一种应用于硅酸钠连续生产工艺的反应装置
技术领域
本发明涉及硅化工技术领域，尤其是涉及一种应用于硅酸钠连续生产工艺的反应装置。
背景技术
目前，硅酸钠的生产工艺为间歇性生产工艺，每一批次的生产都需要将一定量的氢氧化钠、石英砂一次性地加入反应釜内，然后封闭反应釜，向反应釜内通入高压蒸汽。经过长时间反应后，将反应釜内的硅酸钠溶液及未反应物一并倒出，过滤出未反应物后，再进入调配池，进而经过喷雾干燥得到成品硅酸钠。间歇性生产工艺的最大问题是热能消耗大、生产效率低，工艺运行的稳定度不高。
另外，当出现硅酸钠模数指标不合格时，只有等到某一批次的原料反应完成后才能进行检测，并在后续批次中进行调整。因为反馈间隔长，因此拉长了生产周期，影响了生产效率。
硅酸钠生产工艺的核心设备是反应釜，如何实现反应釜的连续生产以解决上述问题，一直是个技术难题。
发明内容
为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种应用于硅酸钠连续生产工艺的反应装置，其目的在于：
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种应用于硅酸钠连续生产工艺的反应装置，包括：
一级反应釜，与苛性钠、石英砂输入管道连接，用于苛性钠与石英砂的混料、加热及部分反应；包括釜体，在釜体上设有一级出料口、返料进口和用于加热的一级蒸汽进口；
二级反应釜，与一级反应釜连接，用于对来自一级反应釜的混合料做进一步地反应，并将部分反应产物返回到一级反应釜内,以提升一级反应釜的物料品质；包括立式釜体，在立式釜体的上端设有二级进料口，二级进料口通过砂浆泵与一级出料口连通进料；在立式釜体内沿垂直方向设置有螺旋溜槽，螺旋溜槽的上端与二级进料口连通，下端进入反应池；所述反应池设有返料出口和用于加热的二级蒸汽进口，其中，返料出口通过返料管道与返料进口连通；所述反应池还设置有用于硅酸钠液体溢流出料的溢流出料管，溢流出料管与放空罐连通。
进一步地改进技术方案，所述一级反应釜内设置有用于混合苛性钠、石英砂的搅拌器。
进一步地改进技术方案，所述二级反应釜设有循环管道，循环管道的进料端与反应池连通，出料端与螺旋溜槽的上端连通；在循环管道上设置有循环泵。
进一步地改进技术方案，所述循环管道为外循环管道，设置在立式釜体的外部，在外循环管道上设置有节流阀。
进一步地改进技术方案，所述返料管道设置有管道泵及节流阀。
进一步地改进技术方案，在螺旋溜槽上排列有多个浮阀，浮阀的底部与高压蒸汽管道连接，用于向螺旋溜槽内的混合料通入蒸汽；其中，高压蒸汽管道内的蒸汽压力大于二级蒸汽进口的蒸汽压力。
进一步地改进技术方案，在溢流出料管外部设置有沉降过滤杯，其中，沉降过滤杯的杯底低于溢流出料管的管口，杯口高于溢流出料管的管口，且在沉降过滤杯的杯底设有过滤网。
进一步地改进技术方案，所述螺旋溜槽为中空的螺旋溜槽，所述溢流出料管、所述沉降过滤杯设置在螺旋溜槽的中空部位。
由于采用上述技术方案，相比背景技术，本发明具有如下有益效果：
1、本发明实现了硅酸钠的连续生产，通过物料返流提高一级反应釜的物料品质，有助于提升二级反应釜的反应速度。同时，使热能在一级反应釜与二级反应釜之间闭环流动，以二级反应釜加热一级反应釜，能最大限度地避免热能消耗，并加快反应速度，提高生产效率。
2、本发明通过自循环的物料管线，一方面解决了反应釜的“涨肚”问题，减少出料杂质，另一方面进一步地加快了反应速度，提高了生产效率。
3、本发明随时能够调整石英砂、苛性钠的进料比例，工艺运行稳定性高，不但易于实现模数的调节，而且反馈间隔时间短，生产周期短。
附图说明
图1为本发明的原理示意图。
图2为二级反应釜的结构示意图。
图3为图2的剖面结构示意图。
图中：1、一级反应釜；1.1、一级出料口；1.2、返料进口；1.3、一级蒸汽进口；1.4、苛性钠原料输入口；1.5、石英砂原料输入口；2、二级反应釜；2.1、二级进料口；2.2、螺旋溜槽；2.3、返料出口；2.4、二级蒸汽进口；2.5、溢流出料管；2.6、循环管道；2.7、浮阀；2.8、高压蒸汽管道；2.9、沉降过滤杯；3、放空罐；4、循环泵。
具体实施方式
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。
一种应用于硅酸钠连续生产工艺的反应装置，如图1所示，包括一级反应釜1和二级反应釜2。一级反应釜1采用的是全混流式反应釜，与苛性钠、石英砂输入管道连接，用于苛性钠与石英砂的混料、加热及部分反应。二级反应釜2采用先反应先出料的结构，与一级反应釜1连接，用于对来自一级反应釜1的混合料做进一步地反应，并将部分反应产物返回到一级反应釜1内,以提升一级反应釜1的物料品质，形成硅酸钠的连续生产。
具体的，一级反应釜1包括釜体，在釜体的下端设有一级出料口1.1和用于加热苛性钠、石英砂的一级蒸汽进口1.3。在釜体的上端设有返料进口1.2、苛性钠原料输入口1.4和石英砂原料输入口1.5。在蒸汽的加热作用下，进入釜体的苛性钠、石英砂混合、预热并发生反应，由于苛性钠、石英砂未被充分加热，反应速度满，只能生成少量的硅酸钠溶液。在管道泵的作用下，部分苛性钠、石英砂以及硅酸钠的混合料从一级出料口1.1进入二级反应釜2。
为了加快反应，在一级反应釜1内设置有用于混合苛性钠、石英砂的搅拌器1.4，搅拌器1.4通过搅拌轴与釜体上端的电机连接。
如图2-3所示，二级反应釜2包括立式釜体，在立式釜体的上端设有二级进料口2.1，二级进料口2.1与一级出料口1.1连通，并通过砂浆泵向二级反应釜2进料。螺旋溜槽2.2的上端与二级进料口2.1连通，下端进入反应池。所述反应池设有返料出口2.3和用于加热反应物的二级蒸汽进口2.4，其中，返料出口2.3通过返料管道与返料进口1.2连通，在返料管道设置有管道泵及节流阀。来自一级反应釜1的混合料为固液混合的泥浆状态，具有一定的流动性，在重力的作用下，混合料通过螺旋溜槽2.2缓慢地滑入立式釜体下部的反应池，进一步地发生反应。螺旋溜槽2.2能够增加混合料与蒸汽的接触面积，延长蒸汽对混合料的加热时间，加快混合料的反应速度。
为了进一步地加快反应速度，在螺旋溜槽2.2上排列有多个浮阀2.7，浮阀2.7的底部与高压蒸汽管道2.8连接，用于向螺旋溜槽2.2内的混合料通入蒸汽。其中，高压蒸汽管道2.8内的蒸汽压力大于二级蒸汽进口2.4的蒸汽压力，在高压的作用下，高压蒸汽管道2.8内的蒸汽从螺旋溜槽2.2底部进入混合料中，搅动、加热混合料，加快反应速度。
在反应池内往往会沉淀大量未反应的苛性钠、石英砂原料，如果这些苛性钠、石英砂原料不能在规定时间内反应掉，将引起“涨肚”现象，影响硅酸钠生产的连续性。为了实现硅酸钠的连续循环生产，必须通过反馈，控制未反应苛性钠、石英砂原料的保有量。返料出口2.3通过返料管道与返料进口1.2连通，使反应池内部分苛性钠、石英砂原料、以及少量硅酸钠的混合物返流到一级反应釜1内，这样一方面减少了反应池内苛性钠、石英砂原料的保有量，另一方面将二级反应釜2的热能传递给一级反应釜1，并提高一级反应釜1内的物料品质，加快一级反应釜1的反应速度。一级反应釜1的反应速度加快后，输向二级反应釜2的混合物中，硅酸钠含量增多，从而进一步地减少了二级反应釜2的反应负担。因此这种反馈是正向反馈。在返料管道设置有管道泵及节流阀，可以根据情况控制苛性钠、石英砂原料、以及少量硅酸钠的返回量。
为了进一步地加快二级反应釜2的反应速度，在二级反应釜2上设有循环管道2.6，循环管道2.6的进料端与反应池连通，出料端与螺旋溜槽2.2的上端连通。在循环管道2.6上设置有循环泵4，在循环泵4的作用下，混合料在循环管道2.6、螺旋溜槽2.2、以及反应池之间形成循环。混合料的循环能够进一步地加快苛性钠与石英砂原料的反应速度，提高生产效率。为了便于实现对循环量的控制，所述循环管道2.6为外循环管道，设置在立式釜体的外部，在外循环管道上设置有节流阀，通过节流阀控制混合料的循环量。
反应池内上层的硅酸钠液体为最先反应的，下层的硅酸钠液体为后来反应的，为了实现二级反应釜2的先反应先出料，在立式釜体内还设置有用于硅酸钠液体溢流出料的溢流出料管2.5，溢流出料管2.5与硅酸钠连续生产工艺中的放空罐3连通。随着反应池内硅酸钠液体的增多，多出的硅酸钠液体从溢流出料管2.5流出，进入放空罐3，通过放空罐3减压，使硅酸钠液体流入下一道工序。
为了减少杂质进入溢流出料管2.5，在溢流出料管2.5外部设置有沉降过滤杯2.9，其中，沉降过滤杯2.9的杯底低于溢流出料管2.5的管口，杯口高于溢流出料管2.5的管口，且在沉降过滤杯2.9的杯底设有过滤网。溢流出料管2.5、沉降过滤杯2.9设置在螺旋溜槽2.2的中空部位，是因为此处混合液的流速较低，杂质容易沉淀，过滤效果较好。
未详述部分为现有技术。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的保护范围由所附权利要求及其等同物限定。
