，同時(shí)負(fù)壓和強(qiáng)烈剪切及攪拌促使雙膜界面高頻振蕩，使氣泡直徑大幅度減小，氣泡數(shù)目急劇增加，增大了氣泡的比表面積、極大降低了傳質(zhì)阻力；在擴(kuò)壓器的擴(kuò)張段內(nèi)，混合射流的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫Γ罱KC02氣體在高壓下迅速融入漿料中，然后氣液混合體迅速脫離氣液混合腔進(jìn)入碳化反應(yīng)塔；
(3)碳化反應(yīng)塔中具有導(dǎo)流板，氣液混合體在導(dǎo)流板的作用下，以反方向、互有間距、有入射角的射流，噴射入到反應(yīng)塔內(nèi)，使反應(yīng)塔內(nèi)的流體成為三元同時(shí)旋轉(zhuǎn)剪切紊流，有規(guī)律的高剪切旋轉(zhuǎn)渦流在反應(yīng)塔內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，同時(shí)完成碳化反應(yīng)，多余的窯氣尾氣經(jīng)過反應(yīng)塔的頂部排出，當(dāng)反應(yīng)塔的漿液滿時(shí)，漿液從溢流管，再回流到存液塔；
(4)如此往復(fù)循環(huán)操作，直到PH=7-8，達(dá)到工藝要求，停止碳化，排漿。
[0030]全自動(dòng)壓力旋轉(zhuǎn)噴射碳化技術(shù)的特點(diǎn)為
(1)具有優(yōu)良的傳質(zhì)傳熱性能，能耗低，工藝簡單，投資少，維修方便，便于大型化工業(yè)生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，具有較高物理體積傳質(zhì)系數(shù)、較低單位能耗，設(shè)備能耗相對降低，操作成本降低；
(2)由于本反應(yīng)是在壓力在0.2-0.6MPa下操作，由于反應(yīng)壓力提高，使C02在液相中的溶解速度增加，加快了反應(yīng)速度，縮短了反應(yīng)時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率，有利于產(chǎn)品粒子均勻細(xì)化，省電30?
50%，能耗低，易于操作和控制；
(3)傳統(tǒng)碳化一次碳化反應(yīng)為10-20m3的生楽，本研發(fā)一次可以碳化30_50m3的生楽■，可提尚裝置生廣能力；
(4)通過外置式的換熱器，降低體系的反應(yīng)熱，可以提高質(zhì)量；
(5)由于采用特殊的噴嘴，液霧化效果好，增加了氣液接觸面積，增加了C02吸收系數(shù)，減少了排放尾氣中C02的含量，減少了對環(huán)境的影響；
(6)由于采用導(dǎo)向板，噴射產(chǎn)生的動(dòng)能對物料具有較強(qiáng)的剪切力，使生成的納米粒子均勻，分散性提高，減少團(tuán)聚現(xiàn)象；
(7)新工藝不需要在碳化時(shí)加入任何晶形控制劑，使產(chǎn)品的純凈度提高；產(chǎn)品粒度小，比表面積大，晶型為立方體型，產(chǎn)品分散性好，吸油值低，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定； (8)噴射塔中含有一組或兩組導(dǎo)流板使?jié){液旋轉(zhuǎn)。噴射頭噴出的流體，通過導(dǎo)流板，可對反應(yīng)液進(jìn)行立體全方位的攪拌，使其保持有規(guī)律的旋轉(zhuǎn)渦流在反應(yīng)塔內(nèi)循環(huán)流動(dòng)；
(9)試驗(yàn)表明全自動(dòng)壓力旋轉(zhuǎn)噴射碳化技術(shù)能將制得分散均勻的立方納米碳酸鈣，用于涂料可以提高光澤、分散性、耐候性和附著力；用于潤滑油可以提高耐磨性和粘度穩(wěn)定性；用于密封膠可以提高觸變性、附著力、拉伸強(qiáng)度和伸長率；用于橡膠可以提高耐磨性、拉伸強(qiáng)度和伸長率；用于塑料時(shí)可提高尺寸穩(wěn)定性和加工性能的同時(shí)，提高沖擊強(qiáng)度、硬度、彈性撓曲強(qiáng)度。
[0031]利用高位自吸窯氣碳化工藝，省去壓縮機(jī)的投資成本，利用循環(huán)栗抽漿，強(qiáng)制外循環(huán)，高位自吸器內(nèi)液體下落而產(chǎn)生的負(fù)壓，自吸窖氣進(jìn)行碳化。高位自吸窯氣工藝，采用漿栗循環(huán)使石灰乳從高位自吸器落下，產(chǎn)生負(fù)壓，進(jìn)行自吸氣。該法取消了空壓機(jī)，使設(shè)備簡化，設(shè)計(jì)采用新型噴射碳化器，提高C02有較高的吸收效率，增強(qiáng)了 C02的傳質(zhì)效率，通過并且塔體外部設(shè)有冷卻板開式器或，由外循環(huán)的換熱器帶走反應(yīng)體系的升溫，使整個(gè)反應(yīng)過程中溫升，變化范圍小，產(chǎn)品晶形一致。這種設(shè)計(jì)既可以達(dá)到冷卻的目的，又去掉了塔內(nèi)部的輔助設(shè)備，避免了碳化過程中塔內(nèi)壁結(jié)疤而影響傳熱效率，有利于制備小粒徑的碳酸鈣在一定程度上提高了產(chǎn)品質(zhì)量，提高窯氣的利用率。氣液固三相高度混合，解決了傳統(tǒng)碳化法，存在傳質(zhì)慢，接觸效率低的缺點(diǎn)，縮短了反應(yīng)時(shí)間。
[0032]該步驟(1)中的煅燒階段產(chǎn)生的窯氣處理方法包括以下步驟:
(1)煅燒石灰石的立窯的煙道氣采用水夾套，利用窯尾廢熱，加溫?zé)崴M(jìn)行消化和皂化反應(yīng)；窯氣采用干濕法組合多級除塵，以便提高除塵效率；
(2)含有C02的窯氣從煅燒窯的頂部引出，經(jīng)過重力除塵后送往篩板塔洗滌，氣體由塔底通入，塔頂用含CaO約0.7%石灰水噴淋，將S0 2等酸性較強(qiáng)的氣體洗去。然后經(jīng)過泡沫除塵器和裝有焦炭的油水分離器，凈化的氣體進(jìn)入緩沖罐，經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后送往碳化工段。
[0033]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對本發(fā)明的技術(shù)方案作任何形式上的限制。凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明的技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種全自動(dòng)旋轉(zhuǎn)壓力噴射碳化技術(shù)制備納米碳酸鈣的方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)煅燒階段:將石灰石在全自動(dòng)環(huán)保立窯中進(jìn)行煅燒后制成氧化鈣，通過回轉(zhuǎn)消化機(jī)化灰，得到生漿，生漿通過振動(dòng)篩，精制除去粗渣后，生漿進(jìn)行陳化，并調(diào)節(jié)生漿的溫度和濃度； (2)碳化階段:栗入全自動(dòng)旋轉(zhuǎn)壓力噴射碳化裝置中進(jìn)行，當(dāng)反應(yīng)到PH值為7-8時(shí)，碳化好的生漿經(jīng)過8-24小時(shí)的陳化，再進(jìn)行二次碳化； (3)用激光粒度分布儀測量納米碳酸鈣粒子的大小和BET測量比表面積的大小，用透射電鏡觀察形貌及平均粒徑后，接著由泥漿栗將碳化的熟漿打入活化罐，加熱至60?80°C后，加入已經(jīng)溶解好的表面活性改性劑，將包覆好后的漿料，用栗打入全自動(dòng)壓濾機(jī)過濾至含水量38%-42%，再采用三層鏈帶干燥箱，當(dāng)水分在5-10%，通入熱風(fēng)進(jìn)行粉碎； (4)再進(jìn)入下級粉碎，成品水分降到0.5%以下，兩級串聯(lián)粉碎后，產(chǎn)品、分級、包裝。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全自動(dòng)旋轉(zhuǎn)壓力噴射碳化技術(shù)制備納米碳酸鈣的方法，其特征在于，步驟(2)中的全自動(dòng)旋轉(zhuǎn)壓力噴射碳化裝置是由噴射混合器、存液塔、噴射循環(huán)栗、噴射器、反應(yīng)塔、C02窯氣管組成，噴射器包括連接管、喉管及噴嘴、連接管連接管與C02窯氣管相連接；噴射混合器由接受室、噴嘴、混合室和擴(kuò)散室組成。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種全自動(dòng)旋轉(zhuǎn)壓力噴射碳化技術(shù)制備納米碳酸鈣的方法，其特征在于，步驟(2)中的全自動(dòng)旋轉(zhuǎn)壓力噴射碳化裝置的碳化階段工藝為: (1)調(diào)節(jié)Ca(OH) 2的濃度與溫度后，栗入存液塔； (2)在存液塔中的漿，由噴射循環(huán)栗抽出，經(jīng)過板式換熱器，降低漿中的溫度，經(jīng)過氫氧化鈣漿管道高速進(jìn)入噴射混合器氧化鈣通過大口徑噴頭進(jìn)入氣液混合腔，形成高速射流；同時(shí)在氣液混合腔內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)大的負(fù)壓，進(jìn)入擴(kuò)壓器，從而使吸入室壓力降低，形成真空，將大量C02氣體吸入氣液混合腔中；在強(qiáng)大負(fù)壓和高速射流的共同作用下，將吸入氣液混合腔中的C02氣體剪切、粉碎、乳化；強(qiáng)烈的紊流又改變了氣液雙膜之間的氣壓梯度和濃度梯度，同時(shí)負(fù)壓和強(qiáng)烈剪切及攪拌促使雙膜界面高頻振蕩，使氣泡直徑大幅度減小，氣泡數(shù)目急劇增加，增大了氣泡的比表面積、極大降低了傳質(zhì)阻力；在擴(kuò)壓器的擴(kuò)張段內(nèi)，混合射流的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫?，最終C02氣體在高壓下迅速融入漿料中，然后氣液混合體迅速脫離氣液混合腔進(jìn)入碳化反應(yīng)塔； (3)碳化反應(yīng)塔中具有導(dǎo)流板，氣液混合體在導(dǎo)流板的作用下，以反方向、互有間距、有入射角的射流，噴射入到反應(yīng)塔內(nèi)，使反應(yīng)塔內(nèi)的流體成為三元同時(shí)旋轉(zhuǎn)剪切紊流，有規(guī)律的高剪切旋轉(zhuǎn)渦流在反應(yīng)塔內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，同時(shí)完成碳化反應(yīng)，多余的窯氣尾氣經(jīng)過反應(yīng)塔的頂部排出，當(dāng)反應(yīng)塔的漿液滿時(shí)，漿液從溢流管，再回流到存液塔； (4)如此往復(fù)循環(huán)操作，直到PH=7-8，達(dá)到工藝要求，停止碳化，排漿。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種全自動(dòng)旋轉(zhuǎn)壓力噴射碳化技術(shù)制備納米碳酸鈣的方法，其特征在于，步驟(1)中的煅燒階段產(chǎn)生的窯氣處理方法包括以下步驟: (1)煅燒石灰石的立窯的煙道氣采用水夾套，利用窯尾廢熱，加溫?zé)崴M(jìn)行消化和皂化反應(yīng)；窯氣采用干濕法組合多級除塵，以便提高除塵效率； (2)含有C02的窯氣從煅燒窯的頂部引出，經(jīng)過重力除塵后送往篩板塔洗滌，氣體由塔底通入，塔頂用含CaO約0.7%石灰水噴淋，將SO 2等酸性較強(qiáng)的氣體洗去，然后經(jīng)過泡沫除塵器和裝有焦炭的油水分離器，凈化的氣體進(jìn)入緩沖罐，經(jīng)壓縮機(jī)壓縮后送往碳化工段。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種全自動(dòng)旋轉(zhuǎn)壓力噴射碳化技術(shù)制備納米碳酸鈣的方法，該全自動(dòng)旋轉(zhuǎn)壓力噴射碳化技術(shù)制備納米碳酸鈣的方法利用噴射器產(chǎn)生真空，快速吸入含CO2的窯氣快速與Ca(OH)2反應(yīng)，省去了空壓機(jī)、攪拌器等設(shè)備，反應(yīng)可在常溫下進(jìn)行，大大降低了生產(chǎn)成本，同時(shí)在有壓力的情況下快速反應(yīng)，達(dá)到了節(jié)能、環(huán)保的雙重效果，在不加任何碳化結(jié)晶控制劑，節(jié)能、環(huán)保，制備粒度分布窄的、粒度小于100nm的立方體的納米碳酸鈣。
【IPC分類】C01F11/18, B82Y30/00
【公開號】CN105417566
【申請?zhí)枴緾N201510832594
【發(fā)明人】潘文, 甄興新, 謝忠, 吳少吟
【申請人】恩平粵怡化工有限公司
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2015年11月26日