专利名称：一种碳化法制造纳米碳酸钙的碳化设备与工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及精细化工领域，特别涉及一种碳化法制造纳米碳酸钙的碳化设备与工艺。
背景技术：
碳化法是常用的制造纳米碳酸钙方法。其主要工艺是将含CaCo3石灰石加热裂解 为Ca0与C02，再将CaO与H20消化成Ca (OH) 2乳液，在可控环境下Ca (OH) 2乳液又与C02碳 化反应生成纳米CaCcv 因采用设备不同，又分为泡罩法、喷雾法、超重力法等等。 基础研究发现减小参加反应的Ca (OH) 2分子团粒粒径，减少Ca (OH) 2乳液质量百 分比浓度，降低碳化反应环境温度，在碳化反应过程对Ca (OH) 2乳液加以搅拌，或添加结晶 抑制剂化学辅料都有利于减小生成CaCo3粒径。 扩大Ca (OH) 2乳液与C02气体的气_液两相之间接触面积；延长Ca (OH) 2乳液与C02 气体接触时间都有利于提高纳米CaCo3产量。 已公开的专利"超声空化技术生产纳米碳酸钙方法"(02136278. 5)，"一种纳米碳 酸钙颗粒制备方法"(200510086388. 3)等等都反应了对基础研究成果的应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种碳化法可连续自动化生产的，有利于减小生成纳米碳 酸钙粒径的管道化的碳化设备与工艺。
本发明管道化的碳化设备(以下简称为"碳化管道")是这样实现的 由不锈钢管，微孔陶瓷管，有支足的支架，密封管头总成，超声头及配套超声电源，
上下匝，冷水喷淋总成，基架等构成，其特征是碳化管道为管道式结构，管道外壳由不锈钢
管构成，不锈钢管内部装有微孔陶瓷管，所谓"微孔陶瓷管"就是公知的用于固——液分离
的陶瓷过泸器，微孔陶瓷管有一个中空内腔，微孔陶瓷管的管壁上分布有数量众多的微孔，
微孔允许液体通过，裁留固体颗粒，这微孔也允许气体通过。 微孔陶瓷管依靠有支足的支架联接并在不锈钢管内部定位的，有支足的支架使微 孔陶瓷管与不锈钢管内腔之间保持一个可流通液体的空间(以下简称为"液体空间")。
在碳化管道左端装有公知密封结构的左密封管头总成，在左密封管头总成上装有 C02输入接口 ， Ca (OH) 2乳液输入接口 ，在碳化管道右端装有公知密封结构的右密封管头总 成，在右密封管头总成上装有剩余C02输出接口 ，纳米CaCo3输出接口 。 在不锈钢管外壳通过上匝与下匝固定有超声头，可以从碳化管道外壳向碳化管道 内部液体空间介入由超声头生成的混响声场超声波能量。 基础研究证实超声波频率的降低，可以加强超声波能量的介入，但是频率越低， 超声头的几何尺寸就越大，增加了制造难度与造价。 利用两个不同频率的超声波形成"混响"，混响后声场频率就远远低于原来两个声源的频率，因此可以利用两个不同频率的高音频超声头，同时装在一条不锈钢管上，它向不 锈钢管内部液体空间介入的就是一个低频率的混响声场。 超声头在工业上又称作"超声波电声换能器"它在超声波电源驱动下将电能转换 成声會g。 整个碳化管道作为一个总成件可以1个或几个并列安装在基架的下横梁上，在基
架上竖梁上装有公知结构的冷水喷淋总成，可以向碳化管道外壳喷淋冷水。 利用本发明上述碳化管道设备进行碳化法生产纳米碳酸钙的碳化工艺，其特证是
从C02输入接口向微孔陶瓷管内腔输入C02气体，从Ca(0H)2乳液输入接口向液体空间输
入Ca(0H)2乳液，当维持微孔陶瓷管内腔的C02气体的气压大于液体空间中Ca(0H)2乳液压
力时，C02气体就会透过微孔陶瓷管管壁上数量众多的微孔以微气泡形式进入液体空间中
Ca(0H)2乳液内部，与Ca(0H)2乳液发生碳化反应；这反应是在有介入超声头产生的混响产
场超声波能量环境下；有冷水喷淋总成喷淋冷水维持反应温度的条件下进行的。 反应后生成纳米CaCo3与剩余Ca(0H)2、 C02气一两相混合物一同从纳米CaCo3输
出接口排出，通过公知的分离、压榨、干燥工艺获得成品纳米CaCcv 分离出Ca(OH)J盾环利用。未参加反应的0)2气体从0)2输出接口排出循环利用。
这是一个可连续进行的碳化反应工艺过程。
图1是碳化管道结构示意图 图2是碳化管道在基架上安装示意图 图3是碳化管道内部碳化反应过程示意图
具体实施例方式以下结合附图进一步说明本发明的碳化管道结构(但不是对本发明范围的限
制)，如图1所示，由不锈钢管，微孔陶瓷管，有支足的支架，密封管头总成，超声头及配套超 声电源，上下匝，冷水喷淋总成，基架等构成，其特征是碳化管道7为管道式结构，管道外壳 由不锈钢管7-1构成，不锈钢管7-1内部装有微孔陶瓷管7-2，所谓"微孔陶瓷管"7-2就是 公知的用于固——液分离的陶瓷过泸器，微孔陶瓷管7-2有一个中空内腔7-B，微孔陶瓷管 7-2的管壁上分布有数量众多的微孔7-C，微孔7-C允许液体通过，裁留固体颗粒，这微孔 7-C也允许气体通过。 微孔陶瓷管7-2依靠有支足支架7-3联连并在不锈钢管7_1内部定位的，有支足 的支架7-3使微孔陶瓷管7-2与不锈钢管7-1内腔之间保持一个可流通液体空间7-A(以 下简称为"液体空间"7-A)。 在碳化管道7左端装有公知密封结构的左密封管头总成7-4，在左密封管头总成 上7-4装有(A输入接口 7-6， Ca(0H)2乳液输入接口 7_8，在碳化管道7右端装有公知密 封结构的右密封管头总成7-5，在右密封管头总成7-5上装有剩余C02输出接口 7-7，纳米 CaCo3输出接口 7-9。 在不锈钢管7-1外壳通过上匝7-11与下匝7-10固定有超声头7-12，可以从碳化 管道7外壳向碳化管道7内部液体空间7-A介入由超声头生成的混响声场超声波能量。
如图2所示 整个碳化管道7作为一个总成件可以1个或几个并列安装在基架20的下横梁上 21上，在基架20上竖梁22上装有公知结构的冷水喷淋总成12，可以向碳化管道7外壳喷 淋冷水。 如图3所示利用本发明上述碳化管道7设备进行碳化法生产纳米碳酸钙的碳化 工艺，其特征是从(A输入接口 7-6向微孔陶瓷管7-2内腔7-B输入C(^气体，从Ca(0Hh乳 液输入接口 7-8向液体空间7-A输入Ca(0H)2乳液，当维持微孔陶瓷管7-2内腔7-B的C02 气体的气压大于液体空间7-A中Ca(0H)2乳液压力时，(A气体就会透过微孔陶瓷管7-2管 壁上数量众多的微孔7-C以微气泡形式进入液体空间7-A中Ca(0H)2乳液内部，与Ca(0H)2 乳液发生碳化反应；这反应是在有介入超声头7-12产生的混响产场超声波能量环境下；有 冷水喷淋总成12喷淋冷水维持反应温度的条件下进行的。 反应后生成纳米CaCo3与剩余Ca(0H)2、C02气——液两相混合物一同从纳米CaCo3
输出接口 7-9排出，通过公知的分离、压榨、干燥工艺获得成品纳米CaCcv 分离出Ca(0H)2循环利用。未参加反应的C02气体从C02输出接口 7_7排出循环利用。 这是一个可连续进行的碳化反应工艺过程。
实施例1 : 碳化管道7为管道式结构，管道外壳由不锈钢管7-1构成，长度10-20M ;内径 100-120mm，在不锈钢管7_1内部装有平均微孔径在0. 2_50um的微孔陶瓷管7_2，微孔陶瓷 管7-2，外径在60-80mm。 在不锈钢管7-1外壳通过上匪7-11与下匪7-10等距离平均分布，固定有16KHz 与20KHz两种频率超声头7-12总功率在6-12KW之间可调。 碳化管7作为总成件，共5个固定在基架20的下横梁21上，冷水总成12安装在 上竖架22上，由冷水总成12生成的冷水喷淋使碳化管道7处在25-3(TC环境中。
其碳化工艺如下 调制成10_15%质量百分比的浓度的Ca(OH)2乳液，从接口 7-8输入液体空间7_A， 将含C02浓度在30-40%之间的C02气体从接口 7-6输入空腔7_B，控制C02气体输入气压， 使空腔7-B气压大于流体空间7-A的压力，空腔7-B中的C02气体就会从微孔7_C以微气 泡形式进入液体空间7-A中Ca(OH)2乳液内部；C02与Ca(OH)2乳液发生碳化反应。
这个反应是在混响声场超声波能量介入下，在冷水喷淋控制反应温度下完成了。 这反应是个续连反应过程。
权利要求
一种碳化法制造纳米碳酸钙的碳化设备其特征是碳化管道7为管道式结构，管道外壳由不锈钢管7-1构成，不锈钢管7-1内部装有微孔陶瓷管7-2，所谓“微孔陶瓷管”7-2就是公知的用于固——液分离的陶瓷过泸器，微孔陶瓷管7-2有一个中空内腔7-B，微孔陶瓷管7-2的管壁上分布有数量众多的微孔7-C，微孔7-C允许液体通过，裁留固体颗粒，这微孔7-C也允许气体通过。微孔陶瓷管7-2依靠有支足支架7-3联连并在不锈钢管7-1内部定位的，有支足的支架7-3使微孔陶瓷管7-2与不锈钢管7-1内腔之间保持一个可流通液体空间7-A(以下简称为“液体空间”7-A)。在碳化管道7左端装有公知密封结构的左密封管头总成7-4，在左密封管头总成上7-4装有CO2输入接口7-6，Ca(OH)2乳液输入接口7-8，在碳化管道7右端装有公知密封结构的右密封管头总成7-5，在右密封管头总成7-5上装有剩余CO2输出接口7-7，纳米CaCo3输出接口7-9。在不锈钢管7-1外壳通过上匝7-11与下匝7-10固定有超声头7-12，可以从碳化管道7外壳向碳化管道7内部液体空间7-A介入由超声头生成的混响声场超声波能量。整个碳化管道7作为一个总成件可以1个或几个并列安装在基架20的下横梁上21上，在基架20上竖梁22上装有公知结构的冷水喷淋总成12，可以向碳化管道7外壳喷淋冷水。
2. 根据权利要求1所述设备，制造纳米碳酸钙的碳化工艺其特征是从(A输入接口 7-6 向微孔陶瓷管7-2内腔7-B输入C02气体，从Ca (OH) 2乳液输入接口 7_8向液体空间7-A输 入Ca(0H)2乳液，当维持微孔陶瓷管7-2内腔7-B的C02气体的气压大于液体空间7_A中 Ca(0H)2乳液压力时，C02气体就会透过微孔陶瓷管7-2管壁上数量众多的微孔7_C以微气 泡形式进入液体空间7-A中Ca(0H)2乳液内部，与Ca(0H)2乳液发生碳化反应；这反应是在 有介入超声头7-12产生的混响产场超声波能量环境下；有冷水喷淋总成12喷淋冷水维持 反应温度的条件下进行的。反应后生成纳米CaCo3与剩余Ca (OH) 2、C02气——液两相混合物一同从纳米CaCo3输出 接口 7-9排出，通过公知的分离、压榨、干燥工艺获得成品纳米CaCcv分离出Ca(0H^循环利用。未参加反应的0)2气体从0)2输出接口 7-7排出循环利用。
全文摘要
一种碳化法制造纳米碳酸钙的碳化设备由不锈钢管，微孔陶瓷管，有支足的支架，密封管头总成，超声头及配套超声电源，上下匝，冷水喷淋总成，基架等构成。利用上述设备碳化法制造纳米碳酸钙的碳化工艺是从CO2输入接口向微孔陶瓷管内腔输入CO2气体，从Ca(OH)2乳液输入接口向液体空间输入Ca(OH)2乳液，当维持微孔陶瓷管内腔的CO2气体的气压大于液体空间中Ca(OH)2乳液压力时，CO2气体就会透过微孔陶瓷管管壁上数量众多的微孔以微气泡形式进入液体空间中Ca(OH)2乳液内部，与Ca(OH)2乳液发生碳化反应；这反应是在有介入超声头产生的混响产场超声波能量环境下；有冷水喷淋总成喷淋冷水维持反应温度的条件下进行的。
文档编号C01F11/18GK101696025SQ20091011272
公开日2010年4月21日 申请日期2009年11月2日 优先权日2009年11月2日
发明者侯梦斌 申请人:侯梦斌;