[实用新型]一种三通道喷雾燃烧法连续生产超氧化钾的反应器及系统

说明书

本实用新型公开了一种三通道喷雾燃烧法连续生产超氧化钾的反应器及系统，包括从内至外依次设置的中心混合气管道、金属钾液流管道、导流槽筒和主混合气管道，中心混合气管道内部的空隙为中心混合气通道；中心混合气管道和金属钾液流管道之间的空隙为金属钾液流通道；导流槽筒和主混合气管道之间的空隙为主混合气通道。本实用新型采用混合气内外夹击金属钾液流的方式进行强烈的混合，充分反应。本实用新型的系统能够有效地、安全地保证主反应完全进行，可以反复回用反应尾气降低生产成本，可以回收反应产生的热能，可以实现连续的自动化生产。

技术领域

本实用新型属于化工领域，涉及超氧化钾的生产制备，具体涉及一种三通道喷雾燃烧法连续生产超氧化钾的反应器及系统。

背景技术

超氧化钾是目前已知的最廉价、最安全、最方便的自供氧生命保障系统供氧的化学药剂，可用于航天、潜水、矿山救援、水下救援、高原作业、火灾自救、便携式供氧等自供氧生命保障系统。其原理是超氧化钾与人呼出的二氧化碳在室温下自动反应生成氧气和碳酸钾，这样就可以不依赖其它外界条件产生人所需的氧气，从而维持生命直至转移到正常的自然环境，足见其在人类生命活动中的重要性。

关于超氧化钾的制备主要有三种方法，一种是金属钾与双氧水反应生成超氧化钾，这种方法看似简单，其实非常危险，易发生爆炸，而且生成的超氧化钾纯度不高，每100g重量产氧量小于25g，因此，这种方法已被淘汰；另一种方法是将溶解于液氨中的钾在-30～50℃下用氧气氧化生成超氧化钾，这种方法反应条件比较岢刻，操作比较繁琐，不易工业化，仅用于实验室制备；最后一种是金属钾与氧气或空气在一定条件下反应直接生成超氧化钾，该方法可以产生满足需要的超氧化钾，但对反应条件、反应设备要求比较高而且生产成本也比较高，这也是超氧化钾目前仅仅用于军事等特殊环境而没有广泛用于民用的原因。因此，如何安全地、低成本地生产超氧化钾就成了本行业科技工作者努力的目标。实际上钾与氧在一定温度下反应生成超氧化钾主要是要保证反应朝生成超氧化钾主反应方向进行，而且要反应完全。在该过程中，如果反应温度过低就可能生成氧化钾，如果过高，生成的超氧化钾就会分解也生成氧化钾甚至钾与氮气反应生成氮化钾，所以说控制反应的温度非常关键。由于液态金属钾与氧气或空气反应是两相燃烧反应，所以燃烧器的喷嘴和反应器是保证反应能否完全的关键。在生成超氧化钾的过程中控制氧气或空气含尽可能低的水分、油分、二氧化碳是保证反应正常进行和产品质量的关键。这是因为金属钾与水可反应生成氢氧化钾和氢气，这既影响超氧化钾的纯度又可能导致生成的氢气与反应气形成爆炸性混合气产生爆炸的危险；反应气中如含有二氧化碳可与生成的超氧化钾反应生成碳酸钾，虽然不会造成危险，但影响产品质量；反应气中如含有油可与生成的超氧化钾反应生成其它产物影响超氧化钾质量。申请号为201711176821.0中国专利公布了一种金属钾喷雾氧化法制备超氧化钾粉末的方法，该方法采用一种双通道喷嘴喷雾反应制备超氧化钾，但是该方法也有许多不足，一是该方法采用简单的双通道，液态金属钾仅从中间通道射流与外圈空气流交会发生反应，这种喷嘴的混合效果不理想，不能保证金属钾快速完全反应，而且生产效率低，再加上该专利没有在反应物行程上说明，一旦未反应完全的金属钾被生成的超氧化钾包裹并落入集料器，这时温度已不能保证主反应进行，就可能生成氧化钾影响产品纯度。另外，该专利采用的氧化气为净化后的空气，由于要带走反应产生的大量热量，就必须用大大过量的净化空气，而这些空气在进系统前要预热至反应温度，这样就增加了生产成本。净化空气需要固体碱，大量排空的空气又需要水喷淋吸收，这样又会产生废碱、碱性废水既增加了产生成本，又产生了三废。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于，提供一种三通道喷雾燃烧法连续生产超氧化钾的反应器及系统，解决现有技术中难以保证主反应完全进行的技术问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案予以实现：

一种三通道喷雾燃烧反应器，包括中心混合气管道，中心混合气管道的一端封闭另一端开放，中心混合气管道内布设有导流杆，导流杆固定在中心管道封闭端，导流杆上布设有第一螺旋导流片，中心混合气管道内部的空隙为中心混合气通道；