一种喷射反应器及纳米碳酸钙的碳化反应系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种喷射反应器，包括接受室、喉管、扩散室、连接管、液体喷出口，所述的接受室的顶部设有进液管，接受室的侧壁设有进气管，所述的接受室的底部与喉管的上端连接，所述的喉管的下端与扩散室的上端连接，所述的扩散室的下端与连接管的上端连接，所述的连接管的下端设有液体喷出口。本实用新型还公开一种纳米碳酸钙的碳化反应系统，应用了所述的喷射反应器，还包括碳化反应塔、碳化缓冲塔、窑气缓冲罐。本实用新型连续化程度高，反应速度快，降低能耗，减少空压机等大型设备的投资，特别适合于粒度分布窄的纳米碳酸钙的合成。
【专利说明】
一种喷射反应器及纳米碳酸钙的碳化反应系统
技术领域
[0001]本实用新型属于化工反应设备领域，尤其是一种喷射反应器及纳米碳酸钙的碳化反应系统。【背景技术】
[0002]纳米碳酸|丐是一种新型的无机非金属材料，广泛应用于塑料、橡胶、造纸、汽车涂料、油墨、密封胶、食品、医药等领域。我国拥有丰富的碳酸钙资源，有十多家纳米碳酸钙生产厂家，可年产纳米碳酸钙50万吨以上。
[0003]沉淀碳酸钙(包括纳米碳酸钙和轻质碳酸钙)生产的核心技术之一是碳化反应技术与设备，目前国内碳化方法有:1、间歇鼓泡碳化法，由于碳化不均匀，基本上不能生产纳米碳酸钙，只能生产轻质碳酸钙;2、间歇搅拌式碳化法是目前国内采用最多的生产方法，但是由于搅拌器在强大的气压推动下，经常容易损坏，维修量大;3、超重力碳化法可以生产高质量的产品，但是生产能力小，生产成本大，操作麻烦;4、多级喷雾碳化法的设备投资较大， 喷头容易堵塞，技术较复杂，操作难度大，不适合工业化生产；5、膜分散微结构反应器的设备复杂，产量小，生产成本高，工业化生产困难的问题；6、喷射碳化，如中国专利 CN203247106U《生产纳米碳酸钙用旋转喷射碳化装置》，还停留在试验阶段，没有实现工业化生产。
[0004]研究具有投资少、易于操作，生产高性能纳米碳酸钙品种，充分发挥我国的资源优势，提高我国的纳米碳酸钙生产技术水平，具有重要的意义。
【发明内容】
[0005]针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种喷射反应器及纳米碳酸钙的碳化反应系统，连续化程度高，反应速度快，降低能耗，减少空压机等大型设备的投资，特别适用于粒度分布窄的纳米碳酸钙的合成。
[0006]为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下:
[0007]本实用新型的喷射反应器，包括接受室、喉管、扩散室、连接管、液体喷出口，所述的接受室的顶部设有进液管，接受室的侧壁设有进气管，所述的接受室的底部与喉管的上端连接，所述的喉管的下端与扩散室的上端连接，所述的扩散室的下端与连接管的上端连接，所述的连接管的下端设有液体喷出口。
[0008]所述的进液管为圆弧形管，由接受室的顶部相一侧弯曲，其管口向下。
[0009]所述的接受室内设有喷嘴，喷嘴上设置针型阀。
[0010]所述的喷嘴为上大下小的倒锥形结构。
[0011]所述的扩散室为上小下大的锥形结构。[0012 ]还包括静态混合器，所述的静态混合器设于连接管的下部。
[0013]所述的静态混合器内设有多组竖直的螺旋片组。
[0014]本实用新型的纳米碳酸钙的碳化反应系统，应用了所述的喷射反应器，还包括碳化反应塔、碳化缓冲塔、窑气缓冲罐，所述的碳化缓冲塔的底部经过循环反应栗后与进液管连通，所述的碳化反应塔的侧壁上端设有倒“L”型的溢流管，包括顶边和侧边，溢流管的顶边水平的从碳化缓冲塔的上部侧壁穿过，伸入碳化缓冲塔中，侧边竖直向下延伸至碳化缓冲塔的中部位置;所述的窑气缓冲罐的中部与进气管连接;所述的连接管从碳化反应塔的顶部穿过，伸入碳化反应塔中，其液体喷出口接近碳化反应塔的底部;所述的液体喷出口及溢流管的管口均为喇叭状。[〇〇15]所述的碳化缓冲塔的顶部设置放空管。
[0016]还包括风机，所述的风机与窑气缓冲罐连通，向窑气缓冲罐中提供气体压力。
[0017]本实用新型的工作过程如下:
[0018]Ca(0H)2浆料通过循环栗先送达接受室，然后与窑气(含C02浓度一般为20-38%)组成反应物料一同进入喷嘴，喷射口的面积大小通过针型阀进行调节，以达到压力与流量的平衡。反应物料通过喷嘴，进入喉管，形成高速射流，同时在喉管内产生强大的负压，物料进入扩散室，喉管内压力降低，形成真空，将大量窑气吸入，在强大负压和高速射流的共同作用下，将反应物料进行剪切、粉碎、乳化，使窑气泡直径大幅度减小，气泡数目急剧增加，增大了气泡的比表面积、极大降低了传质阻力，加快窑气与Ca(0H)2的反应速度。物料进入扩散室后进一步反应，通过连接管尾部的静态混合器再进一步充分反应。
[0019]Ca(0H)2浆来自碳化缓冲塔，碳化缓冲塔中的Ca(0H)2浆由循环反应栗抽出，经过管道从进液管高速进入接受室;窑气来自窑气缓冲罐，窑气缓冲罐与进气管相连，窑气通过风机鼓风纯化从进气管进入接受室，与Ca(0H)2浆汇合，通过喷嘴进入喉管，经扩散室、连接管到达静态反应器，在静态反应器中反应后，经液体喷出口进入碳化反应塔，反应物料喷在碳化反应塔底部，连续剧烈高效混合，完成碳化反应。由于碳化反应塔是密封的，浆液满时，多余的窑气尾气和Ca(0H)2的混合物通过溢流管压到碳化缓冲塔中，没有吸收的窑气则通过放空管排出。
[0020]如此往复循环操作，直到PH=7-7.5，达到工艺要求，停止循环反应栗和风机，打开碳化反应塔和碳化缓冲塔的底阀排浆。[0021 ]本实用新型的有益效果如下:[〇〇22]1、本实用新型采用喷射碳化器，以文丘里工作原理为基础，用工艺流程中的Ca(〇H)2浆为动力介质，使循环浆料体从喷嘴处高速喷出，入口产生真空，利用真空抽立窑净化的c〇2进行碳化反应，该反应器的喷嘴的大小，可以通过针型阀调节，反应液雾化效果好， 大大增加了气液接触面积，增加了 c〇2吸收系数;喷射反应器末端装有静态混合器，静态混合器是由几组装有左、右扭转的螺旋片组焊而成的单元，混合性能优异，混合强度高，增加吸收率，增强了 c〇2的传质效率，提高窑气的利用率;气液固三相高度混合，解决了传统碳化法存在传质慢，接触效率低的缺点，缩短了反应时间。
[0023]2、本实用新型可通过喷射反应器插入碳化反应塔和溢流管插入碳化缓冲塔的高度，调节碳化时的压力大小，因为碳化反应是有压力的情况下进行，使C02在液相中的溶解速度增加，所以反应速度快，缩短了反应时间，提高了生产效率，有利于产品粒子均匀细化， 省电30?50%，能耗低，易于操作和控制，易生成细的纳米碳酸钙。
[0024]3、本实用新型用罗茨风机将窑气送到窑气缓冲罐中，利用真空自吸窑气碳化工艺，省去压缩机的投资成本，利用循环栗抽浆，强制外循环，喷射反应器内液体下落而产生负压，自吸窑气进行碳化，取消了空压机，使设备简化，减小维修量，有利于大型化工业生产。
[0025]4、本实用新型一次可以碳化30-80m3的Ca(0H)2生浆，与传统碳化一次碳化反应的 10-20m3的Ca(0H)2生浆相比，提高了装置生产能力，实现了低能耗和高效益，反应时间缩短约30-50%，纳米碳酸钙的容积生产效益提高50%，可使C02的吸收率提高20%以上。【附图说明】
[0026]图1为本实用新型喷射反应器结构示意图
[0027]图2为本实用新型纳米碳酸钙的碳化反应系统的结构示意图 [〇〇28]图3为本实用新型的局部结构图[〇〇29]图中各序号和名称如下:
[0030]1-接受室;2-喉管;3-扩散室;4-连接管;5-液体喷出口； 6-静态混合器;7-碳化反应塔;8-碳化缓冲塔;9-窑气缓冲罐；[〇〇31]11-进液管；12-进气管；13-喷嘴；14-针型阀；[〇〇32]21-循环反应栗;22-溢流管;23-顶边;24-侧边;25-放空管;26-风机。【具体实施方式】
[0033]下面结合附图通过具体实施例对本实用新型进行详细说明。[〇〇34] 实施例1
[0035]如图1所示，本实用新型的喷射反应器，包括接受室1、喉管2、扩散室3、连接管4、液体喷出口 5，所述的接受室1的顶部设有进液管11，接受室1的侧壁设有进气管12，所述的接受室1的底部与喉管2的上端连接，所述的喉管2的下端与扩散室3的上端连接，所述的扩散室3的下端与连接管4的上端连接，所述的连接管4的下端设有液体喷出口 5。
[0036]所述的进液管11为圆弧形管，由接受室1的顶部相一侧弯曲，其管口向下。
[0037]所述的接受室1内设有喷嘴13,喷嘴13上设置针型阀14。
[0038]所述的喷嘴13为上大下小的倒锥形结构。[〇〇39]所述的扩散室3为上小下大的锥形结构。
[0040]还包括静态混合器6，所述的静态混合器6设于连接管4的下部。
[0041]所述的静态混合器6内设有多组竖直的螺旋片组。
[0042]本实用新型的纳米碳酸钙的碳化反应系统，应用了所述的喷射反应器，还包括碳化反应塔7、碳化缓冲塔8、窑气缓冲罐9,所述的碳化缓冲塔8的底部经过循环反应栗21后与进液管11连通，所述的碳化反应塔7的侧壁上端设有倒“L”型的溢流管22,包括顶边23和侧边24,溢流管22的顶边23水平的从碳化缓冲塔8的上部侧壁穿过，伸入碳化缓冲塔8中，侧边 24竖直向下延伸至碳化缓冲塔8的中部位置;所述的窑气缓冲罐9的中部与进气管12连接； 所述的连接管4从碳化反应塔7的顶部穿过，伸入碳化反应塔7中，其液体喷出口 5接近碳化反应塔7的底部;所述的液体喷出口 5及溢流管22的管口均为喇叭状。[〇〇43]所述的碳化缓冲塔8的顶部设置放空管25。[〇〇44]还包括风机26,所述的风机26与窑气缓冲罐9连通，向窑气缓冲罐9中提供气体压力。
[0045]本实用新型的工作过程如下:
[0046]Ca(0H)2浆料先通过循环栗先送到接受室1，然后与窑气组成反应物料一同进入喷嘴13,喷射口的面积大小通过针型阀14进行调节，以达到压力与流量的平衡。反应物料通过喷嘴13,进入喉管2,形成高速射流，同时在喉管2内产生强大的负压，物料进入扩散室3后， 喉管2内压力降低，形成真空，将大量窑气吸入，在强大负压和高速射流的共同作用下，将反应物料进行剪切、粉碎、乳化，使窑气泡直径大幅度减小，气泡数目急剧增加，增大了气泡的比表面积、极大降低了传质阻力，加快窑气与Ca(0H)2的反应速度。物料进入扩散室3后进一步反应，通过连接管尾部的静态混合器6再进一步充分反应。
[0047]Ca (0H) 2衆来自碳化缓冲塔9，碳化缓冲塔9中的Ca(0H) 2衆由循环反应栗21抽出，经过管道从进液管11高速进入接受室1;窑气来自窑气缓冲罐9,窑气缓冲罐9与进气管12相连，窑气通过风机26鼓风纯化从进气管12进入接受室1，与Ca(0H)2浆汇合，通过喷嘴13进入喉管2，经扩散室3、连接管4到达静态反应器6，在静态反应器6中反应后，经液体喷出口 5进入碳化反应塔7,反应物料喷在碳化反应塔7底部，连续剧烈高效混合，完成碳化反应。由于碳化反应塔7是密封的，浆液满时，多余的窑气尾气和Ca(0H)2的混合物通过溢流管22压到碳化缓冲塔8中，没有吸收的窑气则通过放空管25排出。[〇〇48] 如此往复循环操作，直到PH=7-7.5，达到工艺要求，停止循环反应栗21和风机26， 打开碳化反应塔7和碳化缓冲塔8的底阀排浆。
【主权项】
1.一种喷射反应器，包括接受室(1)、喉管(2 )、扩散室(3 )、连接管(4)、液体喷出口( 5)， 其特征在于:所述的接受室(1)的顶部设有进液管(11 )，接受室(1)的侧壁设有进气管(12)，所述的 接受室(1)的底部与喉管(2)的上端连接，所述的喉管(2)的下端与扩散室(3)的上端连接， 所述的扩散室(3)的下端与连接管(4)的上端连接，所述的连接管(4)的下端设有液体喷出 口(5)〇2.根据权利要求1所述的喷射反应器，其特征在于:所述的进液管(11)为圆弧形管，由 接受室(1)的顶部相一侧弯曲，其管口向下。3.根据权利要求1所述的喷射反应器，其特征在于:所述的接受室(1)内设有喷嘴(13)， 喷嘴(13)上设置针型阀(14)。4.根据权利要求3所述的喷射反应器，其特征在于:所述的喷嘴(13)为上大下小的倒锥 形结构。5.根据权利要求1所述的喷射反应器，其特征在于:所述的扩散室(3)为上小下大的锥 形结构。6.根据权利要求1所述的喷射反应器，其特征在于:还包括静态混合器(6)，所述的静态 混合器(6)设于连接管(4)的下部。7.根据权利要求6所述的喷射反应器，其特征在于:所述的静态混合器(6)内设有多组 竖直的螺旋片组。8.—种纳米碳酸钙的碳化反应系统，应用了如权利要求1所述的喷射反应器，其特征在 于:还包括碳化反应塔(7)、碳化缓冲塔(8)、窑气缓冲罐(9)，所述的碳化缓冲塔(8)的底部 经过循环反应栗(21)后与进液管(11)连通，所述的碳化反应塔(7)的侧壁上端设有倒“L”型 的溢流管(22)，包括顶边(23)和侧边(24)，溢流管(22)的顶边(23)水平的从碳化缓冲塔(8) 的上部侧壁穿过，伸入碳化缓冲塔(8)中，侧边(24)竖直向下延伸至碳化缓冲塔(8)的中部 位置;所述的窑气缓冲罐(9)的中部与进气管(12)连接;所述的连接管(4)从碳化反应塔(7) 的顶部穿过，伸入碳化反应塔(7)中，其液体喷出口(5)接近碳化反应塔(7)的底部;所述的 液体喷出口(5)及溢流管(22)的管口均为喇叭状。9.根据权利要求8所述的纳米碳酸钙的碳化反应系统，其特征在于:所述的碳化缓冲塔 (8)的顶部设置放空管(25)。10.根据权利要求8所述的纳米碳酸钙的碳化反应系统，其特征在于:还包括风机(26)， 所述的风机(26)与窑气缓冲罐(9)连通，向窑气缓冲罐(9)中提供气体压力。
【文档编号】C01F11/18GK205676168SQ201620476677
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年5月24日 公开号201620476677.7, CN 201620476677, CN 205676168 U, CN 205676168U, CN-U-205676168, CN201620476677, CN201620476677.7, CN205676168 U, CN205676168U
【发明人】杨光贵
【申请人】广西平南县恒祥钙业有限公司