本實用新型涉及一種用于化學反應的裝置，尤其涉及一種級氧化反應組件，以其為部件制成制取鐵的氧化物的裝置。

背景技術(shù)：

氧化鐵是一種重要的鐵的氧化物，其作為著色劑用于油漆、油墨和橡膠等工業(yè)中，還廣泛用于油漆、橡膠、塑料化妝品、建筑精磨材料、精密五金儀器、光學玻璃、搪瓷、文教用品、皮革、磁性合金和高級合金鋼的著色，作為顏料用于油漆、橡膠、塑料和建筑等的著色，以及玻璃、寶石和金屬等材料的拋光劑等。

多種方法可以制取鐵的氧化物，較常見的如：鐵皮與硫酸生成的硫酸亞鐵經(jīng)氧化還原反應制取。根據(jù)鐵的氧化物的晶胞結(jié)構(gòu)的差異，常見的有鐵黑、鐵黃和鐵紅等幾種，這些不同顏色的鐵的氧化物由生產(chǎn)中的晶種決定。

中國發(fā)明專利ZL03128113.3公開了一種以鐵粉還原法生產(chǎn)有機產(chǎn)品同步生產(chǎn)氧化鐵黑的方法，將鐵粉、反應介質(zhì)、水投入到還原反應罐中，用蒸汽加熱活化0.5小時-1小時，反應溫度為50℃-95℃，反應壓力為常壓，攪拌轉(zhuǎn)速為60轉(zhuǎn)/分鐘-12轉(zhuǎn)/分鐘，還原反應罐中PH值為5-8，反應過程連續(xù)滴加有機原料，并間斷補充鐵粉、反應介質(zhì)和水，始終維持有機原料、鐵粉、反應介質(zhì)、水的重量配比為1∶0.5-1.5∶0.01-0.1∶2-5，有機產(chǎn)品、鐵泥的懸浮物從還原反應罐出料口連續(xù)出料；將反應生成的懸浮物經(jīng)過濾、洗滌、篩分、過濾和干燥等制得。

中國發(fā)明專利ZL201110008756.7公開了一種高純氧化鐵黑顏料及其生產(chǎn)方法，采用硫酸亞鐵和氫氧化鈉在氧化桶內(nèi)進行反應。在堿性條件下，生成氫氧化亞鐵溶膠，通入蒸汽升溫進行反應，達到規(guī)定溫度后，通入空氣進行氧化，反應一定時間后即可制得所需高純氧化鐵黑。

中國發(fā)明專利ZL201110062503.8公開了一種利用硝酰氯尾氣制備氧化鐵紅顏料的方法，采用氯代硝基苯高溫氯化生產(chǎn)過程中的尾氣，與鐵粉進行硝基還原反應后產(chǎn)生的鐵泥混合，通入蒸汽加熱90～100℃，同時攪拌使化工鐵泥溶解，跟蹤測定溶液中Fe³⁺的含量和鐵泥的加入量使溶液中Fe³⁺含量達到110～130g/L后，過濾，濾液加氨水調(diào)pH值為6～9，使三價鐵生成氫氧化鐵，離心分離，取固體加熱至105℃～115℃，制得氧化鐵紅顏料。

上述制取鐵的氧化物方法其反應規(guī)模較小，反應容器的容積難以擴大，出料后反應容器底部廢料較多，需要人工進入反應容器內(nèi)進行清理。底部的廢料由于無法與空氣充分接觸反應不完全，造成物料的損耗與浪費。

中國實用新型專利ZL200920212985.9公開了一種用于制備氧化鐵的氧化桶，其包括桶狀的桶體、鐵皮入口、晶種入口、水入口、硫酸亞鐵入口、蒸汽入口、空氣入口和出料口、截頭錐體和設有小孔的中間隔板，截頭錐體的大端與桶體的下端相連接，鐵皮入口設置在桶體頂部，晶種入口、水入口和硫酸亞鐵入口分別設置在桶體的上部，蒸汽入口設置在截頭錐體的下部，空氣入口和出料口分別設置在截頭錐體的底部。本實用新型用于制備氧化鐵的氧化桶，出料徹底，不需進入清理垃圾，降低勞動強度、改善現(xiàn)場狀況，減少產(chǎn)品損耗，并且直接從底部進氣(汽)，便于管道維護，并且結(jié)合錐形底，沉積的鐵皮滑落到底后再被空氣吹起來繼續(xù)參與反應，可以提高原料利用率。

中國實用新型專利ZL201020656765.8公開了一種制備硝酸亞鐵溶液的液固相轉(zhuǎn)移反應器，包括密閉的殼體、內(nèi)筒、分隔板、循環(huán)出口、物料入口、酸入口和物料出口，酸入口的位置在殼體和內(nèi)筒之間，殼體由圓柱段和錐體段連接構(gòu)成，分隔板設在圓柱段下部，內(nèi)筒固定在分隔板上，內(nèi)筒底部的分隔板上設有分布孔，物料入口設在圓柱段的上部，循環(huán)出口設置分隔板上方的殼體上，物料出口設在錐體段底部。該反應器采用外循環(huán)均質(zhì)反應，能夠避免返混，能夠減少高價鐵的及氮氧化物等副產(chǎn)物生成，無料渣鐵屑沉積，容量自適應溢流調(diào)節(jié)，便于控制體系溫度，產(chǎn)品純度高，無廢氣排放，同時縮短了反應時間。

中國發(fā)明專利申請201310632149.7公開了一種制備氧化鐵黃的裝置，包括第一進樣裝置、第二進樣裝置、進氣裝置、反應容器、加熱裝置和pH值調(diào)節(jié)裝置。反應容器的進口與第一進樣裝置出口、第二進樣裝置出口和進氣裝置出口相連，堿室出口與所述第二進樣裝置進口相連的雙極膜電滲析裝置。利用雙極膜電滲析裝置產(chǎn)生的堿液作為堿性中和劑，調(diào)節(jié)制備氧化鐵黃過程中反應溶液的pH值，有效地降低了生產(chǎn)氧化鐵黃的成本，同時本發(fā)明還有效地處理了制備氧化鐵黃過程中產(chǎn)生的無機鹽廢液，實現(xiàn)了資源的回收和再利用。

中國發(fā)明專利申請201510070457.4公開了一種氧化反應裝置，包括反應區(qū)、氣液分布區(qū)和物料支撐件。氣液分布區(qū)設于反應區(qū)之下，物料支撐件用于支撐第一容腔內(nèi)的反應物，置于反應區(qū)的底端。氣液分布區(qū)包括第二容腔、集氣室、1個以上氣體分布管和通氣口，集氣室設于第二容腔內(nèi)，各個氣體分布管的一端布置于集氣室的周沿，通氣口置于集氣室之下。該裝置在實踐中仍存在反應“死區(qū)”，長時間使用后，仍需要工作人工進入到反應裝置內(nèi)實施人工清料，不利于安全生產(chǎn)的進行。

為此，也有技術(shù)人員想到在反應裝置設置若干立柱，以解決反應“死區(qū)”，從實施情況看仍難以解決。將反應原料鐵皮置于網(wǎng)兜中懸空反應，在反應進行過程中對網(wǎng)兜進行翻動以試圖解決反應“死區(qū)”。該技術(shù)方案需要進行敞口反應，需要持續(xù)且大量的補充蒸汽，能源消耗較大，環(huán)境熱污染嚴重，也不利于安全生產(chǎn)的進行。

因此，目前已公開的各種反應裝置在實現(xiàn)鐵的氧化物制取的經(jīng)濟性要求的同時，尚未能解決反應“死區(qū)”的問題，有必要繼續(xù)探索和完善制取鐵的氧化物的技術(shù)方案。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的一個目的在于提供一種級聯(lián)氧化反應組件，提高氧化反應的效率，提高經(jīng)濟效益。

本實用新型的另一個目的在于提供一種級聯(lián)氧化反應組件，有效減少反應“死區(qū)”的發(fā)生，利于在大規(guī)模持續(xù)生產(chǎn)的進行，避免操作人員深入反應裝置實施清料，提高生產(chǎn)的安全性。

本實用新型的再一個目的在于提供一種級聯(lián)氧化反應組件，便于生產(chǎn)中對大體積和重量物料的投入，使得氧化反應體系的均一性得到改善，提高反應效率，增加反應產(chǎn)率。

本實用新型的又一個目的在于提供一種級聯(lián)氧化反應組件，便于生產(chǎn)中對大體積和重量物料的投入，使得氧化反應體系的均一性得到改善，縮短生產(chǎn)準備時間，提高設備利用率。

本實用新型的又一個目的在于提供一種級聯(lián)氧化反應組件，將其用于鐵的氧化物反應裝置。

本實用新型的又一個目的在于提供一種級聯(lián)氧化反應組件，將其用于鐵的氧化物的制取和大規(guī)模生產(chǎn)。

本實用新型提供的一種級聯(lián)氧化反應組件，包括至少1層構(gòu)件，其包括若干經(jīng)向柵條和若干緯向柵條，各個經(jīng)向柵條的間距大于等于5mm且小于等于500mm，各個緯向柵條的間距大于等于5mm且小于等于500mm。

本實用新型提供的另一種級聯(lián)氧化反應組件，包括若干構(gòu)件相疊，至少構(gòu)成2層以上，各個構(gòu)件上設置通孔，且通孔的孔徑比為2.5∶1～25∶1。構(gòu)件的高度為20mm～1000mm。

本實用新型提供的另一種級聯(lián)氧化反應組件，包括

第一構(gòu)件，其上設置若干第一通孔；

第二構(gòu)件，其置于第一構(gòu)件上方，還包括若干第二通孔。

第二構(gòu)件與第一構(gòu)件的孔徑比為2.5∶1～25∶1。

本實用新型提供的另一種級聯(lián)氧化反應組件，包括

第一構(gòu)件，其包括若干第一經(jīng)向柵條和若干第一緯向柵條，各個第一經(jīng)向柵條的間距大于等于5mm且小于80mm，各個第一緯向柵條的間距大于等于5mm且小于80mm；

第二構(gòu)件，其置于第一構(gòu)件上方，還包括若干第二經(jīng)向柵條和若干第二緯向柵條，各個第二經(jīng)向柵條的間距為大于等于80mm且小于等于500mm，各個第二緯向柵條的間距大于等于80mm且小于等于500mm。

第一構(gòu)件與第二構(gòu)件之間的間距小于等于1000mm。

第二構(gòu)件與第一構(gòu)件的孔徑比為2.5∶1～25∶1。

第一構(gòu)件和第二構(gòu)件的高度分別為20mm～1000mm，其值相同或不同，如：第一構(gòu)件的高度為20mm～200mm，第二構(gòu)件的高度為30mm～700mm以利于反應原料的運動和充分氧化。

本實用新型提供的另一種級聯(lián)氧化反應組件，包括

第一構(gòu)件，其包括若干第一經(jīng)向柵條和若干第一緯向柵條，各個第一經(jīng)向柵條的間距大于等于5mm且小于20mm，各個第一緯向柵條的間距大于等于5mm且小于20mm；

第二構(gòu)件，其置于第一構(gòu)件上方，還包括若干第二經(jīng)向柵條和若干第二緯向柵條，各個第二經(jīng)向柵條的間距為大于等于20mm且小于80mm，各個第二緯向柵條的間距大于等于20mm且小于80mm；

第三構(gòu)件，其置于第二構(gòu)件上方，還包括若干第三經(jīng)向柵條和若干第三緯向柵條，各個第三經(jīng)向柵條的間距為大于等于80mm且小于等于500mm，各個第三緯向柵條的間距大于等于80mm且小于等于500mm。

各個構(gòu)件的高度分別為20mm～1000mm，其值相同或不同，如：第一構(gòu)件的層高為20mm～100mm，第二構(gòu)件的層高為30mm～200mm，第三構(gòu)件的層高為40mm～700mm以利于反應原料的運動和充分氧化。

各個構(gòu)件之間的間距小于等于1000mm。

第二構(gòu)件與第一構(gòu)件的孔徑比為2.5∶1～25∶1，第三構(gòu)件與第二構(gòu)件的孔徑比為2.5∶1～25∶1。

為利于反應原料的運動和充分氧化，本實用新型組件的通孔由第一邊沿、第二邊沿、第三邊沿和第四邊沿圍成，第一邊沿和第二邊沿的交角為30°～90°，第二邊沿和第三邊沿的交角為90°～150°，第三邊沿和第四邊沿的交角為30°～90°，第四邊沿和第一邊沿的交角為90°～150°。優(yōu)先選擇的通孔的形狀如：菱形、長方形、梯形和正方形等。

本實用新型提供的另一種級聯(lián)氧化反應組件，還包括第四構(gòu)件，并置于第一構(gòu)件下方，以收集反應余料，以利于反應余料進一步向下方運動和反應，以及從第四構(gòu)件下方出口排出。

本實用新型提供的各種級聯(lián)氧化反應組件，將其安裝于鐵的氧化物反應裝置，可以有效避免反應“死區(qū)”，克服反應原料(如：鐵皮)無法被充分氧化，影響產(chǎn)品的品質(zhì)的問題。

本實用新型提供的一種用于生產(chǎn)鐵的氧化物的反應裝置，包括級聯(lián)氧化反應組件。

本實用新型提供的另一種用于生產(chǎn)鐵的氧化物的反應裝置，還包括

反應區(qū)，包括第一容腔、投料口和蓋體，蓋體蓋于投料口；

氣液分布區(qū)，設于反應區(qū)之下，包括第二容腔、集氣室、1個以上氣體分布管和通氣口；第二容腔與第一容腔連通，集氣室設于第二容腔內(nèi)，各個氣體分布管的一端布置于集氣室的周沿，通氣口置于集氣室之下(如：但不僅限于第二容腔的底部)，

倒錐形料斗置于集氣室內(nèi)，以利于氣液分布，尤其是提高了氣體在氣體分布管中效率，以利于反應原料得以充分氧化。

本實用新型的用于生產(chǎn)鐵的氧化物的反應裝置，氣體分布管的數(shù)量為1件～32件，如：但不僅限于1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14和15。其計數(shù)方式為自與集氣室相連接處向外周延伸的部分計為1件。若氣體分布管于集氣室穿設而過，其兩端置于集氣室外周的兩側(cè)，則計為2件。

各個氣體分布管上均至少設有1個氣孔，自與集氣室相連接的一端向外周延伸的方向上，所設置的氣孔的總面積越大，如：氣孔的周長增長或氣孔的數(shù)量增加。調(diào)整各個氣體分布管與集氣室相連通處的開口面積，可以提高氣體分布的均一性。

為便于投入體積大且重量重的鐵皮等反應物，同時保證氧化反應裝置的密封性能，本實用新型的氧化反應裝置還包括密封機構(gòu)，分別設于蓋體和投料口處，如：但不僅限于密封墊、O形圈和回形結(jié)構(gòu)等。為便于投入體積大且重量重的鐵皮等反應物，同時保證氧化反應裝置的密封性能，在投料口開口處的器壁上開設密封槽體(如：但不僅限于U型)，包括第一槽體側(cè)壁和第二槽體側(cè)壁，第一槽體側(cè)壁與開口的距離大于第二槽體側(cè)壁與開口的距離，在密封槽體內(nèi)還盛有液體；蓋體的徑向外緣至少延及或覆蓋第二槽體側(cè)壁。

優(yōu)先選擇的，蓋體上設置密封件，如：但不僅限于榫接件、四周封閉的立板和四周封閉的插接件等。密封件置于密封槽體，并與第一槽體側(cè)壁和第二槽體側(cè)壁分別形成第一腔室和第二腔室，第一腔室和第二腔室相通。第一腔室的體積大于或等于第二腔室的體積而能取得更佳的液密封效果。

本實用新型的用于生產(chǎn)鐵的氧化物的反應裝置，還包括液體內(nèi)循環(huán)管，其兩端開口，設于氧化反應裝置的器壁內(nèi)側(cè)，一端置于反應區(qū)，另一端置于氣液分布區(qū)。

本實用新型上述各種用于生產(chǎn)鐵的氧化物的反應裝置，適用于需采用氣液固三相反應的物質(zhì)制取與生產(chǎn)中。

本實用新型技術(shù)方案實現(xiàn)的有益效果：

本實用新型提供的級聯(lián)氧化反應組件，使用1層以上的構(gòu)件組成，位于下層構(gòu)件的孔徑小于位于上層構(gòu)件的孔徑，使得不斷被消耗的反應原料隨著體積的不斷變小，而不斷向下層運動。在運動中，使得原料與氣液充分接觸，也帶動了氣液的再分布，并增加了物料的反應接觸面積。不同反應速率的原料在不同的反應層(即體積大的在上層構(gòu)件反應，體積小的在下層構(gòu)件反應)上進行形成了立體式的級聯(lián)反應體系，提高了生產(chǎn)效率。

本實用新型提供的級聯(lián)氧化反應組件，使得反應原料隨著反應的進行而發(fā)生向下的運動，提高了透氣率，反應的壓力顯著降低，提高了反應傳質(zhì)性能，縮短了反應時間，解決了反應原料在現(xiàn)有反應裝置中被壓實而存在的反應“死區(qū)”問題，反應更充分更完全。

將本實用新型提供的級聯(lián)氧化反應組件應用于生產(chǎn)鐵的氧化物的反應裝置，解決了產(chǎn)品色飽和度隨生產(chǎn)批次增加而下降的問題，使得產(chǎn)品的色飽和度得到改善，提高了產(chǎn)品品質(zhì)。

將本實用新型提供的級聯(lián)氧化反應組件應用于生產(chǎn)鐵的氧化物的反應裝置，無需人工清料，縮短生產(chǎn)準備時間，提高設備利用率，實現(xiàn)了鐵的氧化物的持續(xù)生產(chǎn)，降低了生產(chǎn)成本。

附圖說明

圖1為本實用新型用于生產(chǎn)鐵的氧化物的反應裝置一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型第一構(gòu)件一實施例的放大結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實用新型第二構(gòu)件一實施例的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實用新型第三構(gòu)件一實施例的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖詳細描述本實用新型的技術(shù)方案。本實用新型實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術(shù)人員應當理解，可以對實用新型的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術(shù)方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本實用新型的權(quán)利要求范圍中。

圖1為本實用新型用于生產(chǎn)鐵的氧化物的反應裝置一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本實用新型的反應裝置為錐底外形，包括反應區(qū)100和氣液分布區(qū)200。在氣液分布區(qū)200設于反應區(qū)100之下，其間設有級聯(lián)氧化反應組件300，其第一構(gòu)件310位于反應區(qū)100的底端，第二構(gòu)件320位于第一構(gòu)件310上方，第三構(gòu)件330位于第二構(gòu)件320上方。

圖2為本實用新型第一構(gòu)件一實施例的放大結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，第一構(gòu)件310包括若干第一經(jīng)向柵條311和若干第一緯向柵條312，各個第一經(jīng)向柵條的間距大于等于5mm且小于20mm，各個第一緯向柵條的間距大于等于5mm且小于20mm。

圖3為本實用新型第二構(gòu)件一實施例的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，第二構(gòu)件320包括若干第二經(jīng)向柵條321和若干第二緯向柵條322，各個第二經(jīng)向柵條的間距為大于等于20mm且小于80mm，各個第二緯向柵條的間距大于等于20mm且小于80mm。

圖4為本實用新型第三構(gòu)件一實施例的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示，第三構(gòu)件330包括若干第三經(jīng)向柵條331和若干第三緯向柵條332，各個第三經(jīng)向柵條的間距為大于等于80mm且小于等于500mm，各個第三緯向柵條的間距大于等于80mm且小于等于500mm。

本實施例中，第一構(gòu)件310、第二構(gòu)件320和第三構(gòu)件330上均設有通孔，各個通孔由第一邊沿、第二邊沿、第三邊沿和第四邊沿圍成，第一邊沿和第二邊沿的交角為30°～90°，第二邊沿和第三邊沿的交角為90°～150°，第三邊沿和第四邊沿的交角為30°～90°，第四邊沿和第一邊沿的交角為90°～150°，由此形成的通孔的形狀如：菱形、長方形、梯形和正方形等。第二構(gòu)件320與第一構(gòu)件310的孔徑比為2.5∶1～25∶1，第三構(gòu)件330與第二構(gòu)件320的孔徑比為2.5∶1～25∶1。

以氧化鐵的制取和生產(chǎn)為例，鐵皮置于反應區(qū)的第一容腔110內(nèi)，級聯(lián)氧化反應組件300用于支撐反應物——鐵皮。

氣液分布區(qū)200還包括集氣室220、1個以上氣體分布管230和通氣口240。通氣口240置于集氣室220之下。集氣室220設于第二容腔210內(nèi)，各個氣體分布管230的一端布置于集氣室220的周沿。倒錐形料斗340置于集氣室220內(nèi)，以利于反應原料得以充分氧化。

在氧化反應裝置的的器壁內(nèi)側(cè)，還設置液體內(nèi)循環(huán)管600，其兩端開口，一端置于反應區(qū)100，另一端置于氣液分布區(qū)200。本實施例中，液體內(nèi)循環(huán)管600置于物料支撐件300的上方，另一端置于集氣室200的下方。設置液體內(nèi)外循環(huán)管，增加了反應裝置內(nèi)的液體循環(huán)，利于反應的進行和反應溫度的均一。

反應區(qū)100還包括投料口120和蓋體130，蓋體130蓋于投料口120。為便于投入體積大且重量重的鐵皮等反應物，同時保證氧化反應裝置的密封性能，蓋體和投料口處分別設置密封機構(gòu)，如：但不僅限于密封墊、O形圈和回形結(jié)構(gòu)等。

本實施例中，在投料口開口處的器壁上開設U型密封槽體140，包括第一槽體側(cè)壁141和第二槽體側(cè)壁142，第一槽體側(cè)壁141與開口121的距離大于第二槽體側(cè)壁142與開口的距離，在密封槽體140內(nèi)還盛有液體(未示出)。

蓋體130設置的密封件為四周封閉的插接件131，插設于密封槽體140內(nèi)，并與第一槽體側(cè)壁141和第二槽體側(cè)壁142分別形成第一腔室143和第二腔室144。第一腔室的體積大于或等于第二腔室的體積而能取得更佳的液密封效果。