一种二氧化碳矿化反应装置的制作方法

本发明属于矿化反应装置技术领域，特别涉及一种二氧化碳矿化反应装置。

背景技术：

二氧化碳减排与二氧化碳气体资源化利用是当今世界共同关注的热点问题和努力解决的技术问题。二氧化碳矿化利用是指将二氧化碳气体与碱性物质发生酸碱中和反应，将二氧化碳转化为碳酸盐类物质，进而使二氧化碳由气体转化为稳定的固体类物质，实现二氧化碳的固定和再利用。二氧化碳矿化反应中涉及到重要的控制参数，包括温度、压力、PH值以及反应时间等，这些参数需要在设计的矿化反应器中同时实现优化控制，这就需要开发一种新的矿化反应器来实现最佳的二氧化碳矿化反应。

CN 104907010 A公开了“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，采用气动搅拌，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。但是，该反应器由于缺乏机械搅拌动力，使得气体动力消耗较大，且气、固、液三相反应强度降低，矿化反应效率降低。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种二氧化碳矿化反应装置，解决现有二氧化碳矿化反应装置存在的反应效率降低、动力消耗较大的技术问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种二氧化碳矿化反应装置，其包括反应器、气体给料系统、固体给料管、液体给料管、搅拌系统、加热系统、排料系统和控制系统；

所述反应器包括腔体和顶盖，所述顶盖装在腔体的顶面上；

所述气体给料系统包括气体总管、水平分管和若干竖直分管，所述气体总管设在顶盖上并向下穿过顶盖延伸至腔体内部，所述顶盖上方的气体总管上设有气体调节阀；所述水平分管设在气体总管下方并位于腔体内腔上部，所述水平分管与腔体内壁固定连接，所述水平分管的进气口与气体总管的出气口连接，所述水平分管上均匀设有若干竖直分管且与其相连通；所述竖直分管上沿竖直方向均匀分布有若干喷气嘴；

所述固体给料管设在顶盖上并向下穿过顶盖延伸至腔体内腔中，所述顶盖上方的固体给料管上设有固体调节阀；

所述液体给料管设在顶盖上并向下穿过顶盖延伸至腔体内腔中，所述顶盖上方的液体给料管上设有液体调节阀；

所述搅拌系统包括搅拌桨、连轴、密封圈和电机，所述连轴竖直穿过腔体底面中部，所述密封圈设在连轴与腔体底面的连接处，所述电机的输出轴通过联轴器与连轴下端连接，所述搅拌桨设在连轴上端；

所述加热系统包括换热夹套、加热器、循环泵和调节阀，所述换热夹套设在腔体外壁，所述换热夹套一侧设有换热介质进口，所述换热夹套另一侧设有换热介质出口，所述换热介质自换热介质出口与加热器的进口连接，加热器的出口与循环泵的进口连接，循环泵的出口与调节阀的进口连接，调节阀的出口与换热介质进口连接；所述换热夹套外壁设有保温层；

所述顶盖上设有热电偶、PH计、压力计、安全阀和泄压阀；

所述排料系统包括排料管、排料口、排料泵和排料阀，所述排料口设在腔体底面，所述排料管通过排料口与腔体连通，所述排料管的出料口与排料泵的进料口连接，排料泵的出料口与排料阀的进口连接；

所述控制系统与气体调节阀、固体调节阀、液体调节阀、电机、热电偶、PH计、压力计、安全阀、泄压阀、加热系统中的加热器、循环泵、调节阀和排料系统中的排料泵、排料阀电气连接。

进一步，所述水平分管为环状管道，所述若干竖直分管上的喷气嘴均沿腔体切线方向布置，所述相邻竖直分管上的喷气嘴位置交错排列；

进一步，所述搅拌桨距腔体底面距离为10～50mm。

进一步，所述换热夹套中的换热介质为热水或导热油。

本发明利用气体分布管道和喷嘴在反应器内的优化布置，增强气液固三相反应的强度，提高反应效率；同时助推浆体沿搅拌方向旋流，有利于减少搅拌器的动力消耗，节约能源；温度控制采用热水或导热油介质换热，有利于保证反应器内温度均匀，实现反应温度的精准控制。

与现有技术相比，本发明具有设备结构简单、反应效率高、动力消耗少、控制稳定、操作灵活、易于实现规模化生产和应用等优点。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述。

如图1、2所示，本实施例中的一种二氧化碳矿化反应装置，其包括反应器、气体给料系统、固体给料管8、液体给料管9、搅拌系统、加热系统、排料系统和控制系统；

所述反应器包括腔体1和顶盖2，所述顶盖2装在腔体1的顶面上；

所述气体给料系统包括气体总管3、水平分管4和若干竖直分管5，所述气体总管3设在顶盖1上并向下穿过顶盖1延伸至腔体2内部，所述顶盖1上方的气体总管3上设有气体调节阀6；所述水平分管4设在气体总管3下方并位于腔体1内腔上部，所述水平分管4与腔体1内壁固定连接，所述水平分管4的进气口与气体总管3的出气口连接，所述水平分管上4均匀设有若干竖直分管5且与其相连通；所述竖直分管5上沿竖直方向均匀分布有若干喷气嘴7；

所述固体给料管8设在顶盖2上并向下穿过顶盖2延伸至腔体1内腔中，所述顶盖2上方的固体给料管8上设有固体调节阀10；

所述液体给料管9设在顶盖2上并向下穿过顶盖2延伸至腔体1内腔中，所述顶盖2上方的液体给料管9上设有液体调节阀11；

所述搅拌系统包括搅拌桨12、连轴13、密封圈14和电机15，所述连轴13竖直穿过腔体1底面中部，所述密封圈14设在连轴13与腔体1底面的连接处，所述电机15的输出轴通过联轴器与连轴13下端连接，所述搅拌桨12设在连轴13上端；

所述加热系统包括换热夹套16、加热器17、循环泵18和调节阀19，所述换热夹套16设在腔体1外壁，所述换热夹套16一侧设有换热介质进口20，所述换热夹套16另一侧设有换热介质出口21，所述换热介质自换热介质出口21与加热器17的进口连接，加热器17的出口与循环泵18的进口连接，循环泵18的出口与调节阀19的进口连接，调节阀19的出口与换热介质进口20连接，所述换热介质自换热介质出口21流出后依次流经加热器17、循环泵18和调节阀19之后通过换热介质进口20返回至换热夹套16；所述换热夹套16外壁设有保温层22；

所述顶盖2上设有热电偶23、PH计24、压力计25、安全阀26和泄压阀27；

所述排料系统包括排料管28、排料口29、排料泵30和排料阀31，所述排料口29设在腔体1底面，所述排料管28通过排料口29与腔体1连通，所述排料管26的出料口与排料泵30的进料口连接，排料泵30的出料口与排料阀31的进口连接；

所述控制系统与气体调节阀6、固体调节阀10、液体调节阀11、电机15、热电偶23、PH计24、压力计25、安全阀26、泄压阀27、加热系统中的加热器17、循环泵18、调节阀19和排料系统中的排料泵30、排料阀31电气连接。

进一步，所述水平分管4为环状管道，所述若干竖直分管5上的喷气嘴7均沿腔体1切线方向布置，所述相邻竖直分管5上的喷气嘴7位置交错排列；

进一步，所述搅拌桨12距腔体1底面距离为10～50mm。

进一步，所述换热夹套16中的换热介质为热水或导热油。

本发明的工作过程：

首先将一定量的固体料如钢渣粉、电石渣粉、石灰粉等碱性氧化物和液体料如水和助剂等加入反应器的腔体1中，开启搅拌系统进行搅拌混合，然后通入含二氧化碳的气体，继续搅拌，同时监测浆体的温度、PH值、反应器压力和搅拌器转速。通过预先设定的方案，调节搅拌桨12转速、换热介质温度、反应器压力，使二氧化碳矿化反应在优化条件下进行。矿化反应完毕后，自动关闭气源，开启排浆阀31和排浆泵30，排出反应后物料，完成单次矿化反应。

本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于前述的细节，而应在权利要求所限定的范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的变化和改型都应为权利要求所涵盖。