CN214299312U - 一种环保型纳米碳酸钙碳酸化反应釜 - Google Patents
一种环保型纳米碳酸钙碳酸化反应釜 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种环保型纳米碳酸钙碳酸化反应釜,包括底座、釜体、进浆管、固定架、进气管Ⅰ、进气管Ⅱ、搅拌装置、尾气处理装置;进浆管设于釜体顶部;固定架水平设于釜体内;进气管Ⅰ竖直设于固定架上;进气管Ⅱ水平设于釜体侧壁上,与进气管Ⅰ连通;搅拌装置包括中间轴承、搅拌轴、搅拌电机、减速器、搅拌器,中间轴承设于固定架上,搅拌轴设于中间轴承上,搅拌电机、减速器设于搅拌轴上端;搅拌器设于搅拌轴下端;尾气处理装置包括收集罐、排气管Ⅰ、连接管、挡板、填料、进水管Ⅰ、螺旋喷嘴Ⅰ、排气管Ⅱ、排水管。本实用新型增设尾气处理装置,能够大大降低尾气中颗粒物浓度,符合排放标准,达到环保目的。
Description
技术领域
本实用新型涉及碳酸化设备领域,具体涉及一种环保型纳米碳酸钙碳酸化反应釜。
背景技术
碳酸化反应是化学制备碳酸钙的一种常用方法,其以石灰石为原料,通过煅烧得到氧化钙和含二氧化碳的窑气。将氧化钙与水按一定比例进行消化,生成氢氧化钙悬浮液,然后向悬浮液通入窑气,碳酸化生成碳酸钙熟浆,浆液经过表面改性、脱水、干燥、粉碎得到纳米碳酸钙产品。
目前在国内的工业化碳酸钙生产中仍以间歇鼓泡碳化法为主,反应设备为鼓泡反应釜,这种方法普遍存在着生产效率低、产品晶型不容易控制、颗粒粒度分布不均匀的缺点。近年来一些国内碳酸钙企业也对鼓泡反应釜进行较多的优化改进,国内专利CN203295213U公布了轻质碳酸钙碳化塔,设备采用了均布五角星孔和连续锯齿状的进气鼓泡装置;国内专利CN108946781A公布的一种低吸油值碳酸钙的制备方法,采用了从反应釜顶通入底部的通气管,通气管底部设有锥形出气口,锥形出气口的小径端接所述通气管道,大径端朝下,底面和侧壁均设有若干气孔进气装置;国内专利CN210117243U公布了一种碳化塔浆液搅拌装置,该装置采用了带锥形排气伞帽进气管道与旁路浆液循环管道结合的反应装置;国内专利CN207002286U公布的一种用于生产碳酸钙的高效碳化塔,设备采用螺旋桨、环形出气管、细分板、伞状排气罩、导气装置等结合生产方式,以上设备用于碳酸钙生产,均能起到将大体积二氧化碳气体气泡改变为体积比较小的气泡,提高气液接触面积,从而提高碳酸化效率的目的,但由于反应釜进气后,浆液受气体流动产生的作用力形成湍流,导致气体在浆液中形成的气泡大小不一,气液接触的时间和接触面积波动较大,从而造成产品晶型与粒度控制困难,不利于纳米碳酸钙的生产;
工业上使用石灰石煅烧的窑气作为反应气,CO2含量在25%~45%之间。为了保证碳酸化效率,提高产量,要连续不断的通入窑气。受反应气体纯度和过量的影响,会有大量的尾气从反应釜的排气口排出;而碳酸化反应属于放热反应,反应过程会产生强烈的水蒸气,并夹带着许多碳酸钙微颗粒,尾气直接排放到大气中,会造成固体颗粒物污染严重。国内专利CN208120764U公布的碳酸钙碳化塔尾气冷却回收系统,通过采用风冷的热交换器实现碳酸化尾气中的水蒸气、二氧化碳、碳酸钙颗粒的分离和回收;国内专利CN210385144U公布的一种碳酸钙碳化塔尾气除尘排放装置,采用了内含螺旋状离心冷却管的水冷除尘器,该方案中含尘尾气经过水冷器后,快速降温,通过离心力的作用将尾气中的水蒸气、二氧化碳、碳酸钙颗粒进行分离,以上两个碳酸钙尾气方案,均能对碳酸化尾气进行降温处理,但由于专利设计的设备结构未考虑碳酸化反应采用的是大流量通气,粉尘大部分是由于碳酸钙颗粒较小、管道风速过大导致,含水蒸气的尾气降温凝结形成水滴吸收和沉降粉尘的效果较差,使用该方法进行除尘,排出的尾气含尘量仍然会偏高。
实用新型内容
本实用新型针对上述技术问题提供环保型纳米碳酸钙碳酸化反应釜,增设尾气处理装置,能够大大降低尾气中颗粒物浓度,符合排放标准,达到环保目的。
为实现上述目的本实用新型采用如下技术方案:
一种环保型纳米碳酸钙碳酸化反应釜,包括底座、釜体、进浆管、固定架、进气管Ⅰ、进气管Ⅱ、搅拌装置、尾气处理装置;所述的釜体竖直设于底座1 上,所述的进浆管设于釜体的顶部,进浆管的下端与釜体连通,上端伸出釜体的顶部之外;进浆管上设有进浆阀;
所述的固定架水平设于釜体内的中部,固定架的两端分别与釜体内的侧壁连接;所述的进气管Ⅰ竖直设于固定架上,位于釜体内的中部,进气管Ⅰ的上端与釜体的顶端密封连接,进气管Ⅰ的下端向下延伸至釜体的底部;所述的进气管Ⅱ水平设于釜体的上部侧壁上,进气管Ⅱ的一端伸出釜体的侧壁之外,另一端与进气管Ⅰ连通;进气管Ⅱ上设有进气阀;
所述的搅拌装置包括中间轴承、搅拌轴、搅拌电机、减速器、搅拌器,所述的中间轴承设于固定架的中部,所述的搅拌轴竖直设于中间轴承上,位于进气管Ⅰ的内部,搅拌轴的上端伸出釜体的顶部之外,搅拌轴的上端自上而下依次设有搅拌电机、减速器,搅拌轴的下端向下延伸至进气管Ⅰ的下方;所述的搅拌器设于搅拌轴的下端;所述的搅拌电机、减速器驱动搅拌轴带动搅拌器旋转;
所述的尾气处理装置包括收集罐、排气管Ⅰ、连接管、挡板、填料、进水管Ⅰ、螺旋喷嘴Ⅰ、排气管Ⅱ、排水管,所述的排气管Ⅰ竖直设于釜体的顶部,所述的收集罐通过连接管与排气管Ⅰ连接,连接管的上端伸入收集罐的底部内,连接管的侧壁上开设有多个小孔,连接管的上端设有伞状的挡板;所述的填料层填设于收集罐内的中下部,所述的进水管Ⅰ水平设于收集罐内的上部,进水管Ⅰ的一端伸出收集罐的侧壁之外,另一端向收集罐内延伸至收集罐的侧壁上;进水管Ⅰ上设有进水阀Ⅰ;所述的螺旋喷嘴Ⅰ间隔设于进水管Ⅰ侧壁的底部;所述的排气管Ⅱ设于收集罐的顶部,所述的排水管设于收集罐的底部,排水管上设有排水阀。
进一步,还包括进水管Ⅱ、螺旋喷嘴Ⅱ,所述的进水管Ⅱ水平设于釜体内的上部,位于进气管Ⅱ的下方,进水管Ⅱ的一端伸出釜体的侧壁之外,另一端向釜体内延伸至釜体的侧壁上;进水管Ⅱ上设有进水阀Ⅱ;所述的螺旋喷嘴Ⅱ间隔设于进水管Ⅱ侧壁的底部。
进一步,还包括气体分布器,所述的气体分布器设于进气管Ⅰ的底部,位于搅拌器的上方,气体分布器呈伞状,其边缘设置为连续锯齿状。
进一步,所述的釜体上部的侧壁上设有一级温度传感器,下部的侧壁上设有二级温度传感器,底部的侧壁上设有pH传感器。
进一步,所述的釜体的顶部还分别设有人孔、超声波液位计接口。
进一步,所述的底座的侧壁上设有检查门。
进一步,所述的搅拌器为直叶圆盘涡轮搅拌器或齿型圆盘涡轮搅拌器。
进一步,还包括排浆管,所述的排浆管的上端与釜体的底部连通,下端伸出底座的侧壁之外,排浆管上设有排浆阀。
本实用新型与现有技术相比的有益效果:
1.本实用新型使用尾气处理装置对含颗粒物尾气进行四道工序的处理,第一道工序通过伞状档板,改变气流方向,将含固体颗粒物的尾气分散到装置内;第二道工序是对排气管道进行扩径,气体经过该区域时,流速和压力都急速下降,延长气体逸出时间;第三道工序是多层波纹填料处理,携带固体颗粒的气体会在该区域与填料层进行充分接触,填料层采用至上向下的流水,可对气体进行充分的洗涤和降温,减少固体颗粒含量,第四道工序是多向螺旋喷嘴喷淋,将在填料层中少量未被处理的含尘气体进行二次喷淋沉降,极大的提高外排尾气的纯净度,有效的降低尾气的固体颗粒物含量,符合国标GB9078-1996《工业窑炉大气污染物排放标准》。
2.本实用新型的搅拌系统在搅拌轴的中部安装有轴承和轴承支架,可以有效的固定搅拌轴,避免搅拌器在高速运转过程中产生晃动。
3.本实用新型的反应釜结构简单,使用螺旋喷嘴喷淋就可以完全将附着在反应釜内壁上的浆液清洗干净,有效的避免碳熟浆液残留形成晶种,影响到下一次碳酸化的产品晶型晶貌,稳定了制备的纳米碳酸钙产品质量。
4.本实用新型的气体分布器的分气盘设计成锯齿状,与搅拌器配合使用时,搅拌器旋转产生径向流,可以将气泡打散得更细,极大的增加了碳酸化反应的气液传质面积、缩短碳酸化反应时间,大幅度的提高二氧化碳利用率。
附图说明
图1是本实用新型结构示意图;
图中各序号及名称如下:
1-底座;2-釜体;3-进浆管;4-固定架;5-进气管Ⅰ;6-进气管Ⅱ;7-中间轴承;8-搅拌轴;9-搅拌电机;10-减速器;11-搅拌器;12-收集罐;13-排气管Ⅰ; 14-连接管;15-挡板;16-填料层;17-进水管Ⅰ;18-螺旋喷嘴Ⅰ;19-排气管Ⅱ; 20-排水管;21-进水管Ⅱ;22-螺旋喷嘴Ⅱ;23-气体分布器;24-一级温度传感器; 25-二级温度传感器;26-pH传感器;27-人孔;28-超声波液位计接口;29-检查门;30-排浆管;31-排浆阀。
具体实施方式
下面结合附图,对本实用新型的一个具体实施方式进行详细描述,但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。需要理解的是,本实用新型的以下实施方式中所提及的“上”、“下”、“左”、“右”方向皆以对应附图的位置为基准。这些用来限制方向的词语仅仅是为了便于说明,并不代表对本实用新型具体技术方案的限制。除非特别说明,附图标记中相同的标号所代表的为同一种结构。
实施例1
如图1所示,一种环保型纳米碳酸钙碳酸化反应釜,包括底座1、釜体2、进浆管3、固定架4、进气管Ⅰ5、进气管Ⅱ6、搅拌装置、尾气处理装置;所述的釜体2竖直设于底座1上,所述的进浆管3设于釜体2的顶部,进浆管3的下端与釜体2连通,上端伸出釜体2的顶部之外;进浆管3上设有进浆阀;
所述的固定架4水平设于釜体2内的中部,固定架3的两端分别与釜体2 内的侧壁连接;所述的进气管Ⅰ5竖直设于固定架4上,位于釜体2内的中部,进气管Ⅰ5的上端与釜体2的顶端密封连接,进气管Ⅰ5的下端向下延伸至釜体 2的底部;所述的进气管Ⅱ6水平设于釜体2的上部侧壁上,进气管Ⅱ6的一端伸出釜体2的侧壁之外,另一端与进气管Ⅰ5连通;进气管Ⅱ6上设有进气阀;
所述的搅拌装置包括中间轴承7、搅拌轴8、搅拌电机9、减速器10、搅拌器11,所述的中间轴承7设于固定架4的中部,所述的搅拌轴8竖直设于中间轴承7上,位于进气管Ⅰ5的内部,搅拌轴8的上端伸出釜体2的顶部之外,搅拌轴8的上端自上而下依次设有搅拌电机9、减速器10,搅拌轴8的下端向下延伸至进气管Ⅰ5的下方;所述的搅拌器11设于搅拌轴8的下端;所述的搅拌电机9、减速器10驱动搅拌轴8带动搅拌器11旋转;
所述的尾气处理装置包括收集罐12、排气管Ⅰ13、连接管14、挡板15、填料16、进水管Ⅰ17、螺旋喷嘴Ⅰ18、排气管Ⅱ19、排水管20,所述的排气管Ⅰ 13竖直设于釜体2的顶部,所述的收集罐12通过连接管14与排气管Ⅰ13连接,连接管14的上端伸入收集罐12的底部内,连接管14的侧壁上开设有多个小孔,连接管14的上端设有伞状的挡板15;所述的填料层16设于收集罐12内的中下部,所述的进水管Ⅰ17水平设于收集罐12内的上部,进水管Ⅰ17的一端伸出收集罐12的侧壁之外,另一端向收集罐12内延伸至收集罐12的侧壁上;进水管Ⅰ17上设有进水阀Ⅰ;所述的螺旋喷嘴Ⅰ18间隔设于进水管Ⅰ17侧壁的底部;所述的排气管Ⅱ19设于收集罐12的顶部,所述的排水管20设于收集罐12的底部,排水管20上设有排水阀。
还包括进水管Ⅱ21、螺旋喷嘴Ⅱ22,所述的进水管Ⅱ21水平设于釜体2内的上部,位于进气管Ⅱ6的下方,进水管Ⅱ21的一端伸出釜体2的侧壁之外,另一端向釜体2内延伸至釜体2的侧壁上;进水管Ⅱ21上设有进水阀Ⅱ;所述的螺旋喷嘴Ⅱ22间隔设于进水管Ⅱ21侧壁的底部。
还包括气体分布器23,所述的气体分布器23设于进气管Ⅰ5的底部,位于搅拌器11的上方,气体分布器23呈伞状,其边缘设置为连续锯齿状。
所述的釜体2上部的侧壁上设有一级温度传感器24,釜体2下部的侧壁上设有二级温度传感器25。
所述的釜体2的顶部还分别设有人孔27、超声波液位计接口28。
所述的底座1的侧壁上设有检查门29。
所述的搅拌器23为直叶圆盘涡轮搅拌器或齿型圆盘涡轮搅拌器。
还包括排浆管30,所述的排浆管30的上端与釜体2的底部连通,下端伸出底座1的侧壁之外,排浆管30上设有排浆阀31。
本实用新型的工作过程为:
晶种制备阶段:初始状态下,反应釜排浆阀31关闭;打开进浆阀,将温度为5~15℃石灰浆从进浆管3进入釜体2内,启动搅拌电机9,经减速器10驱动搅拌轴8带动搅拌器11转动进行搅拌,搅拌器11的转速为2~4m/s;在超声波液位计接口28接入由液位计来控制浆料进入量,当浆料进入量达到反应釜体积的1/5~2/5时,关闭进浆阀,停止进料,同时调整搅拌器11的转速为6~10m/s,打开进水阀Ⅰ、排水阀接通进水管Ⅰ17和排水管20,向尾气处理装置通水,当转速达到设置值后,打开进气阀,接通进气管Ⅱ6,向反应釜内通入窑气,使之与石灰浆进行反应,反应尾气经排气管Ⅰ13、连接管14,从连接管14侧壁上的小孔排出,经挡板15改变气流方向,将含固体颗粒物的尾气分散到收集罐12 内,同时收集罐12对排气管Ⅰ13进行扩径,尾气经过该区域时,流速和压力都急速下降,延长气体逸出时间;尾气继续上升至填料层16处,填料层16内自上而向下的流水对气体进行洗涤和降温,螺旋喷嘴Ⅰ18再对尾气进行喷淋,将在填料层16中少量未被处理的含尘气体进行二次沉降,经处理后的干净尾气从排气管Ⅱ19排出;pH传感器26检测反应釜内浆液的pH值,当pH值为7.5~8.0 时,停止进气,并将搅拌转速调整至2~4m/s,即完成碳酸钙晶种制备。
纳米碳酸钙制备阶段:将温度为25~30℃石灰浆从进浆管3注入盛有晶种的反应釜中,由液位计控制浆料进入量,当达到反应釜体积的4/5时,关闭进浆阀,停止进料,同时将搅拌器11的转速调整到5~7m/s,搅拌陈化10~20min,当达到设置条件后,再次开启进气阀,接通进气管Ⅱ6,向反应釜内通入窑气,使之与石灰浆进行反应,通过一级温度传感器24、二级温度传感25测量反应釜内上部、下部的温度,通过pH传感器26检测反应釜内浆液的pH值,当pH值为7且一级温度传感器24、二级温度传感器25显示无相对温差时,碳酸化反应达到终点;之后关闭进气阀、进水阀、排水阀,停止通气、通水,开启排浆阀,将碳熟浆液输送至下一工序;待碳熟浆液排净后,开启进水阀Ⅱ,接通进水管Ⅱ21,螺旋喷嘴Ⅱ22进行喷水,螺旋喷嘴Ⅱ22在水压的作用下形成伞状的水幕对反应釜内进行无死角的清洗;从反应釜排出后的碳熟浆料经过表面改性、脱水、烘干、粉碎等工序,即得到纳米碳酸钙产品。
以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述,并非对本实用新型的范围进行限定,在不脱离本实用新型设计精神的前提下,本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进,均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。
Claims (8)
1.一种环保型纳米碳酸钙碳酸化反应釜,其特征在于:包括底座(1)、釜体(2)、进浆管(3)、固定架(4)、进气管Ⅰ(5)、进气管Ⅱ(6)、搅拌装置、尾气处理装置;所述的釜体(2)竖直设于底座(1)上,所述的进浆管(3)设于釜体(2)的顶部,进浆管(3)的下端与釜体(2)连通,上端伸出釜体(2)的顶部之外;进浆管(3)上设有进浆阀;
所述的固定架(4)水平设于釜体(2)内的中部,固定架(4)的两端分别与釜体(2)内的侧壁连接;所述的进气管Ⅰ(5)竖直设于固定架(4)上,位于釜体(2)内的中部,进气管Ⅰ(5)的上端与釜体(2)的顶端密封连接,进气管Ⅰ(5)的下端向下延伸至釜体(2)的底部;所述的进气管Ⅱ(6)水平设于釜体(2)的上部侧壁上,进气管Ⅱ(6)的一端伸出釜体(2)的侧壁之外,另一端与进气管Ⅰ(5)连通;进气管Ⅱ(6)上设有进气阀;
所述的搅拌装置包括中间轴承(7)、搅拌轴(8)、搅拌电机(9)、减速器(10)、搅拌器(11),所述的中间轴承(7)设于固定架(4)的中部,所述的搅拌轴(8)竖直设于中间轴承(7)上,位于进气管Ⅰ(5)的内部,搅拌轴(8)的上端伸出釜体(2)的顶部之外,搅拌轴(8)的上端自上而下依次设有搅拌电机(9)、减速器(10),搅拌轴(8)的下端向下延伸至进气管Ⅰ(5)的下方;所述的搅拌器(11)设于搅拌轴(8)的下端;所述的搅拌电机(9)、减速器(10)驱动搅拌轴(8)带动搅拌器(11)旋转;
所述的尾气处理装置包括收集罐(12)、排气管Ⅰ(13)、连接管(14)、挡板(15)、填料层(16)、进水管Ⅰ(17)、螺旋喷嘴Ⅰ(18)、排气管Ⅱ(19)、排水管(20),所述的排气管Ⅰ(13)竖直设于釜体(2)的顶部,所述的收集罐(12)通过连接管(14)与排气管Ⅰ(13)连接,连接管(14)的上端伸入收集罐(12)的底部内,连接管(14)的侧壁上开设有多个小孔,连接管(14)的上端设有伞状的挡板(15);所述的填料层(16)设于收集罐(12)内的中下部,所述的进水管Ⅰ(17)水平设于收集罐(12)内的上部,进水管Ⅰ(17)的一端伸出收集罐(12)的侧壁之外,另一端向收集罐(12)内延伸至收集罐(12)的侧壁上;进水管Ⅰ(17)上设有进水阀Ⅰ;所述的螺旋喷嘴Ⅰ(18)间隔设于进水管Ⅰ(17)侧壁的底部;所述的排气管Ⅱ(19)设于收集罐(12)的顶部,所述的排水管(20)设于收集罐(12)的底部,排水管(20)上设有排水阀。
2.根据权利要求1所述的环保型纳米碳酸钙碳酸化反应釜,其特征在于:还包括进水管Ⅱ(21)、螺旋喷嘴Ⅱ(22),所述的进水管Ⅱ(21)水平设于釜体(2)内的上部,位于进气管Ⅱ(6)的下方,进水管Ⅱ(21)的一端伸出釜体(2)的侧壁之外,另一端向釜体(2)内延伸至釜体(2)的侧壁上;进水管Ⅱ(21)上设有进水阀Ⅱ;所述的螺旋喷嘴Ⅱ(22)间隔设于进水管Ⅱ(21)侧壁的底部。
3.根据权利要求1所述的环保型纳米碳酸钙碳酸化反应釜,其特征在于:还包括气体分布器(23),所述的气体分布器(23)设于进气管Ⅰ(5)的底部,位于搅拌器(11)的上方,气体分布器(23)呈伞状,其边缘设置为连续锯齿状。
4.根据权利要求1所述的环保型纳米碳酸钙碳酸化反应釜,其特征在于:所述的釜体(2)上部的侧壁上设有一级温度传感器(24),下部的侧壁上设有二级温度传感器(25),底部的侧壁上设有pH传感器(26)。
5.根据权利要求1所述的环保型纳米碳酸钙碳酸化反应釜,其特征在于:所述的釜体(2)的顶部还分别设有人孔(27)、超声波液位计接口(28)。
6.根据权利要求1所述的环保型纳米碳酸钙碳酸化反应釜,其特征在于:所述的底座(1)的侧壁上设有检查门(29)。
7.根据权利要求1所述的环保型纳米碳酸钙碳酸化反应釜,其特征在于:所述的搅拌器(11)为直叶圆盘涡轮搅拌器或齿型圆盘涡轮搅拌器。
8.根据权利要求1所述的环保型纳米碳酸钙碳酸化反应釜,其特征在于:还包括排浆管(30),所述的排浆管(30)的上端与釜体(2)的底部连通,下端伸出底座(1)的侧壁之外,排浆管(30)上设有排浆阀(31)。
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