CN2771179Y - 一种纳米碳酸钙列管式反应塔 - Google Patents

一种纳米碳酸钙列管式反应塔 Download PDF

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张星辰
次立杰
魏青
段书德
杨晓辉
赵建路
常永芳
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Abstract

本实用新型提供一种能够降低能耗，减少投资，提高效率，连续化程度高，维修方便，且产品粒度小，分布窄的纳米碳酸钙反应塔。这种纳米碳酸钙列管式反应塔，由设置进气口、补水口、排料口和排渣口的塔体和设置在塔体内的喷淋装置构成，其特征在于：反应塔内设置多组开有微孔的列管与塔外CO2进气口连通。反应塔中均匀分布多根列管，每根列管上分布着数百个微孔，CO2气体通过列管微孔高速喷出，在反应器内形成立体气流网，CO2气泡微小，气液接触面更新快，CO2利用率高，碳酸钙粒径小。通过上部进气，不用动力搅拌装置，减少动力消耗90％以上。适用于碳化法生产纳米碳酸盐、纳米氢氧化物、白炭黑等气－液－固三相反应。

Description

一种纳米碳酸钙列管式反应塔
技术领域
本实用新型涉及一种纳米碳酸钙列管式反应塔，尤其适用于碳化法生产纳米碳酸盐、纳米氢氧化物、白炭黑等气-液-固三相反应，属于化工反应设备技术领域。
背景技术
目前现有技术中用于纳米碳酸钙合成的设备主要有：
1、间歇鼓泡式碳化塔：将反应液加入塔内，保持一定液位，由塔底通入CO2气体，向上鼓泡进行碳化反应生成碳酸钙。这种设备能耗较高，CO2气体消耗量大，碳化时间较长，通常反应2-4小时，工艺条件较难控制，产品粒度不均匀，粒径较大，在反应过程中容易产生包裹现象，最终导致产品返碱，影响产品质量。
2、高速搅拌式碳化塔：将反应液加入塔内，通入CO2气体，通过高速搅拌器或是转子、定子间形成较小的间隙，生成较小粒径的纳米碳酸钙。这种设备能耗较高，设备复杂。
3、连续喷雾合成器：在合成器的顶部安装压力喷嘴，精制石灰乳在压力喷嘴的作用下，雾化成直径为0.1mm的液滴，均匀地从顶部淋下，与从底部进入的CO2反应，制得纳米碳酸钙。该设备工艺投资高，管路复杂，技术含量高，操作管理难度大，而且压力喷嘴易堵，应用较少。
4、超重力合成器：利用离心力来形成比地球重力场大数百倍乃至上千倍的超重力场，在此条件下完成石灰乳与CO2反应。该设备生产的纳米碳酸钙粒度小且分布范围窄，碳化时间短。但该设备投资大，能力小，大规模生产受到限制。
发明内容
本实用新型的目的在于针对上述问题提供一种能够降低能耗，减少投资，提高效率，连续化生产，维修方便，产品粒度小且分布窄的碳酸钙反应塔。
本实用新型的技术方案是这样实现的：这种纳米碳酸钙列管式反应塔，由设置进气口、补水口、排料口和排渣口的塔体和塔体内设置的喷淋装置构成，其特征在于：反应塔内设置多组开有微孔的列管与塔外CO2进气口连通。
所述的纳米碳酸钙列管式反应塔的开有微孔的列管在塔内均匀排列。
所述的纳米碳酸钙列管式反应塔的开有微孔的列管在塔内环形、矩形或三角形排列。
所述的纳米碳酸钙列管式反应塔的开有微孔的列管与塔内设置的环形或矩形分气管连通。
所述的纳米碳酸钙列管式反应塔的微孔列管在反应塔内呈放射环状交错设置。
所述的纳米碳酸钙列管式反应塔的开有微孔的列管的微孔孔径是0.5-4.0mm。
所述的纳米碳酸钙列管式反应塔的开有微孔的列管上微孔的分布密度是5.0-30.0cm2一个孔。
所述的纳米碳酸钙列管式反应塔的CO2进气口设置于反应塔上部。
所述的纳米碳酸钙列管式反应塔的反应塔上部设置有气体循环出口和补水进口。
所述的纳米碳酸钙列管式反应塔的上部设置石灰乳喷淋装置。
本实用新型所提供的列管式反应塔技术进步效果表现在：
1、该反应塔可在常压下进行，不用动力搅拌装置，减少动力消耗90％以上。
2、反应塔中均匀分布多根列管，每根列管上分布着数百个微孔，CO2气体通过列管微孔高速喷出，在反应器内形成立体气流网，CO2气泡微小，气液接触面更新快，CO2利用率高，碳酸钙粒径小。
3、通过上部进气，发生塔不宜堵塞，有利于生产的正常进行。
4、反应塔连续生产，设备操作稳定。
5、设备制造工艺简单，成本低，易于工业化，维修方便。
6、CO2可以循环利用，缩短反应时间，提高生产效率，减少损失和大气污染。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图：
图2是图1中环型分气管和开有微孔的列管的放大俯视图
图中：1、塔体  2、CO2进气口  3、环型分气管
4、开有微孔的列管  5、石灰乳喷淋装置  6、补水口
7、气体循环出口  8、排料口  9、排渣口  10、液位计
7、气体循环出口  8、排料口  9、排渣口  10、液位计
具体实施方式
图1是本实用新型纳米碳酸钙列管式反应塔的一种实施方式结构剖视图，本实用新型设计的反应塔的塔顶设置补水口6和气体循环出口7，塔内上部设置石灰乳喷淋装置5，塔体中部轴向放射环状交错设置开有微孔的列管4，在实际应用中可根据CO2进气量设置列管上的微孔，分布密度是5.0-30.0cm2一个孔，微孔孔径是0.5-4.0mm。
实际反应时先由补进水口6向反应器注入水达到一定水位后，CO由进气口2通入，然后由乳液喷淋装置5控制一定流速将石灰乳液喷淋分散到反应器，CO2通过开有微孔的列管4上的微孔高速喷出，与石灰乳在液相中进行碳化反应，气液接触面更新快，CO2气体通过气体循环出口7循环使用，全程反应时间为30-40min。反应过程均匀稳定，碳化时间缩短4-8倍。
应用本实用新型生产出的纳米碳酸钙产品质量稳定、晶型好、品质高，用透射电镜检测，粒度小且分布均匀，粒径为20-70nm。
本实用新型列举的实施例旨在更进一步地阐明这种纳米碳酸钙列管式反应塔的工作原理，而不对本实用新型的保护范围构成任何限制，用上述实施例和经由本实用新型权利要求书所述均可得到纳米碳酸钙列管式反应塔。

Claims (10)

1、一种纳米碳酸钙列管式反应塔，由设置进气口(2)、补水口(6)、排料口(8)和排渣口(9)的塔体(1)和塔体内设置的喷淋装置(5)构成，其特征在于：反应塔内设置多组开有微孔的列管(4)与塔外CO2进气口(2)连通。
2、根据权利要求1所述的纳米碳酸钙列管式反应塔，其特征在于：所述的开有微孔的列管(4)在塔内均匀排列。
3、根据权利要求1所述的纳米碳酸钙列管式反应塔，其特征在于：所述的开有微孔的列管(4)在塔内环形或矩形排列。
4、根据权利要求3所述的纳米碳酸钙列管式反应塔，其特征在于：所述的开有微孔的列管(4)与塔内设置的环形或矩形分气管(3)连通。
5、根据权利要求2或3所述的纳米碳酸钙列管式反应塔，其特征在于：所述的开有微孔的列管(4)在反应塔内呈放射环状交错设置。
6、根据权利要求1所述的纳米碳酸钙列管式反应塔，其特征在于：所述的开有微孔的列管(4)的微孔孔径是0.5-4.0mm。
7、根据权利要求1所述的纳米碳酸钙列管式反应塔，其特征在于：所述的开有微孔的列管(4)上微孔的分布密度是5.0-30.0cm2一个孔。
8、根据权利要求1所述的纳米碳酸钙列管式反应塔，其特征在于：所述的CO2进气口(2)设置于反应塔上部。
9、根据权利要求1所述的纳米碳酸钙列管式反应塔，其特征在于：所述的反应塔上部设置有气体循环出口(7)和补水口(6)。
10、根据权利要求1所述的纳米碳酸钙列管式反应塔，其特征在于：所述的反应塔上部设置石灰乳喷淋装置(5)。
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