CN107902688A - 一种高效沉淀碳酸钙碳化塔 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高效沉淀碳酸钙碳化塔，包括塔体，塔体外设有夹套，所述夹套上设有冷却水进口和冷却水出口，所述冷却水进口位于夹套下部，所述冷却水出口位于夹套上部，所述冷却水进口和冷却水出口分别位于塔体的两侧，塔顶设有搅拌电机和出气口，所述搅拌电机上设置有搅拌轴，所述搅拌轴上设置有搅拌桨；所述塔体的底部设有进气管，所述进气管上设有气体分布器，塔体底端设有物料进出料口；所述气体分布器是由弹性高分子管材做成的气体分布器。本碳化塔是由高分子管材制成的气体分布器气泡直径达到微米级、气液界面直径小、气液界面积大、气泡扩散均匀、不会产生孔眼堵塞、耐腐蚀性强；大量气泡在液相中向上运动使液相的搅拌更均匀降低能耗。
Description
技术领域
本发明涉及碳酸钙设备技术领域，具体是一种高效沉淀碳酸钙碳化塔。
背景技术
纳米材料是当前科学研究的热门，也是21世纪各国产业革命的支柱；而纳米碳酸钙以其质优价廉的特性也越来越成为人们研究的对象。我国一直大力支持纳米碳酸钙产业的发展，并将其列为可持续发展的产业之一。近年来纳米碳酸钙在化工工业中的应用越来越广泛，尤其在橡胶、塑料、造纸、涂料、油墨等工业中得到大量的应用，并且用量逐年增高。
目前在国内的生产中以间歇鼓泡碳化法为主，反应设备以鼓泡塔为主，这种方法间歇鼓泡工艺因为其操作简单、能耗小、设备投资小、设备运行成本低和生产能力大等优点应用最为广泛，但间歇鼓泡工艺仍有反应速率慢、二氧化碳利用率低、产品粒径分布宽和碳化塔气体分布器易堵塞等缺点。近年来一些新型的碳化方法如多级喷雾碳化法和超重力碳化法也逐渐在工业上得到应用。喷雾碳化法是二氧化碳气体为连续相、石灰浆微小液滴为分散相，两相逆向接触进行反应，更有利于气体传质，生产能力大，操作稳定，易于控制产品的晶形及粒度。但喷雾塔的压力喷嘴易堵塞，易喷射在塔壁上造成结疤，且喷射到塔壁上的液体会以液滴为反应单元继续与气相反应，形成亚微米或微米级的较大颗粒。超重力法设计理念是强化气液传质过程，核心设备是超重力离心反应器，该设备利用填充床高速旋转产生的几十到几百倍重力加速度，可获得超重力场环境，将二氧化碳气体和石灰浆悬浊液在超重力专用设备中逆流接触，同时添加分散剂，控制晶体生长，可得到粒径细、分布均匀的纳米碳酸钙。但该方法设备投资亦较高，限制了其在工业上的应用。
以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
发明内容
本发明针对现有现有碳酸钙鼓泡碳化反应器存在的问题，提供一种高效沉淀碳酸钙碳化塔。该反应器本装置由高分子管材制成的气体分布器气泡直径达到微米级、气液界面直径小、气液界面积大、气泡扩散均匀、不会产生孔眼堵塞、耐腐蚀性强，且极大提高二氧化碳在浆液中的停留时间的碳化反应器，能够显著提高二氧化碳在浆液中的分散性及其利用率。
为了实现以上目的，本发明采用的技术方案如下：
一种高效沉淀碳酸钙碳化塔，包括塔体，塔体外设有夹套，所述夹套上设有冷却水进口和冷却水出口，所述冷却水进口位于夹套下部，所述冷却水出口位于夹套上部，所述冷却水进口和冷却水出口分别位于塔体的两侧，塔体的顶部设有搅拌电机和出气口，所述搅拌电机上设置有搅拌轴，所述搅拌轴上设置有搅拌桨；所述塔体的底部设有进气管，所述进气管上设有气体分布器，塔体底端设有物料进出料口；所述气体分布器是由弹性高分子管材做成的气体分布器。
进一步地，所述弹性高分子管材是由三元乙丙橡胶、硅橡胶、氯丁橡胶、聚氨基甲酸酯PU、氟橡胶做成的管材。
进一步地，所述高分子管材直径在100-500mm，在高分子管材上均匀的开有60-200微米的小孔，气孔密度为50000-1200000个/m。
进一步地，所述气体分布器由多根高分子管材组成，高分子管材在塔体内按正方形均匀排列。
进一步地，所述高分子管材包括气管支路管、气管干路管和进气管。
进一步地，所述气体分布器的外接圆的直径为塔体直径的2/5-4/5。
进一步地，所述搅拌桨设有1-4个。
进一步地，所述搅拌桨为双盘六叶涡轮桨，桨叶间的轴上开有出气孔。
本发明碳酸钙鼓泡碳化反应器的使用方法：
本发明碳化塔制备碳酸钙时，将氢氧化钙浆料通过进出料口输送至塔体内部，到达设定液位后停止进料，开启搅拌电机，同时从冷却水进口通入冷却水使温度降低到设定的碳化初始温度，同时也可以对整个碳化过程进行温度控制，窑气以一定的流量和压力从进气管通入至气体分布器，气泡在高分子管材表面以微米级的直径均匀的鼓出对氢氧化钙浆液进行碳化，碳化结束后停止通入窑气并对进气管道内的气体进行放空使气体分布器的孔眼迅速闭合防止孔眼堵塞，碳酸钙浆液由进料出口通入下一工段。
与现有技术相比，本发明的优点及有益效果为：
1、本发明碳酸钙碳化塔由高分子管材制成的气体分布器气泡直径达到微米级、气液界面直径小、气液界面积大、气泡扩散均匀、不会产生孔眼堵塞、耐腐蚀性强；同时大量的气泡在液相中向上运动使液相的搅拌更均匀降低搅拌能耗。
2、本碳化塔设有的搅拌装置使气泡在液相中的停留时间增长提高了二氧化碳的吸收效率，同时也使液相更均匀的混合。
3、本发明在高分子管材上设计的小孔由于选用的高分子管材是有弹性的在通气的情况下由于压力的作用管材扩张气孔打开在不通气时气孔关闭防止液体倒流。堵塞气孔。
4、本发明设计气体分布器的外接圆的直径为塔体直径的2/5-4/5以保证液体在气体分布器产生的气泡的带动下上升在没有气体分布器的区域下降形成环流加强液相混合程度。
5、本发明碳酸钙碳化塔还设有冷却水夹套可以对反应***的温度进行精准的控制。
6、本发明碳酸钙碳化塔有效的提高了氢氧化钙悬浊液的反应速率，提高了二氧化碳的利用效率，有效的缩短了碳酸化反应时间，还具有结构简单、便于操作、生产成本低、工作性能稳定等优点，容易实现工业化生产。
附图说明
图1为本发明高效沉淀碳酸钙碳化塔的结构示意图；
图2为高分子管材的局部放大图。
附图标记中：1-搅拌电机，2-出气口，3-搅拌轴，4-塔体，5-气体分布器，6-冷却口进口，7-进出料口，8-进气管，9-搅拌桨，10-夹套，11-冷却水出口，12- 高分子管材，13-气管支路管，14-气管干路管，15-进气管。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
实施例1
如附图1所示，所述的高效沉淀碳酸钙碳化塔，包括塔体4，塔体4外设有夹套10，所述夹套10上设有冷却水进口6和冷却水出口11，所述冷却水进口6 位于夹套10下部，所述冷却水出口11位于夹套10上部，所述冷却水进口6和冷却水出口11分别位于塔体4的两侧，塔体4的顶部设有搅拌电机1和出气口 2，所述搅拌电机1下方设置有搅拌轴3，所述搅拌轴3上设置有搅拌桨9；所述塔体4的底部设有进气管8，所述进气管8上设有气体分布器5，塔体4底端设有物料进出料口7；所述气体分布器5是由弹性高分子管材12做成的气体分布器5。
所述高分子管材12直径在300mm，在高分子管材上均匀的开有80微米的小孔，气孔密度为100000个/m。
所述气体分布器由多根高分子管材12组成，高分子管材12在塔体内按正方形均匀排列。高分子管材12分为气管支路管13和气管干路管14。
所述气体分布器5的外接圆的直径为塔体4直径的3/5，以保证液体在气体分布器产生的气泡的带动下上升在没有气体分布器的区域下降形成环流加强液相混合程度。
所述搅拌桨9设有3个；搅拌桨9为双盘六叶涡轮桨，桨叶间的轴上开有6 个出气孔。
本发明碳化塔制备碳酸钙时，将氢氧化钙浆料通过进出料口7输送至塔体4 内部，到达设定液位后停止进料，开启搅拌电机1，同时从冷却水进口6通入冷却水使温度降低到设定的碳化初始温度，同时也可以对整个碳化过程进行温度控制，窑气以一定的流量和压力从进气管8通入至气体分布器5，气泡在高分子管材12表面以微米级的直径均匀的鼓出对氢氧化钙浆液进行碳化，碳化结束后停止通入窑气并对进气管8内的气体进行放空使气体分布器5的孔眼迅速闭合防止孔眼堵塞，碳酸钙浆液由进料出口7通入下一工段。
附图标记中：1-搅拌电机，2-出气口，3-搅拌轴，4-塔体，5-气体分布器， 6-冷却口进口，7-进出料口，8-进气管，9-搅拌桨，10-夹套，11-冷却水出口，12- 高分子管材，13-气管支路管，14-气管干路管，15-进气管。
实施例2
本实施例与实施例1的不同之处为：所述气体分布器5是由硅橡胶弹性高分子管材12做成的气体分布器5。所述高分子管材直径在500mm，在高分子管材上均匀的开有60微米的小孔，气孔密度为50000个/m。所述气体分布器的外接圆的直径为塔体直径的4/5。
实施例3
本实施例与实施例1的不同之处为：所述气体分布器是由三元乙丙橡胶弹性高分子管材做成的气体分布器。所述高分子管材直径在100mm，在高分子管材上均匀的开有300微米的小孔，气孔密度为1200000个/m。所述气体分布器的外接圆的直径为塔体直径的2/5。
本发明的碳酸钙碳化塔由高分子管材制成的气体分布器气泡直径达到微米级、气液界面直径小、气液界面积大、气泡扩散均匀、不会产生孔眼堵塞、耐腐蚀性强；同时大量的气泡在液相中向上运动使液相的搅拌更均匀降低了搅拌功耗；本装置设有搅拌装置使气泡在液相中的停留时间增长提高了二氧化碳的吸收效率，同时也使液相更均匀的混合。
以上内容是结合具体的/优选的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施例做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应视为属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种高效沉淀碳酸钙碳化塔，其特征在于：包括塔体(4)，塔体(4)外设有夹套(10)，所述夹套(10)上设有冷却水进口(6)和冷却水出口(11)，所述冷却水进口(6)位于夹套(10)下部，所述冷却水出口(11)位于夹套(10)上部，所述冷却水进口(6)和冷却水出口(11)分别位于塔体(4)的两侧，塔体(4)的顶部设有搅拌电机(1)和出气口(2)，所述搅拌电机(1)下方设置有搅拌轴(3)，所述搅拌轴(3)上设置有搅拌桨(9)；所述塔体(4)的底部设有进气管(8)，所述进气管(8)上设有气体分布器(5)，塔体(4)底端设有物料进出料口(7)；所述气体分布器(5)是由弹性高分子管材(12)做成的气体分布器(5)。
2.根据权利要求1所述高效沉淀碳酸钙碳化塔，其特征在于：所述弹性高分子管材(12)是由三元乙丙橡胶、硅橡胶、氯丁橡胶、聚氨基甲酸酯PU、氟橡胶做成的管材。
3.根据权利要求1所述高效沉淀碳酸钙碳化塔，其特征在于：所述高分子管材(12)直径在100-500mm，在高分子管材(12)上均匀的开有60-200微米的小孔，气孔密度为50000-1200000个/m。
4.根据权利要求1所述高效沉淀碳酸钙碳化塔，其特征在于：所述气体分布器(5)由多根高分子管材(12)组成，高分子管材(12)在塔体(4)内按正方形均匀排列。
5.根据权利要求4所述高效沉淀碳酸钙碳化塔，其特征在于：所述高分子管材(12)分为气管支路管(13)和气管干路管(14)。
6.根据权利要求4所述高效沉淀碳酸钙碳化塔，其特征在于：所述气体分布器(5)的外接圆的直径为塔体(4)直径的2/5-4/5。
7.根据权利要求1所述高效沉淀碳酸钙碳化塔，其特征在于：所述搅拌桨(9)设有1-4个。
8.根据权利要求1所述高效沉淀碳酸钙碳化塔，其特征在于：所述搅拌桨(9)为双盘六叶涡轮桨，桨叶间的轴上开有出气孔。
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