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1、(10)申请公布号 CN 102962007 A (43)申请公布日 2013.03.13 CN 102962007 A *CN102962007A* (21)申请号 201210486324.1 (22)申请日 2012.11.26 B01J 3/04(2006.01) B01J 19/18(2006.01) (71)申请人 沈阳工业大学 地址 110870 辽宁省沈阳市沈阳经济技术开 发区沈辽西路 111 号 (72)发明人 吴玉胜 张世东 史凤岭 曲延平 袁晓光 (74)专利代理机构 沈阳亚泰专利商标代理有限 公司 21107 代理人 郭元艺 (54) 发明名称 压力可控高压水化反应装置。
2、 (57) 摘要 本发明属高压反应装置领域， 尤其涉及一种 压力可控高压水化反应装置， 包括压缩气体储存 罐 （1） 、 增压罐 （2） 及高压反应釜 （24） ； 压缩气体 储存罐 （1） 的出气口与增压罐 （2） 的增压入气口 （9） 相通 ； 增压罐 （2） 的增压出气口 （10） 与高压反 应釜 （24） 的入气口相通 ； 高压反应釜 （24） 包括磁 力搅拌器、 耐压反应罐体 （23） 、 冷却管 （17） 及反 应釜加热炉丝 （22） ； 冷却管 （17） 设于耐压反应罐 体 （23） 内 ； 磁力搅拌器的工作端置入冷却管 （17） 中 ； 增压罐 （2） 包括密封式金属耐压罐体 。
3、（4） 及增 压加热炉丝 （3） 。本发明可完全实现对反应过程 中压力的有效控制， 提高高温高压条件下水化学 反应过程的效率和安全性。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 1/1 页 2 1. 一种压力可控高压水化反应装置， 其特征在于， 包括压缩气体储存罐 （1） 、 增压罐 （2） 及高压反应釜 （24） ； 所述压缩气体储存罐 （1） 的出气口与增压罐 （2） 的增压入气口 （9） 相通 ； 所述增压罐 （2） 的增压出气口 （10） 与高压。
4、反应釜 （24） 的入气口相通。 2. 根据权利要求 1 所述的压力可控高压水化反应装置， 其特征在于 ： 所述高压反应釜 （24） 包括磁力搅拌器、 耐压反应罐体 （23） 、 冷却管 （17） 及反应釜加热炉丝 （22） ； 所述冷却 管 （17） 设于耐压反应罐体 （23） 内 ； 所述磁力搅拌器的工作端置入冷却管 （17） 中 ； 所述加 反应釜热炉丝 （22） 固定配于耐压反应罐体 （23） 的外周。 3.根据权利要求2所述的压力可控高压水化反应装置， 其特征在于 ： 所述增压罐 （2） 包 括密封式金属耐压罐体 （4） 及增压加热炉丝 （3） ； 所述增压加热炉丝 （3） 固定配于。
5、密封式金 属耐压罐体 （4） 的外周。 4. 根据权利要求 3 所述的压力可控高压水化反应装置， 其特征在于 ： 所述压缩气体储 存罐 （1） 为耐压不低于 10Mpa 的耐压钢瓶。 5. 根据权利要求 4 所述的压力可控高压水化反应装置， 其特征在于 ： 在所述密封式金 属耐压罐体 （4） 及冷却管 （17） 内依次分别配有耐压热电偶 （5） 及反应热电偶 （15） 。 6. 根据权利要求 4 所述的压力可控高压水化反应装置， 其特征在于 ： 在所述耐压反应 罐体 （23） 上固定设有过压阀保护组件。 7.根据权利要求5所述的压力可控高压水化反应装置， 其特征在于 ： 所述增压罐 （2） 的。
6、 增压出气口 （10） 上固定设有过压保护阀。 8. 根据权利要求 5 所述的压力可控高压水化反应装置， 其特征在于 ： 在所述压缩气体 储存罐 （1） 与增压罐 （2） 之间设有第一转向阀 （8） ； 在所述增压罐 （2） 与高压反应釜 （24） 之 间设有第二转向阀 （11、 12） 。 权 利 要 求 书 CN 102962007 A 2 1/3 页 3 压力可控高压水化反应装置 技术领域 0001 本发明属高压反应装置领域， 尤其涉及一种可高温高压条件下进行水化学反应的 压力可控高压水化反应装置。 背景技术 0002 开展高温高压条件下的水化学反应过程的装置多为高压反应釜 （也叫水热釜。
7、） ， 但 目前常用的高压反应釜的压力多为为自升压。在使用过程中， 高压反应釜中的压力受容器 中液体体积、 液体温度、 液体性质等影响显著， 无法实现压力的控制， 所以很难控制水化反 应的速度及程度。另外， 由于无法控制反应釜中的压力， 在使用过程中存在安全隐患， 常常 由于对反应介质的性质认识不够或使用不当出现釜内压力过大， 从而导致反应釜安全阀或 反应釜釜盖爆破现象的发生。尤其在强酸、 强碱环境中使用高压反应设备时上述问题更为 突出。 发明内容 0003 本发明旨在克服现有技术的不足之处而提供一种能满足在高温高压下进水化学 反应的压力可控高压水化反应装置。该装置可完全实现对反应过程中压力的。
8、有效控制， 提 高高温高压条件下水化学反应过程的效率和安全性。 0004 为解决上述技术问题， 本发明是这样实现的。 0005 一种压力可控高压水化反应装置， 它包括压缩气体储存罐、 增压罐及高压反应釜 ； 所述压缩气体储存罐的出气口与增压罐的增压入气口相通 ； 所述增压罐的增压出气口与高 压反应釜的入气口相通。 0006 作为一种优选方案， 本发明所述高压反应釜包括磁力搅拌器、 耐压反应罐体、 冷却 管及反应釜加热炉丝 ； 所述冷却管设于耐压反应罐体内 ； 所述磁力搅拌器的工作端置入冷 却管中 ； 所述加反应釜热炉丝固定配于耐压反应罐体的外周。 0007 作为另一种优选方案， 本发明所述增压。
9、罐包括密封式金属耐压罐体及增压加热炉 丝 ； 所述增压加热炉丝固定配于密封式金属耐压罐体的外周。 0008 进一步地， 本发明所述压缩气体储存罐为耐压不低于 10Mpa 的耐压钢瓶。 0009 更进一步地， 本发明在所述密封式金属耐压罐体及冷却管内依次分别配有耐压热 电偶及反应热电偶。 0010 另外， 本发明在所述耐压反应罐体上固定设有过压阀保护组件。 0011 其次， 本发明所述增压罐的增压出气口上固定设有过压保护阀。 0012 再次， 本发明在所述压缩气体储存罐与增压罐之间设有第一转向阀 ； 在所述增压 罐与高压反应釜之间设有第二转向阀。 0013 本发明可完全实现对反应过程中压力的有效。
10、控制， 提高高温高压条件下水化学反 应过程的效率和安全性。本发明在整个工作过程中， 增压罐与高压反应釜的工作温度均通 过程序控温器控制， 控温精度为1， 从而保证了工作温度的稳定性。 另外， 由气体状态方 说 明 书 CN 102962007 A 3 2/3 页 4 程可知， 在增压罐体内气体体积恒定的条件下， 可通过控制增压罐的气体温度控制增压罐 中气体的压力， 而且高压反应釜经工作液体介质填充后， 釜内空间剩余较小， 连接管路中的 空余体积相对整个系统来说较小， 所以增压罐中的气体压力受系统中空余体积影响较小， 在工作过程中可根据气体压力与温度之间的关系， 精确控制系统工作压力。本发明适用。
11、于 在高温高压条件下进行水化学反应， 如航空发动机涡轮叶片铸造用氧化铝基型芯或氧化硅 基型芯的脱除， 各种含铝矿物的溶出。 附图说明 0014 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。 本发明的保护范围不仅局 限于下列内容的表述。 0015 图 1 为本发明的整体结构示意图。 0016 图中 : 1、 压缩气体储存罐 ； 2、 增压罐 ； 3、 增压加热炉丝 ； 4、 密封式金属耐压罐体 ； 5、 耐压热电偶 ； 6、 泄压阀 ； 7、 压力表 ； 8、 第一转向阀 ； 9、 增压入气口 ； 10、 增压出气口 ； 11、 第二转向阀 11 ； 12、 第二转向阀 ； 13、 电动机 。
12、； 14、 磁力搅拌 ； 15、 反应热电偶 ； 16、 釜盖 ； 17、 冷却管 ； 18、 压力表 ； 19、 联通阀 ； 20、 泄压阀 ； 21、 过压保护阀 ； 22、 反应釜加热炉丝 ； 23、 耐 压反应罐体 ； 24、 高压反应釜 ； 25、 架体。 具体实施方式 0017 如图所示， 压力可控高压水化反应装置包括压缩气体储存罐 1、 增压罐 2 及高压反 应釜 24 ； 所述压缩气体储存罐 1 的出气口与增压罐 2 的增压入气口 9 相通 ； 所述增压罐 2 的增压出气口 10 与高压反应釜 24 的入气口相通。 0018 本发明所述高压反应釜24包括磁力搅拌器、 耐压反应罐。
13、体23、 冷却管17及反应釜 加热炉丝 22 ； 所述冷却管 17 设于耐压反应罐体 23 内 ； 所述磁力搅拌器的工作端置入冷却 管 17 中 ； 所述加反应釜热炉丝 22 固定配于耐压反应罐体 23 的外周。 0019 本发明所述增压罐 2 包括密封式金属耐压罐体 4 及增压加热炉丝 3 ； 所述增压加 热炉丝 3 固定配于密封式金属耐压罐体 4 的外周。 0020 本发明所述压缩气体储存罐 1 为耐压不低于 10Mpa 的耐压钢瓶。 0021 本发明在所述密封式金属耐压罐体 4 及冷却管 17 内依次分别配有耐压热电偶 5 及反应热电偶 15。 0022 本发明在所述耐压反应罐体 23 。
14、上固定设有过压阀保护组件。过压阀保护组件包 括过压保护阀 21 和泄压阀 20。 0023 本发明所述增压罐 2 的增压出气口 10 上固定设有过压保护阀。 0024 本发明在所述压缩气体储存罐 1 与增压罐 2 之间设有第一转向阀 8 ； 在所述增压 罐 2 与高压反应釜 24 之间设有第二转向阀 11、 12。 0025 如图 1 所示， 本发明所述的增压罐 2 主要由增压加热炉丝 3、 密封式金属耐压罐体 4、 耐压热电偶 5、 增压入气口 9 及增压出气口 10 组成。增压罐 2 内压力由压力表 7 显示， 罐 内气体温度由程序控温式控制器控制， 控温精度为 1， 增压出气口 10 上。
15、方装过压保护 阀。 0026 本发明所述的高压反应釜24主要由磁力搅拌器 （电动机13、 磁力搅拌14） 、 反应热 说 明 书 CN 102962007 A 4 3/3 页 5 电偶 15、 釜盖 16、 耐压反应罐体 23、 冷却管 17、 反应釜加热炉丝 22 和升降管组成， 高压反应 釜 24 内压力由压力表 18 显示， 高压反应釜 24 的温度由程序控温式控制器控制， 控温精度 为 1， 在联通反应罐体的联通阀阀 19 上还装有过压保护阀 21 和泄压阀 20。 0027 本发明在使用时， 打开第一转向阀 8 对增压罐 2 充填气体， 当增压罐 2 中的气体压 力达到设定压力时， 。
16、关闭第一转向阀 8。打开增压罐电源对增加罐加热， 直到罐中气体温度 升高到所需工作温度后进行保温， 当高压反应釜 24 中反应介质达到工作温度时， 打开第二 转向阀 11、 12 对高压反应釜 24 加压， 当高压反应釜 24 中压力达到工作压力后关闭第二转 向阀 11、 12， 开始工作。 0028 在工作过程中当高压反应釜 24 中压力高于设定压力时， 可通过泄气阀 20 进行减 压， 低于设定压力时可打开第二转向阀 11、 12 进行补压。此外由高压设备对低压设备进行 充气， 不会导致低压设备中的液体向高压设备中填充液体。 0029 为保证整体系统的安全性能， 分别在增压罐2的增压出气口10中和高压反应釜24 的联通阀 19 上安装了过压保护阀， 当设备中压力超过设备的设计压力后可自行爆破， 从而 保证了整套系统工作的安全性。 0030 可以理解地是， 以上关于本发明的具体描述， 仅用于说明本发明而并非受限于本 发明实施例所描述的技术方案， 本领域的普通技术人员应当理解， 仍然可以对本发明进行 修改或等同替换， 以达到相同的技术效果 ； 只要满足使用需要， 都在本发明的保护范围之 内。 说 明 书 CN 102962007 A 5 1/1 页 6 图 1 说 明 书 附 图 CN 102962007 A 6 。