部進(jìn)入緩沖罐，與其上方進(jìn)入的冷的空氣和氧氣進(jìn)行比較充分的混合，再?gòu)木彌_罐頂部的補(bǔ)充口排出并進(jìn)入反應(yīng)罐，空氣入口和氧氣入口高度的設(shè)置使得其上方還有足夠的空間讓高溫蒸汽與氧氣或空氣進(jìn)行充分混合，這樣的設(shè)置有利于提高緩沖罐內(nèi)的氣液混合物混合的均勻性。

進(jìn)一步優(yōu)選為：緩沖罐的橫截面上設(shè)有旋流板，旋流板的位置高于空氣入口和氧氣入口。

采用上述結(jié)構(gòu)，氣流在穿過(guò)旋流板的板葉片間隙時(shí)變成旋轉(zhuǎn)氣流，從而能夠把緩沖罐內(nèi)的氣液混合物進(jìn)行充分的混合。

進(jìn)一步優(yōu)選為：高溫蒸汽入口、空氣入口與進(jìn)氣口為同一個(gè)。

采用上述結(jié)構(gòu)，扎樣的設(shè)置有利于簡(jiǎn)化設(shè)備的加工工藝，只需通過(guò)管路連接的調(diào)節(jié)即可實(shí)現(xiàn)不同原料的添加。

進(jìn)一步優(yōu)選為：緩沖罐的橫截面上設(shè)有旋流板，旋流板的位置高于氧氣入口。

采用上述結(jié)構(gòu)，氣流在穿過(guò)旋流板的板葉片間隙時(shí)變成旋轉(zhuǎn)氣流，從而能夠把緩沖罐內(nèi)的氣液混合物進(jìn)行充分的混合。

綜上所述，本實(shí)用新型具有以下有益效果：本實(shí)用新型在傳統(tǒng)的氧化反應(yīng)反應(yīng)罐上增加氣體緩沖罐，與反應(yīng)罐形成全密封結(jié)構(gòu)，將反應(yīng)罐上部的低氧高溫氣體與補(bǔ)充的純氧在緩沖罐內(nèi)進(jìn)行混合后重新用于反應(yīng)罐中，這樣的設(shè)置有如下的優(yōu)點(diǎn)：第一，減少了高溫廢氣的排放，將高溫廢氣重新利用，減少了能量的消耗，提高能量利用率；第二，除了在反應(yīng)初期，都可以通過(guò)調(diào)節(jié)氧氣的加入量來(lái)提高反應(yīng)混合氣體中的氧氣含量并控制在所需的氧濃度，以此來(lái)提高反應(yīng)速率，提高生產(chǎn)效率。

附圖說(shuō)明

圖1是現(xiàn)有反應(yīng)裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)示圖；

圖2是實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)示圖；

圖3是實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)示圖。

圖中，A、空氣；B：高溫蒸汽；C：高溫廢氣；1、反應(yīng)罐；11、進(jìn)氣口；12、高溫廢氣出口；13、第一測(cè)溫儀；14、泄壓閥；15、第二測(cè)溫儀；2、緩沖罐；21、高溫廢氣回收口；22、補(bǔ)充口；23、氧氣入口；24、測(cè)氧儀；25、測(cè)氧儀一；26、測(cè)氧儀二；27、旋流板；3、氣泵；4、空氣供應(yīng)裝置；41、第二電磁閥；5、高溫蒸汽供應(yīng)裝置；51、第三電磁閥；6、氣體流量計(jì)；7、氧氣供應(yīng)裝置；8、流量調(diào)節(jié)閥；91、空氣入口；92、高溫蒸汽入口。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

本具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本實(shí)用新型的解釋?zhuān)洳⒉皇菍?duì)本實(shí)用新型的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀完本說(shuō)明書(shū)后可以根據(jù)需要對(duì)本實(shí)施例做出沒(méi)有創(chuàng)造性貢獻(xiàn)的修改，但只要在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)都受到專(zhuān)利法的保護(hù)。

實(shí)施例1：一種全密封氧氣氧化法生產(chǎn)氧化鐵的反應(yīng)裝置，如圖2所示，包括反應(yīng)罐1，反應(yīng)罐1的底部設(shè)有進(jìn)氣口11，反應(yīng)罐1的頂部設(shè)有高溫廢氣出口12。反應(yīng)罐1上連接有緩沖罐2，緩沖罐2上設(shè)有高溫廢氣回收口21和補(bǔ)充口22。高溫廢氣回收口21與反應(yīng)罐1的高溫廢氣出口12連接，補(bǔ)充口22與反應(yīng)罐1的進(jìn)氣口11連接。補(bǔ)充口22與進(jìn)氣口11之間設(shè)有氣泵3，氣泵3將反應(yīng)罐1頂端的高溫低氧氣體抽到緩沖罐2內(nèi)，從而使氣體在反應(yīng)罐1和緩沖罐2之間形成循環(huán)。

反應(yīng)罐1的進(jìn)氣口11分別與空氣供應(yīng)裝置4和高溫蒸汽供應(yīng)裝置5連接，空氣供應(yīng)裝置4可以是壓縮空氣罐或者空氣壓縮凈化機(jī)，高溫蒸汽供應(yīng)裝置5可以是蒸汽鍋。進(jìn)氣口11與空氣供應(yīng)裝置4和高溫蒸汽供應(yīng)裝置5的連接處分別設(shè)有第二電磁閥41和第三電磁閥51。反應(yīng)罐1內(nèi)設(shè)有第一測(cè)溫儀13，用于監(jiān)控反應(yīng)罐1內(nèi)的反應(yīng)溫度。反應(yīng)罐1的進(jìn)氣口11上設(shè)有氣體流量計(jì)6，反應(yīng)罐1的高溫廢氣出口12上連接有泄壓閥14，通過(guò)對(duì)進(jìn)入反應(yīng)罐1內(nèi)的氣體流量和壓力的控制來(lái)調(diào)節(jié)反應(yīng)速率，同時(shí)泄壓閥14的設(shè)置也有利于防止系統(tǒng)內(nèi)壓力過(guò)高而對(duì)設(shè)備造成損害。

緩沖罐2上還設(shè)有氧氣入口23，氧氣入口23上連接有氧氣供應(yīng)裝置7，氧氣入口23上連接有流量調(diào)節(jié)閥8。氧氣供應(yīng)裝置7可以是氧氣罐，氧氣發(fā)生器等，用于補(bǔ)充系統(tǒng)內(nèi)消耗的氧氣。緩沖罐2內(nèi)設(shè)有測(cè)氧儀24，設(shè)于高溫廢氣回收口21上，用于探測(cè)從反應(yīng)罐1輸送至緩沖罐2的高溫低氧廢氣中的氧含量。緩沖罐2的橫截面上設(shè)有旋流板27，旋流板27的位置高于氧氣入口23。

工作原理：空氣首先經(jīng)空氣入口進(jìn)入反應(yīng)罐1，高溫蒸汽經(jīng)高溫蒸汽入口進(jìn)入反應(yīng)罐1加熱空氣，使反應(yīng)罐1中系統(tǒng)溫度升高，反應(yīng)開(kāi)始，消耗空氣中的氧氣。經(jīng)反應(yīng)的高溫低氧氣體從高溫廢氣出口12排出，高溫廢氣經(jīng)由高溫廢氣回收口21進(jìn)入緩沖罐2，此時(shí)高溫蒸汽和空氣充滿(mǎn)整個(gè)反應(yīng)體系。關(guān)閉第二電磁閥41和第三電磁閥51，切斷高溫蒸汽入口和空氣入口，測(cè)氧儀24探測(cè)緩沖罐2內(nèi)的氧含量，根據(jù)含氧量不同調(diào)節(jié)氧氣入口23的流量調(diào)節(jié)閥8來(lái)補(bǔ)充氧氣，并打開(kāi)氣泵3使補(bǔ)充氧氣后的高溫氣體進(jìn)入反應(yīng)罐1繼續(xù)參與反應(yīng)。氣流在穿過(guò)旋流板27的板葉片間隙時(shí)變成旋轉(zhuǎn)氣流，從而能夠把緩沖罐2內(nèi)的氣液混合物進(jìn)行充分的混合。第一測(cè)溫儀13和氣體流量計(jì)6的設(shè)置能夠?qū)Ψ磻?yīng)罐1中的反應(yīng)溫度和氣體流量進(jìn)行監(jiān)控，并根據(jù)反應(yīng)罐1中溫度變化及時(shí)補(bǔ)充高溫蒸汽或低溫的空氣，或通過(guò)氣泵3的速率調(diào)節(jié)氣體流量，以此來(lái)控制系統(tǒng)的反應(yīng)速率，調(diào)節(jié)終產(chǎn)物的品質(zhì)。這樣的設(shè)置減少了高溫廢氣的排放，將高溫廢氣重新利用，減少了能量的消耗，提高能量利用率。并且可以通過(guò)調(diào)節(jié)氧氣的加入量來(lái)提高反應(yīng)混合氣體中的氧氣含量并控制在所需的氧濃度，以此來(lái)提高反應(yīng)速率，提高生產(chǎn)效率。

實(shí)施例2：一種全密封氧氣氧化法生產(chǎn)氧化鐵的反應(yīng)裝置，如圖3所示，包括反應(yīng)罐1，反應(yīng)罐1的底部設(shè)有進(jìn)氣口11，反應(yīng)罐1的頂部設(shè)有高溫廢氣出口12。反應(yīng)罐1上連接有緩沖罐2，緩沖罐2上設(shè)有高溫廢氣回收口21和補(bǔ)充口22。高溫廢氣回收口21與反應(yīng)罐1的高溫廢氣出口12連接，補(bǔ)充口22與反應(yīng)罐1的進(jìn)氣口11連接。補(bǔ)充口22與進(jìn)氣口11之間設(shè)有氣泵3，氣泵3將反應(yīng)罐1頂端的高溫低氧氣體抽到緩沖罐2內(nèi)，從而使氣體在反應(yīng)罐1和緩沖罐2之間形成循環(huán)。

反應(yīng)罐1內(nèi)設(shè)有第一測(cè)溫儀13，用于監(jiān)控反應(yīng)罐1內(nèi)的反應(yīng)溫度，反應(yīng)罐1的進(jìn)氣口11和緩沖罐2的補(bǔ)充口22之間的管路上設(shè)有氣體流量計(jì)6，反應(yīng)罐1的高溫廢氣出口12上連接有泄壓閥14，通過(guò)對(duì)進(jìn)入反應(yīng)罐1內(nèi)的氣體流量和壓力的控制來(lái)調(diào)節(jié)反應(yīng)速率，同時(shí)泄壓閥14的設(shè)置也有利于防止系統(tǒng)內(nèi)壓力過(guò)高而對(duì)設(shè)備造成損害。

緩沖罐2上還設(shè)有空氣入口91、高溫蒸汽入口92和氧氣入口23，高溫蒸汽入口92位于緩沖罐2底部，空氣入口91和氧氣入口23距離緩沖罐2底部的高度占緩沖罐2高度的1/4-1/2。

空氣入口91和高溫蒸汽入口92分別與空氣供應(yīng)裝置4和高溫蒸汽供應(yīng)裝置5連接，空氣供應(yīng)裝置4可以是壓縮空氣罐或者空氣壓縮凈化機(jī)，高溫蒸汽供應(yīng)裝置5可以是蒸汽鍋?？諝馊肟?1和空氣供應(yīng)裝置4之間設(shè)有第二電磁閥41，高溫蒸汽入口92和高溫蒸汽供應(yīng)裝置5之間設(shè)有第三電磁閥51。氧氣入口23上連接有氧氣供應(yīng)裝置7，氧氣入口23上連接有流量調(diào)節(jié)閥8。氧氣供應(yīng)裝置7可以是氧氣罐，氧氣發(fā)生器等，用于補(bǔ)充系統(tǒng)內(nèi)消耗的氧氣。

緩沖罐2內(nèi)設(shè)有測(cè)氧儀一25和測(cè)氧儀二26，分別設(shè)于高溫廢氣回收口21和補(bǔ)充口22上，用于探測(cè)從反應(yīng)罐1輸送至緩沖罐2的高溫低氧廢氣中的氧含量以及從緩沖罐2輸送至反應(yīng)罐1中的混合氣體中的氧含量，以此來(lái)控制氧氣的添加量。緩沖罐2上設(shè)有第二測(cè)溫儀15，用以監(jiān)測(cè)緩沖罐2內(nèi)的溫度，來(lái)選擇性地向緩沖罐2內(nèi)添加高溫蒸汽或空氣。緩沖罐2的橫截面上設(shè)有旋流板27，旋流板27的位置高于氧氣入口23和空氣入口91。

工作原理：空氣首先經(jīng)空氣入口91進(jìn)入緩沖罐2，高溫蒸汽經(jīng)高溫蒸汽入口92進(jìn)入緩沖罐2加熱空氣，高溫蒸汽和空氣在緩沖罐2內(nèi)經(jīng)旋流板27混合均勻后進(jìn)入反應(yīng)罐1。反應(yīng)開(kāi)始，反應(yīng)體系消耗空氣中的氧氣。經(jīng)反應(yīng)的高溫低氧氣體從高溫廢氣出口12排出，高溫廢氣經(jīng)由高溫廢氣回收口21進(jìn)入緩沖罐2，此時(shí)高溫蒸汽和空氣充滿(mǎn)整個(gè)反應(yīng)體系。關(guān)閉第二電磁閥41和第三電磁閥51，切斷高溫蒸汽入口92和空氣入口91，測(cè)氧儀一25探測(cè)進(jìn)入緩沖罐2內(nèi)的高溫低氧氣體的氧含量，根據(jù)含氧量不同調(diào)節(jié)氧氣入口23的流量調(diào)節(jié)閥8來(lái)補(bǔ)充氧氣，并打開(kāi)氣泵3使補(bǔ)充氧氣后的高溫氣體進(jìn)入反應(yīng)罐1繼續(xù)參與反應(yīng)。氣流在穿過(guò)旋流板27的板葉片間隙時(shí)變成旋轉(zhuǎn)氣流，從而能夠把緩沖罐2內(nèi)的氣液混合物進(jìn)行充分的混合?；旌蠚怏w流經(jīng)測(cè)氧儀二26，測(cè)試進(jìn)入反應(yīng)罐1中的氣體的氧含量，可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)閥8，來(lái)控制反應(yīng)體系中的氧濃度。第一測(cè)溫儀13和第二測(cè)溫儀15的設(shè)置能夠分別對(duì)反應(yīng)罐1和緩沖罐2中的反應(yīng)溫度監(jiān)控，并根據(jù)溫度變化及時(shí)補(bǔ)充高溫蒸汽或低溫的空氣，以此來(lái)控制系統(tǒng)的反應(yīng)速率，調(diào)節(jié)終產(chǎn)物的品質(zhì)。將補(bǔ)充的空氣或高溫蒸汽首先通入緩沖罐2進(jìn)行混合，能夠使得進(jìn)入反應(yīng)罐1的氣流均勻，有利于保持反應(yīng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。