[实用新型]一种制备多功能性纳米碳酸钙的碳化反应装置

说明书

本实用新型公开一种多功能性纳米碳酸钙的碳化反应装置。该装置包括撞击流混合器、碳化反应釜及改性反应釜，混合器上有多个切向微孔进料口，CO₂气管和循环乳液管直接连接到撞击流混合器上，混合器下部设有碳化反应器，碳化反应器连接换热器，同时连接到改性反应釜，储液槽、碳化反应器与改性反应釜互相连通。采用本实用新型的装置，氢氧化钙悬浮液与二氧化碳气体在撞击流混合器内碳化反应生成碳酸钙晶核，然后晶核进入循环管路内进行均匀生长，并且可以将石灰乳碳化反应以及碳酸钙改性先后连续进行，完成多功能性碳酸钙的制备，提高碳化效率，缩短工艺流程，减小设备占地面积；提高产品收率，降低生产成本。

技术领域

本实用新型涉及碳酸钙制备装置，特别涉及一种多功能性纳米碳酸钙的碳化反应装置。

背景技术

碳化沉淀法是目前国内外生产纳米碳酸钙最常见的方法。以优质石灰石为原料，煅烧后生成CaO和CO₂。将CaO加水消化生成Ca(OH)₂乳液，加入合适的晶型控制机，然后通入煅烧CO₂气体碳化获得所需晶型的碳酸钙悬浮液，脱水、干燥、分级、表面处理后，得到纳米碳酸钙产品。纳米碳酸钙的粒度和晶型主要由碳化过程决定，而碳化过程的核心技术是碳化反应设备与工艺技术。传统的碳化沉淀法存在溶液的过饱和度分布不均匀，成核时间不一致，碳化温度高等问题，使得制备的粉体颗粒大，且粒度分布不均匀，难以达到后续应用领域的要求。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种高效制备多功能性纳米碳酸钙的碳化反应装置。

本实用新型的技术方案为：

一种制备多功能性纳米碳酸钙的碳化反应装置，包括撞击流混合器、碳化反应釜及改性反应釜，撞击流混合器由中心支撑杆和切向微孔的外壳所组成，CO₂气管和循环液管直接连接到撞击流混合器上，撞击流混合器下部设有碳化反应釜，碳化反应器连接换热器，并同时连接改性反应釜，改性反应釜连接储液槽，储液槽、碳化反应器与改性反应釜通过管路和阀门互相连通，连通管道上设置控制阀门和离心泵，反应过程中流体的输送通过离心泵实现。

优选地，所述的换热器采用间壁式外冷却方法，冷却水从换热器下端进，上端出。

优选地，所述的切向微孔的直径为1.0~10.0 mm。

优选地，循环乳液的体积流量为100~500 L/h。

优选地，所述的碳化反应在压力为0.2~0.4 MPa下操作进行。

本实用新型碳化反应装置工作时，将一定浓度的氢氧化钙乳液与二氧化碳气体在撞击流混合器内碳化反应生成碳酸钙晶核，然后碳酸钙晶核进入循环管路内进行均匀生长。氢氧化钙乳液与二氧化碳气体按互为相邻的微孔通道，同时切向进入撞击流混合器内，然后从下端出口喷出，通过检测反应液pH值来控制碳化反应终点，碳酸钙沉淀根据后续工序需要，或进行改性处理，或直接进行过滤、干燥、分级等处理。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

（1）本实用新型的撞击流混合器内两股反应液流围绕设置于反应器中心的支撑杆，形成旋转碰撞流动。微孔流和旋转碰撞流动作用的设置，强化了反应流体间的微观混合效果，提升了流体间的均匀程度，使得二氧化碳与氢氧化钙浆料充分反应，并且通过外冷方式降低碳化反应时产生的高温，降低颗粒在高温下长大的趋势，减少装置在高温状态下损坏的可能性。

（2）本实用新型撞击流混合器，能够保证碳酸钙晶核的均匀生成。

（2）本实用新型碳化反应器和循环液管的设置，能够保证碳酸钙晶核均匀成长。

（3）本实用新型的装置具有优良的传质传热性能，采用物料外循环换热器，设备能耗相对降低，关键核心设备—全自动压力旋转喷射碳化反应器具有较高物理体积传质系数、较低单位能耗。