CN2663396Y - 一种纳米碳酸钙合成反应器 - Google Patents

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胡庆福
刘宝树
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Abstract

本实用新型涉及一种纳米碳酸钙合成反应器，属于化工材料等行业的反应装置，特别适用于纳米级碳酸盐粉体生产中的碳化过程。由电机、壳体、搅拌轴、2－5级高速旋转的转子和定子组合体、CO2混合气喷嘴和冷却器组成，结构中各级转子和定子组合之间采用直线管式安装，CO2混合气喷嘴安装在反应装置的浆液入口处，在进入反应器前与反应液进行预混合。本实用新型操作简单、性能可靠，具有结构紧凑、高效节能等显著特点。在常温下可制取平均粒径达10－100nm碳酸盐粉体，且粒度分布窄。

Description

一种纳米碳酸钙合成反应器
技术领域
本实用新型涉及一种碳化合成反应器，特别是一种纳米碳酸钙合成反应器，属于化工反应设备。
背景技术
纳米级碳酸盐生产中碳化反应器种类主要有间歇鼓泡式和搅拌式碳化塔、连续喷雾式碳化塔、超重力合成反应器等。1、间歇鼓泡式和搅拌式碳化塔：采用间歇鼓泡式和搅拌式碳化塔时，反应液打入塔中，保持一定液位，从塔底通入CO2混合气体，鼓泡向上或在搅拌器的作用下向上，进行碳化反应生成碳酸盐。这种设备的气液接触效果较差，工艺条件较难控制，产品粒度不均匀，碳化时间较长，在反应过程中容易产生包裹现象，导致产品返碱，影响产品质量。2、连续喷雾式合成反应器：该反应器是在反应器顶部安装压力式喷嘴，精制反应液在压力式喷嘴的作用下，雾化成直径为0.1mm的液滴，均匀地从顶部喷淋下，与底部进入的CO2气体逆流接触并进行碳化反应，制得纳米级碳酸盐。该设备由于气液接触表面积大，液滴直径可控，在常温下可以制造平均粒径在40～100nm的碳酸盐产品，能耗较低，可连续生产，产品质量稳定。但因喷嘴易堵、管线较复杂、操作管理难度较大，应用推广受到限制。3.超重力合成反应器：这种反应器是利用设备高速旋转，来形成比地球重力场大数百倍乃至上千倍的超重力场，在此条件下完成反应液同CO2的碳化反应，可生产20～100nm的碳酸盐产品，具有粒度分布窄，碳化时间较短等优点，但该碳化反应器设备投资大，单台设备能力小，大规模生产使用受到一定限制。此外，中国专利CN2474524Y公开了一种内浸式立式乳化机，乳化机下面设有气体微泡发生器和粒度均化器等构成，该设备放大困难，未实现工业化。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种纳米碳酸钙合成反应器，特别适合于窄分布的纳米级碳酸盐粉体的制备，连续化程度高，反应可在常温下进行，降低能耗，减少投资。
本实用新型的目的是以下列方式实现的。一种纳米碳酸钙合成反应器，结构中包括中空状的反应器壳体，在壳体腔内设有搅拌轴，构成多级转子、定子组合体的交错配合的数个转子、定子分别固定在搅拌轴和壳体的内壁上，在壳体一端设有浆液入口，浆液入口处有混合气喷嘴，在壳体的另一端上方有浆液出口，电机通过动力传递装置带动搅拌轴在反应器内高速旋转。
本实用新型结构中核心部分是高速旋转的转子和定子组合体，组合体为直线串联分布，管式安装，2-5级，一般采用3级。
本纳米碳酸钙合成反应器，在电机与壳体之间设置有传动装置和密封件，带有冷却装置的密封件润滑油循环器用于密封件与搅拌轴之间的良好密封和润滑。
本反应器，反应液入口处设置二氧化碳气体与反应液雾化装置，在进入1级转子、定子组合体前气液预混合；密封件润滑油循环器冷却装置，确保泵机械密封长期平稳运行。
本实用新型具有以下特点：(1)搅拌均匀，强度适宜，多级乳化，可由间歇改为连续，保证产品质量稳定，明显改善了合成反应过程的气-液-固三相传质过程。(2)使用特殊制造的CO2混合气体压力喷嘴，在入口管对反应液进行雾化，大大增加了气-液接触表面积，增加了气-液、气-固之间的接触效率，为进入装置中继续进行混合、反应、沉降等打下良好的基础，提高反应速度，保证粒子超细化和均匀化。(3)采用多级管线式转子和定子组合，增加混合程度，延长反应时间，在工艺条件适宜的情况下，可以连续生产，确保产品质量稳定。(4)该反应器可在常压下使用，也可在0.2～0.5MPa下进行操作。由于反应压力提高，有利于提高CO2分压，提高反应速度，缩短反应时间，提高生产效率，有利于产品超细化及均匀化。
本实用新型碳化合成反应器可用于碳化法生产纳米级的碳酸钙、碳酸镁、碳酸钡、碳酸锶、白炭黑等气-液-固三相反应过程的反应器。
附图说明
图1给出的是本实用新型实施例的结构示意图。
图中各标号代表的含义如下：
1、壳体  2、转子  3、定子  4、搅拌轴  5、混合气喷嘴  6、浆液入口  7、浆液出口  8、密封件润滑油循环器  9、冷却装置10、电机  11、传动轴  12、密封件。
具体实施方式
以下结合附图及附图给出的具体实施例对本实用新型做进一步描述。
参见图1，纳米碳酸钙合成反应器，结构中包括中空状反应器壳体1，在壳体1腔内设有搅拌轴4，构成3级转子和定子组合体的交错配合的转子2、定子3，构成了3级转子和定子组合体，并分别固定在搅拌轴4和壳体1的内壁上，在壳体1一端设有浆液入口6，浆液入口6处设有混合气喷嘴5，在壳体1的另一端上方设有浆液出口7，电机10通过传动装置11带动搅拌轴4在反应器壳体内高速旋转。密封件12为动密封，带有冷却装置9的密封件润滑油循环器8用于冷却润滑油，保证了机械正常运转和反应体系的密封性。

Claims (3)

1、一种纳米碳酸钙合成反应器，其特征在于结构中包括中空状壳体(1)，在壳体(1)腔内有搅拌轴(4)，构成多级转子、定子组合体的交错配合的转子(2)、定子(3)分别固定在搅拌轴(4)和壳体(1)的内壁上，在壳体(1)一端设有浆液入口(6)，浆液入口(6)处有混合气喷嘴(5)，在壳体(1)的另一端上方有浆液出口(7)，电机(10)通过动力传递装置(11)带动搅拌轴(4)高速旋转。
2、按权利要求1所述的纳米碳酸钙合成反应器，其特征在于转子、定子组合体为2-5级，直线串联分布。
3、按权利要求1所述的纳米碳酸钙合成反应器，其特征是在电机(10)与壳体(1)之间设置有传动轴(11)和密封件(12)，带有冷却装置(9)的密封件润滑油循环器(8)。
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EP2238077A1 (en) * 2007-12-14 2010-10-13 Timo Olavi Imppola A method and apparatus to produce precipitated calcium carbonate
CN111185132A (zh) * 2019-11-06 2020-05-22 浙江海洋大学 一种高效强化多尺度混合传质装置及方法

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EP2238077A4 (en) * 2007-12-14 2011-09-28 Timo Olavi Imppola Process and apparatus for the production of precipitated caclium carbonate
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