[发明专利]一种通过微波能量快速合成碳酸钙和硫酸铵的特制微波反应釜和方法

说明书

本发明涉及一种通过微波能量快速合成碳酸钙和硫酸铵的特制微波反应釜，包括：反应内筒、微波腔、多功率组合微波管、搅拌器电机、排气风机、温度场检测系统和温控系统；反应内筒两侧均设有微波腔，每个微波腔侧面均设有多功率组合微波管，多功率组合微波管内壁上设有多个微波源。本发明的有益效果是：为了实现石灰石在火电厂的自循环利用，利用脱硫副产品二水硫酸钙与碳酸氢铵反应可以制备碳酸钙和硫酸铵，碳酸钙可以循环回到烟气湿法脱硫系统作为脱硫剂，而副产品硫酸铵则可以作为副产品进行销售，可以解决石膏价格下跌和石灰石采购难这两个问题。

技术领域

本发明属于环保和化工技术领域，尤其涉及一种通过微波能量实现二水硫酸钙和碳酸铵快速反应合成碳酸钙和硫酸铵的特制微波反应釜和方法。

背景技术

火电厂大部分采用石灰石湿法脱硫，由于脱硫后产生的副产品石膏越来越多，造成目前石膏价格一路下跌。而由于石灰石矿的逐步关闭，脱硫剂石灰石价格大幅度上涨，并且出现石灰石采购难的问题。为了实现石灰石在火电厂的自循环利用，利用脱硫副产品二水硫酸钙与碳酸氢铵反应可以制备碳酸钙和硫酸铵，碳酸钙可以循环回到烟气湿法脱硫系统作为脱硫剂，而副产品硫酸铵则可以作为副产品进行销售，可以解决上述两个问题。

而二水硫酸钙与碳酸氢铵反应制备碳酸钙和硫酸铵是一个吸热反应，反应需要快速加热进行，反应过程吸热量：

主反应CaSO₄.2H₂O(s)+2NH₄HCO₃(S)→CaCO₃(s)+(NH₄)2SO₄(s)+CO₂(g)+3H₂O(l)

反应焓△r Hm(kJ/mol)为43.34kj/mol

常规的水浴或者油浴、以及电加热存在很大弊端，因热损失大，大量工业化合成反应时间长，热传导效率低下，并且因受热不均匀，造成碳酸钙得晶粒不均匀，影响硫酸钙得品质和活性，其次一个原因是因为反应物料中的碳酸氢铵由于极易受热分解，也不允许长时间对反应物料进行预热，否则反应物料损失较大。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种通过微波能量快速合成碳酸钙和硫酸铵的特制微波反应釜和方法。

这种通过微波能量快速合成碳酸钙和硫酸铵的特制微波反应釜，包括：反应内筒、微波腔、多功率组合微波管、搅拌器电机、排气风机、温度场检测系统和温控系统；反应内筒两侧均设有微波腔，每个微波腔侧面均设有多功率组合微波管，多功率组合微波管内壁上设有多个微波源；

反应内筒、两个微波腔和两个多功率组合微波管均位于微波隔离外壳内；反应内筒顶部设有内筒进料口和抽气孔，抽气孔上接有内筒排气管，内筒排气管连接排气风机；反应内筒底部设有出料口和电动蝶阀，电动蝶阀位于反应内筒底部内壁上，电动蝶阀与出料口连通；反应内筒内设有双层叶片搅拌器，双层叶片搅拌器固定于反应内筒顶部内壁上，双层叶片搅拌器电连接搅拌器电机；反应内筒顶部内壁上还设有内置环型喷淋器；

温度场检测系统包括多个温度测量探头，温度测量探头均设于反应内筒的圆筒状内壁上；温度场检测系统和温控系统均与电脑电连接。

这种通过微波能量快速合成碳酸钙和硫酸铵的方法，包括如下步骤：

步骤1、制备二水硫酸钙浆液：用研磨机对二水硫酸钙原料进行研磨，直到二水硫酸钙原料的细度达到规定目数，得到二水硫酸钙细粉；然后称取质量为M的二水硫酸钙细粉送入计量箱，然后加入质量为m的除盐水，同时对二水硫酸钙细粉和除盐水的混合浆液进行搅拌和预热，得到均匀的二水硫酸钙浆液；当二水硫酸钙浆液升温至设定温度后，搅拌二水硫酸钙浆液并保温备用；

步骤2、在微波反应釜中进行反应；根据进料的质量和当量，设置微波反应釜内相应的反应时间和保持时间，触发双层叶片搅拌器和排气风机运行；