一種噴射反應器及納米碳酸鈣的碳化反應系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種噴射反應器，包括接受室、喉管、擴散室、連接管、液體噴出口，所述的接受室的頂部設(shè)有進液管，接受室的側(cè)壁設(shè)有進氣管，所述的接受室的底部與喉管的上端連接，所述的喉管的下端與擴散室的上端連接，所述的擴散室的下端與連接管的上端連接，所述的連接管的下端設(shè)有液體噴出口。本實用新型還公開一種納米碳酸鈣的碳化反應系統(tǒng)，應用了所述的噴射反應器，還包括碳化反應塔、碳化緩沖塔、窯氣緩沖罐。本實用新型連續(xù)化程度高，反應速度快，降低能耗，減少空壓機等大型設(shè)備的投資，特別適合于粒度分布窄的納米碳酸鈣的合成。
【專利說明】
一種噴射反應器及納米碳酸鈣的碳化反應系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬于化工反應設(shè)備領(lǐng)域，尤其是一種噴射反應器及納米碳酸鈣的碳化反應系統(tǒng)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]納米碳酸|丐是一種新型的無機非金屬材料，廣泛應用于塑料、橡膠、造紙、汽車涂料、油墨、密封膠、食品、醫(yī)藥等領(lǐng)域。我國擁有豐富的碳酸鈣資源，有十多家納米碳酸鈣生產(chǎn)廠家，可年產(chǎn)納米碳酸鈣50萬噸以上。
[0003]沉淀碳酸鈣(包括納米碳酸鈣和輕質(zhì)碳酸鈣)生產(chǎn)的核心技術(shù)之一是碳化反應技術(shù)與設(shè)備，目前國內(nèi)碳化方法有:1、間歇鼓泡碳化法，由于碳化不均勻，基本上不能生產(chǎn)納米碳酸鈣，只能生產(chǎn)輕質(zhì)碳酸鈣;2、間歇攪拌式碳化法是目前國內(nèi)采用最多的生產(chǎn)方法，但是由于攪拌器在強大的氣壓推動下，經(jīng)常容易損壞，維修量大;3、超重力碳化法可以生產(chǎn)高質(zhì)量的產(chǎn)品，但是生產(chǎn)能力小，生產(chǎn)成本大，操作麻煩;4、多級噴霧碳化法的設(shè)備投資較大， 噴頭容易堵塞，技術(shù)較復雜，操作難度大，不適合工業(yè)化生產(chǎn)；5、膜分散微結(jié)構(gòu)反應器的設(shè)備復雜，產(chǎn)量小，生產(chǎn)成本高，工業(yè)化生產(chǎn)困難的問題；6、噴射碳化，如中國專利 CN203247106U《生產(chǎn)納米碳酸鈣用旋轉(zhuǎn)噴射碳化裝置》，還停留在試驗階段，沒有實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
[0004]研究具有投資少、易于操作，生產(chǎn)高性能納米碳酸鈣品種，充分發(fā)揮我國的資源優(yōu)勢，提高我國的納米碳酸鈣生產(chǎn)技術(shù)水平，具有重要的意義。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實用新型提供一種噴射反應器及納米碳酸鈣的碳化反應系統(tǒng)，連續(xù)化程度高，反應速度快，降低能耗，減少空壓機等大型設(shè)備的投資，特別適用于粒度分布窄的納米碳酸鈣的合成。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案如下:
[0007]本實用新型的噴射反應器，包括接受室、喉管、擴散室、連接管、液體噴出口，所述的接受室的頂部設(shè)有進液管，接受室的側(cè)壁設(shè)有進氣管，所述的接受室的底部與喉管的上端連接，所述的喉管的下端與擴散室的上端連接，所述的擴散室的下端與連接管的上端連接，所述的連接管的下端設(shè)有液體噴出口。
[0008]所述的進液管為圓弧形管，由接受室的頂部相一側(cè)彎曲，其管口向下。
[0009]所述的接受室內(nèi)設(shè)有噴嘴，噴嘴上設(shè)置針型閥。
[0010]所述的噴嘴為上大下小的倒錐形結(jié)構(gòu)。
[0011]所述的擴散室為上小下大的錐形結(jié)構(gòu)。[0012 ]還包括靜態(tài)混合器，所述的靜態(tài)混合器設(shè)于連接管的下部。
[0013]所述的靜態(tài)混合器內(nèi)設(shè)有多組豎直的螺旋片組。
[0014]本實用新型的納米碳酸鈣的碳化反應系統(tǒng)，應用了所述的噴射反應器，還包括碳化反應塔、碳化緩沖塔、窯氣緩沖罐，所述的碳化緩沖塔的底部經(jīng)過循環(huán)反應栗后與進液管連通，所述的碳化反應塔的側(cè)壁上端設(shè)有倒“L”型的溢流管，包括頂邊和側(cè)邊，溢流管的頂邊水平的從碳化緩沖塔的上部側(cè)壁穿過，伸入碳化緩沖塔中，側(cè)邊豎直向下延伸至碳化緩沖塔的中部位置;所述的窯氣緩沖罐的中部與進氣管連接;所述的連接管從碳化反應塔的頂部穿過，伸入碳化反應塔中，其液體噴出口接近碳化反應塔的底部;所述的液體噴出口及溢流管的管口均為喇叭狀。[〇〇15]所述的碳化緩沖塔的頂部設(shè)置放空管。
[0016]還包括風機，所述的風機與窯氣緩沖罐連通，向窯氣緩沖罐中提供氣體壓力。
[0017]本實用新型的工作過程如下:
[0018]Ca(0H)2漿料通過循環(huán)栗先送達接受室，然后與窯氣(含C02濃度一般為20-38%)組成反應物料一同進入噴嘴，噴射口的面積大小通過針型閥進行調(diào)節(jié)，以達到壓力與流量的平衡。反應物料通過噴嘴，進入喉管，形成高速射流，同時在喉管內(nèi)產(chǎn)生強大的負壓，物料進入擴散室，喉管內(nèi)壓力降低，形成真空，將大量窯氣吸入，在強大負壓和高速射流的共同作用下，將反應物料進行剪切、粉碎、乳化，使窯氣泡直徑大幅度減小，氣泡數(shù)目急劇增加，增大了氣泡的比表面積、極大降低了傳質(zhì)阻力，加快窯氣與Ca(0H)2的反應速度。物料進入擴散室后進一步反應，通過連接管尾部的靜態(tài)混合器再進一步充分反應。
[0019]Ca(0H)2漿來自碳化緩沖塔，碳化緩沖塔中的Ca(0H)2漿由循環(huán)反應栗抽出，經(jīng)過管道從進液管高速進入接受室;窯氣來自窯氣緩沖罐，窯氣緩沖罐與進氣管相連，窯氣通過風機鼓風純化從進氣管進入接受室，與Ca(0H)2漿匯合，通過噴嘴進入喉管，經(jīng)擴散室、連接管到達靜態(tài)反應器，在靜態(tài)反應器中反應后，經(jīng)液體噴出口進入碳化反應塔，反應物料噴在碳化反應塔底部，連續(xù)劇烈高效混合，完成碳化反應。由于碳化反應塔是密封的，漿液滿時，多余的窯氣尾氣和Ca(0H)2的混合物通過溢流管壓到碳化緩沖塔中，沒有吸收的窯氣則通過放空管排出。
[0020]如此往復循環(huán)操作，直到PH=7-7.5，達到工藝要求，停止循環(huán)反應栗和風機，打開碳化反應塔和碳化緩沖塔的底閥排漿。[0021 ]本實用新型的有益效果如下:[〇〇22]1、本實用新型采用噴射碳化器，以文丘里工作原理為基礎(chǔ)，用工藝流程中的Ca(〇H)2漿為動力介質(zhì)，使循環(huán)漿料體從噴嘴處高速噴出，入口產(chǎn)生真空，利用真空抽立窯凈化的c〇2進行碳化反應，該反應器的噴嘴的大小，可以通過針型閥調(diào)節(jié)，反應液霧化效果好， 大大增加了氣液接觸面積，增加了 c〇2吸收系數(shù);噴射反應器末端裝有靜態(tài)混合器，靜態(tài)混合器是由幾組裝有左、右扭轉(zhuǎn)的螺旋片組焊而成的單元，混合性能優(yōu)異，混合強度高，增加吸收率，增強了 c〇2的傳質(zhì)效率，提高窯氣的利用率;氣液固三相高度混合，解決了傳統(tǒng)碳化法存在傳質(zhì)慢，接觸效率低的缺點，縮短了反應時間。
[0023]2、本實用新型可通過噴射反應器插入碳化反應塔和溢流管插入碳化緩沖塔的高度，調(diào)節(jié)碳化時的壓力大小，因為碳化反應是有壓力的情況下進行，使C02在液相中的溶解速度增加，所以反應速度快，縮短了反應時間，提高了生產(chǎn)效率，有利于產(chǎn)品粒子均勻細化， 省電30?50%，能耗低，易于操作和控制，易生成細的納米碳酸鈣。
[0024]3、本實用新型用羅茨風機將窯氣送到窯氣緩沖罐中，利用真空自吸窯氣碳化工藝，省去壓縮機的投資成本，利用循環(huán)栗抽漿，強制外循環(huán)，噴射反應器內(nèi)液體下落而產(chǎn)生負壓，自吸窯氣進行碳化，取消了空壓機，使設(shè)備簡化，減小維修量，有利于大型化工業(yè)生產(chǎn)。
[0025]4、本實用新型一次可以碳化30-80m3的Ca(0H)2生漿，與傳統(tǒng)碳化一次碳化反應的 10-20m3的Ca(0H)2生漿相比，提高了裝置生產(chǎn)能力，實現(xiàn)了低能耗和高效益，反應時間縮短約30-50%，納米碳酸鈣的容積生產(chǎn)效益提高50%，可使C02的吸收率提高20%以上。【附圖說明】
[0026]圖1為本實用新型噴射反應器結(jié)構(gòu)示意圖
[0027]圖2為本實用新型納米碳酸鈣的碳化反應系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖 [〇〇28]圖3為本實用新型的局部結(jié)構(gòu)圖[〇〇29]圖中各序號和名稱如下:
[0030]1-接受室;2-喉管;3-擴散室;4-連接管;5-液體噴出口； 6-靜態(tài)混合器;7-碳化反應塔;8-碳化緩沖塔;9-窯氣緩沖罐；[〇〇31]11-進液管；12-進氣管；13-噴嘴；14-針型閥；[〇〇32]21-循環(huán)反應栗;22-溢流管;23-頂邊;24-側(cè)邊;25-放空管;26-風機?！揪唧w實施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖通過具體實施例對本實用新型進行詳細說明。[〇〇34] 實施例1
[0035]如圖1所示，本實用新型的噴射反應器，包括接受室1、喉管2、擴散室3、連接管4、液體噴出口 5，所述的接受室1的頂部設(shè)有進液管11，接受室1的側(cè)壁設(shè)有進氣管12，所述的接受室1的底部與喉管2的上端連接，所述的喉管2的下端與擴散室3的上端連接，所述的擴散室3的下端與連接管4的上端連接，所述的連接管4的下端設(shè)有液體噴出口 5。
[0036]所述的進液管11為圓弧形管，由接受室1的頂部相一側(cè)彎曲，其管口向下。
[0037]所述的接受室1內(nèi)設(shè)有噴嘴13,噴嘴13上設(shè)置針型閥14。
[0038]所述的噴嘴13為上大下小的倒錐形結(jié)構(gòu)。[〇〇39]所述的擴散室3為上小下大的錐形結(jié)構(gòu)。
[0040]還包括靜態(tài)混合器6，所述的靜態(tài)混合器6設(shè)于連接管4的下部。
[0041]所述的靜態(tài)混合器6內(nèi)設(shè)有多組豎直的螺旋片組。
[0042]本實用新型的納米碳酸鈣的碳化反應系統(tǒng)，應用了所述的噴射反應器，還包括碳化反應塔7、碳化緩沖塔8、窯氣緩沖罐9,所述的碳化緩沖塔8的底部經(jīng)過循環(huán)反應栗21后與進液管11連通，所述的碳化反應塔7的側(cè)壁上端設(shè)有倒“L”型的溢流管22,包括頂邊23和側(cè)邊24,溢流管22的頂邊23水平的從碳化緩沖塔8的上部側(cè)壁穿過，伸入碳化緩沖塔8中，側(cè)邊 24豎直向下延伸至碳化緩沖塔8的中部位置;所述的窯氣緩沖罐9的中部與進氣管12連接； 所述的連接管4從碳化反應塔7的頂部穿過，伸入碳化反應塔7中，其液體噴出口 5接近碳化反應塔7的底部;所述的液體噴出口 5及溢流管22的管口均為喇叭狀。[〇〇43]所述的碳化緩沖塔8的頂部設(shè)置放空管25。[〇〇44]還包括風機26,所述的風機26與窯氣緩沖罐9連通，向窯氣緩沖罐9中提供氣體壓力。
[0045]本實用新型的工作過程如下:
[0046]Ca(0H)2漿料先通過循環(huán)栗先送到接受室1，然后與窯氣組成反應物料一同進入噴嘴13,噴射口的面積大小通過針型閥14進行調(diào)節(jié)，以達到壓力與流量的平衡。反應物料通過噴嘴13,進入喉管2,形成高速射流，同時在喉管2內(nèi)產(chǎn)生強大的負壓，物料進入擴散室3后， 喉管2內(nèi)壓力降低，形成真空，將大量窯氣吸入，在強大負壓和高速射流的共同作用下，將反應物料進行剪切、粉碎、乳化，使窯氣泡直徑大幅度減小，氣泡數(shù)目急劇增加，增大了氣泡的比表面積、極大降低了傳質(zhì)阻力，加快窯氣與Ca(0H)2的反應速度。物料進入擴散室3后進一步反應，通過連接管尾部的靜態(tài)混合器6再進一步充分反應。
[0047]Ca (0H) 2衆(zhòng)來自碳化緩沖塔9，碳化緩沖塔9中的Ca(0H) 2衆(zhòng)由循環(huán)反應栗21抽出，經(jīng)過管道從進液管11高速進入接受室1;窯氣來自窯氣緩沖罐9,窯氣緩沖罐9與進氣管12相連，窯氣通過風機26鼓風純化從進氣管12進入接受室1，與Ca(0H)2漿匯合，通過噴嘴13進入喉管2，經(jīng)擴散室3、連接管4到達靜態(tài)反應器6，在靜態(tài)反應器6中反應后，經(jīng)液體噴出口 5進入碳化反應塔7,反應物料噴在碳化反應塔7底部，連續(xù)劇烈高效混合，完成碳化反應。由于碳化反應塔7是密封的，漿液滿時，多余的窯氣尾氣和Ca(0H)2的混合物通過溢流管22壓到碳化緩沖塔8中，沒有吸收的窯氣則通過放空管25排出。[〇〇48] 如此往復循環(huán)操作，直到PH=7-7.5，達到工藝要求，停止循環(huán)反應栗21和風機26， 打開碳化反應塔7和碳化緩沖塔8的底閥排漿。
【主權(quán)項】
1.一種噴射反應器，包括接受室(1)、喉管(2 )、擴散室(3 )、連接管(4)、液體噴出口( 5)， 其特征在于:所述的接受室(1)的頂部設(shè)有進液管(11 )，接受室(1)的側(cè)壁設(shè)有進氣管(12)，所述的 接受室(1)的底部與喉管(2)的上端連接，所述的喉管(2)的下端與擴散室(3)的上端連接， 所述的擴散室(3)的下端與連接管(4)的上端連接，所述的連接管(4)的下端設(shè)有液體噴出 口(5)〇2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴射反應器，其特征在于:所述的進液管(11)為圓弧形管，由 接受室(1)的頂部相一側(cè)彎曲，其管口向下。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴射反應器，其特征在于:所述的接受室(1)內(nèi)設(shè)有噴嘴(13)， 噴嘴(13)上設(shè)置針型閥(14)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的噴射反應器，其特征在于:所述的噴嘴(13)為上大下小的倒錐 形結(jié)構(gòu)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴射反應器，其特征在于:所述的擴散室(3)為上小下大的錐 形結(jié)構(gòu)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴射反應器，其特征在于:還包括靜態(tài)混合器(6)，所述的靜態(tài) 混合器(6)設(shè)于連接管(4)的下部。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的噴射反應器，其特征在于:所述的靜態(tài)混合器(6)內(nèi)設(shè)有多組 豎直的螺旋片組。8.—種納米碳酸鈣的碳化反應系統(tǒng)，應用了如權(quán)利要求1所述的噴射反應器，其特征在 于:還包括碳化反應塔(7)、碳化緩沖塔(8)、窯氣緩沖罐(9)，所述的碳化緩沖塔(8)的底部 經(jīng)過循環(huán)反應栗(21)后與進液管(11)連通，所述的碳化反應塔(7)的側(cè)壁上端設(shè)有倒“L”型 的溢流管(22)，包括頂邊(23)和側(cè)邊(24)，溢流管(22)的頂邊(23)水平的從碳化緩沖塔(8) 的上部側(cè)壁穿過，伸入碳化緩沖塔(8)中，側(cè)邊(24)豎直向下延伸至碳化緩沖塔(8)的中部 位置;所述的窯氣緩沖罐(9)的中部與進氣管(12)連接;所述的連接管(4)從碳化反應塔(7) 的頂部穿過，伸入碳化反應塔(7)中，其液體噴出口(5)接近碳化反應塔(7)的底部;所述的 液體噴出口(5)及溢流管(22)的管口均為喇叭狀。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的納米碳酸鈣的碳化反應系統(tǒng)，其特征在于:所述的碳化緩沖塔 (8)的頂部設(shè)置放空管(25)。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的納米碳酸鈣的碳化反應系統(tǒng)，其特征在于:還包括風機(26)， 所述的風機(26)與窯氣緩沖罐(9)連通，向窯氣緩沖罐(9)中提供氣體壓力。
【文檔編號】C01F11/18GK205676168SQ201620476677
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年5月24日 公開號201620476677.7, CN 201620476677, CN 205676168 U, CN 205676168U, CN-U-205676168, CN201620476677, CN201620476677.7, CN205676168 U, CN205676168U
【發(fā)明人】楊光貴
【申請人】廣西平南縣恒祥鈣業(yè)有限公司