转化率为97.6%。
[0045]实施例4.
[0046]采用加压环流反应器的尺寸为:加压环流反应器(I)内设导流筒(2)的高径比为5:1，加压环流反应器(I)筒体截面积与导流筒(2)截面积的比值为1:0.4，导流筒(2)下端变径(3)锥角为120度，导流筒(2)下端变径(3)的上下端截面积比值为1:0.6。
[0047]操作方法:将预处理后得到的一定粒径磷石膏颗粒与一定浓度的碳酸铵水溶液溶液，搅拌混合均匀，经进料口(8)连续打入加压环流反应器(I)中，在200°C温度下与经气体入口(4)连续通入压力为20bar的含CO2气体，该气体中CO2含量为60%，进行强化碳酸化反应，强化碳酸化反应后的产物经出料口(9)连续排出并进行固液分离，得到钙基固废矿化产物，残余的未反应气体经CO2气体出口(5)排出，经氨介质吸收后与钙基固废颗粒混合均匀后，连续打入加压环流反应器中进行强化碳酸化反应。
[0048]反应结束取样，经过滤、洗涤、干燥得滤饼，经检测分析知，滤饼中碳酸钙的纯度为96.3%，进而得出磷石膏的转化率为97.4%。
[0049]实施例5.
[0050]采用加压环流反应器的尺寸为:加压环流反应器(I)内设导流筒(2)的高径比为15:1，加压环流反应器(I)筒体截面积与导流筒(2)截面积的比值为1:0.6，导流筒(2)下端变径(3)锥角为60度，导流筒(2)下端变径(3)的上下端截面积比值为1:0.4。
[0051]操作方法:将预处理后得到的一定粒径磷石膏颗粒与一定浓度的碳酸铵水溶液溶液，搅拌混合均匀，经进料口(8)连续打入加压环流反应器(I)中，在100°C温度下与经气体入口(4)连续通入压力为30bar的含CO2气体，该气体中CO2含量为40%，进行强化碳酸化反应，强化碳酸化反应后的产物经出料口(9)连续排出并进行固液分离，得到钙基固废矿化产物，残余的未反应气体经CO2气体出口(5)排出，经氨介质吸收后与钙基固废颗粒混合均匀后，连续打入加压环流反应器中进行强化碳酸化反应。
[0052]反应结束取样，经过滤、洗涤、干燥得滤饼，经检测分析知，滤饼中碳酸钙的纯度为96.4%，进而得出磷石膏的转化率为97.5%。
[0053]实施例6.
[0054]采用加压环流反应器的尺寸为:加压环流反应器(I)内设导流筒(2)的高径比为4:1，加压环流反应器(I)筒体截面积与导流筒(2)截面积的比值为1:0.5，导流筒(2)下端变径(3)锥角为120度，导流筒(2)下端变径(3)的上下端截面积比值为1:0.5。
[0055]操作方法:将预处理后得到的一定粒径磷石膏颗粒与一定浓度的碳酸铵水溶液溶液，搅拌混合均匀，经进料口(8)连续打入加压环流反应器(I)中，在80°C温度下与经气体入口(4)连续通入压力为1bar的含CO2气体，该气体中CO2含量为90%，进行强化碳酸化反应，强化碳酸化反应后的产物经出料口(9)连续排出并进行固液分离，得到钙基固废矿化产物，残余的未反应气体经CO2气体出口(5)排出，经氨介质吸收后与钙基固废颗粒混合均匀后，连续打入加压环流反应器中进行强化碳酸化反应。
[0056]反应结束取样，经过滤、洗涤、干燥得滤饼，经检测分析知，滤饼中碳酸钙的纯度为96.1%，进而得出磷石膏的转化率为97.2%。
【主权项】
1.一种氨介质体系强化钙基固废矿化固定二氧化碳的反应器，其特征在于，反应器为带气动搅拌的加压环流反应器(I)。2.如权利要求(I)所述的反应器，其特征在于，在加压环流反应器(I)的中间设有导流筒(2)，在导流筒(2)的最下端设有变径(3)，在加压环流反应器(I)的底部中心设有高压(I?40bar)C02气体入口(4)，在加压环流反应器(I)的顶部分别设有CO2气体出口(5)和压力监测接口(6)以及液位监测接口(7)，在加压环流反应器(I)的底部还设有温度监测接口(8)，在加压环流反应器(I)的侧面靠上方设有钙基固废与氨介质混合物料进口(9)，在加压环流反应器(I)的侧面靠下方设有钙基固废矿化CO2产物出口(10)，此外在加压环流反应器(I)的正上方设有气液分离区(11)。3.如权利要求(I)和(2)所述的反应器，其特征在于，加压环流反应器(I)筒体的高径比为2:1?10:1，加压环流反应器(I)内设导流筒(2)的高径比为2:1?20:1，加压环流反应器(I)筒体截面积与导流筒(2)截面积的比值为1:0.2?1:0.8，导流筒(2)下端变径(3)锥角为30度?150度，导流筒(2)下端变径(3)的上下端截面积比值为1:0.3?1:0.8。4.如权利要求(I)和(2)所述的反应器，其特征在于，高压(I?40bar)CO2气体入口(4)安装位置为其顶端与变径(3)下端平行，混合物料进口(9)安装位置为导流筒(2)最上端往下5?30cm,产物出口( 10)安装位置为导流筒(2)最下端往上5?30cm,高压(I?40bar)C02气体入口(4)、混合物料进口(9)以及产物出口( 10)的截面积取决于钙基固废与氨介质混合物料在加压环流反应器中的停留时间，原则上没有限制。5.一种如权利要求1所述的带气动搅拌的加压环流反应器用于氨介质体系强化钙基固废矿化固定二氧化碳的方法，其特征在于，将处理后得到的一定粒度钙基固废颗粒与一定浓度含氨介质的水溶液，经搅拌混合均匀，经进料口(8)连续打入加压环流反应器(I)中，在一定温度下与经气体入口(4)连续通入具有一定压力的CO2气体，进行强化碳酸化反应，强化碳酸化反应后的产物经出料口(9)连续排出并进行固液分离，得到钙基固废矿化产物，残余的未反应气体经CO2气体出口(5)排出，经氨介质吸收后与钙基固废颗粒混合均匀后，连续打入加压环流反应器中进行强化碳酸化反应。6.如权利要求(5)所述的带气动搅拌的加压环流反应器用于氨介质体系强化钙基固废矿化固定二氧化碳的方法，其特征在于，所述的钙基固废选自工业磷石膏、氟石膏、脱硫石膏、碳酸按、铁水脱硫渣中的一种或几种，所述的含氨介质选自气氨、液氨、碳酸氢铵、碳酸铵中的一种或几种。7.如权利要求(5)所述的带气动搅拌的加压环流反应器用于氨介质体系强化钙基固废矿化固定二氧化碳的方法，其特征在于，所述的钙基固废选自工业磷石膏、氟石膏、脱硫石膏、碳酸按、铁水脱硫渣中的一种或几种，所述的含氨介质选自气氨、液氨、碳酸氢铵、碳酸铵中的一种或几种。8.如权利要求(5)所述的带气动搅拌的加压环流反应器用于氨介质体系强化钙基固废矿化固定二氧化碳的方法，其特征在于，所采用加压强化碳酸化反应器内的反应条件为反应温度为60?200°C，反应停留时间为5?60分钟，CO2气体分压为I?40bar，CO2气体浓度为20?99.99%ο
【专利摘要】本发明涉及一种用于氨介质体系强化钙基固废矿化固定二氧化碳的反应器及使用方法，其特征在于将加压环流反应器用于氨介质体系强化钙基固废矿化固定二氧化碳过程，其中所采用的反应温度为60～200℃，反应停留时间为5～60分钟，CO2气体分压为1～40bar，CO2气体浓度为20～99.99%。该加压环流反应器克服了搅拌釜式反应器动能消耗大、高压体系密封难度大，以及无机械搅拌的鼓泡塔反应器内固体物料容易沉积等缺点。该反应器的优点在于：采用气动搅拌代替机械搅拌，能耗低，同时易加工、清洗、维护和操作简单，特别适用于氨介质体系强化钙基固废矿化固定二氧化碳工艺过程具有高压气体和高固含量特征，易于工业放大。
【IPC分类】B01J8/08, C01F11/18, B01F13/02
【公开号】CN104907010
【申请号】CN201410092500
【发明人】李会泉, 赵红涛, 包炜军, 李松庚, 王晨晔, 孙振华, 盛勇, 李兵, 梅胜明, 周佩
【申请人】中国科学院过程工程研究所
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2014年3月13日