專利名稱：組合式納米碳酸鈣碳化反應(yīng)釜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種反應(yīng)釜，尤其是一種組合式納米碳酸鈣碳化反應(yīng)釜。
背景技術(shù)：
納米碳酸鈣是一種重要的無機化工原料，可大量地用于造紙、涂料、粘膠劑、密封 膠、塑料、橡膠、建材、飼料、日用化工等行業(yè)。目前，人們?yōu)榱双@得納米碳酸鈣，常使用碳化 反應(yīng)裝置，如在2005年1月12日公開的中國實用新型專利說明書CN 2670338Y中披露的 "一種生產(chǎn)納米碳酸鈣的碳化塔"。它意欲提供一種結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)工藝容易控制、二氧化碳 吸收率高、不需要攪拌、產(chǎn)物粒徑分布窄、形貌規(guī)整、便于工業(yè)化生產(chǎn)的碳化塔。該碳化塔由 外管和內(nèi)管組成，其中的內(nèi)管為一夾套，通過其上設(shè)有的進(jìn)水管和出水管與外管固定連接， 內(nèi)管的下方設(shè)有呈倒圓錐體狀的氣體分布器。使用時，二氧化碳?xì)怏w由塔底部進(jìn)入，并由氣 體分布器使其沿著外管和內(nèi)管之間的空隙上升，來帶動塔中的氫氧化鈣漿液在外管與內(nèi)管 之間的空隙上升，以使氫氧化鈣漿液到達(dá)內(nèi)管的上沿后再進(jìn)入內(nèi)管，從而使氫氧化鈣漿液 在碳化塔中做環(huán)流運動，促進(jìn)氫氧化鈣漿液與二氧化碳?xì)怏w的充分接觸。但是，這種碳化塔 存在著不足之處，首先，它雖有著結(jié)構(gòu)簡單、操作簡便的優(yōu)點，卻也有著因氣液接觸面有限， 反應(yīng)過程不均勻而導(dǎo)致的碳化時間長，對碳酸鈣晶體和碳化率都不易控制，易過碳化或不 完全碳化，較難制造多種單一晶型產(chǎn)品，制得的碳酸鈣顆粒粒徑大且粒度分布寬等鼓泡式 碳化法的弊端；其次，生產(chǎn)效率低下，二氧化碳?xì)怏w的消耗過大，工藝條件較難控制；再次， 易在反應(yīng)中產(chǎn)生包裹現(xiàn)象，最終導(dǎo)致產(chǎn)品返堿，影響產(chǎn)品的質(zhì)量。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題為克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種結(jié)構(gòu)合 理，二氧化碳?xì)怏w的利用率高，生產(chǎn)工藝易控制，制得的納米碳酸鈣的粒度分布窄、晶型豐 富的組合式納米碳酸鈣碳化反應(yīng)釜。 為解決本實用新型的技術(shù)問題，所采用的技術(shù)方案為組合式納米碳酸鈣碳化反 應(yīng)釜包括反應(yīng)釜體和其下部置有的排料口 ，以及位于反應(yīng)釜體內(nèi)腔底部的氣體分布器，特 別是， 所述反應(yīng)釜體為臥式設(shè)置，所述臥式反應(yīng)釜體的上部置有加料口和安全氣閥、內(nèi) 壁帶有夾套腔，所述夾套腔的下部連通有夾套冷媒進(jìn)口、上部連通有夾套冷媒出口 ； 所述臥式反應(yīng)釜體的中部置有帶有攪拌葉輪的攪拌軸，所述攪拌軸的軸心和攪拌 葉輪的內(nèi)腔均為空心狀，且相互連通，所述空心狀攪拌軸的兩端分別與軸心冷媒進(jìn)口和軸 心冷媒出口相連通； 所述氣體分布器為環(huán)形的管道上置有開口朝下的出氣孔，所述環(huán)形管道與進(jìn)氣管 相連通。 作為組合式納米碳酸鈣碳化反應(yīng)釜的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的反應(yīng)釜體為圓柱狀；所 述的反應(yīng)釜體中部的內(nèi)腔中置有在線pH/溫度一體計；所述的反應(yīng)釜體的上部置有觀察鏡；所述的攪拌軸經(jīng)傳動輪與電機軸動配合連接；所述的攪拌葉輪呈對稱狀置于攪拌軸 上；所述的攪拌葉輪為2 8片；所述的攪拌葉輪的內(nèi)腔中置有相互交叉錯開設(shè)置的隔柵； 所述的氣體分布器上的出氣孔的個數(shù)為5 20個。 相對于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果是，其一，反應(yīng)釜體采用臥式設(shè)置，并增加了攪拌部 件，這種臥式攪拌的結(jié)構(gòu)既使二氧化碳?xì)怏w與氫氧化鈣漿液之間的接觸面大大地增加，極 大地提升了二氧化碳?xì)怏w的利用率，又使氣液間混合得更加均勻，使反應(yīng)的過程均勻且高 效，極大地縮短了碳化的時間，杜絕了過碳化或不完全碳化的可能，還可通過調(diào)整攪拌的速 度和控制反應(yīng)的溫度、濃度、添加劑等工藝條件，來間歇地制備納米碳酸鈣，使其產(chǎn)品的粒 徑小且粒度分布窄，晶核生長和成長可分開控制，為獲得不同晶型及性質(zhì)的產(chǎn)品奠定了良 好的基礎(chǔ)，更是杜絕了在反應(yīng)中產(chǎn)生的包裹現(xiàn)象，防止了產(chǎn)品的返堿，確保了產(chǎn)品的品質(zhì)。 使其同時具備了生產(chǎn)效率高，二氧化碳?xì)怏w用量少，生產(chǎn)工藝易于控制的優(yōu)點；其二，臥式 反應(yīng)釜體采用帶有安全氣閥的密封配置，不僅在碳化反應(yīng)過程中能進(jìn)一步地提高二氧化碳 氣體的溶解度，從而提高液相中C032—的過飽和度，促使結(jié)晶過程中晶核形成速度的加快， 有利于納米碳酸鈣粒子的產(chǎn)生，使二氧化碳?xì)怏w的利用率提高，反應(yīng)速率加快，碳化時間縮 短，生產(chǎn)能力得以提高，也確保了整個反應(yīng)裝置的安全運行；其三，臥式反應(yīng)釜體的內(nèi)壁帶 有夾套腔，攪拌軸的軸心和攪拌葉輪的內(nèi)腔均為相互連通的空心狀，通過冷卻媒介在夾套 腔和空心狀的攪拌軸的軸心和攪拌葉輪的內(nèi)腔中的流動，除使反應(yīng)釜體內(nèi)的溫度更易于控 制之外，還由于攪拌葉輪的外表面未受冷卻結(jié)構(gòu)的影響而使攪拌葉輪可在更大的空間范圍 內(nèi)進(jìn)行有效地攪拌；其四，氣體分布器采用與進(jìn)氣管相連通的環(huán)形管道上置有開口朝下的 出氣孔的結(jié)構(gòu)，既減小了其在釜內(nèi)所占用的空間，最大限度地減少了其對排料的影響，又提 高了二氧化碳?xì)怏w的利用率，還解決了氣體分布器的出氣孔易堵塞的難題，極益于設(shè)備的
正常運轉(zhuǎn)。 作為有益效果的進(jìn)一步體現(xiàn)，一是反應(yīng)釜體優(yōu)選為圓柱狀，不僅使其可以最少的
用料得到較大的反應(yīng)體積空間，還利于對其采取密封措施；二是反應(yīng)釜體中部的內(nèi)腔中優(yōu) 選置有在線pH/溫度一體計，通過在線測量反應(yīng)物的酸堿度和溫度，來實時地監(jiān)測碳化率
和反應(yīng)的進(jìn)程，可使本實用新型智能化，提升了操作的方便性；三是反應(yīng)釜體的上部優(yōu)選 置有觀察鏡，便于隨時對釜內(nèi)的反應(yīng)情況進(jìn)行直接的觀察和利于對反應(yīng)釜的清洗；四是攪 拌葉輪的內(nèi)腔中優(yōu)選置有相互交叉錯開設(shè)置的隔柵，極利于加大冷卻媒介在其中的滯留時 間，大大地提高了對其的冷卻效果；五是氣體分布器上的出氣孔的個數(shù)優(yōu)選為5 20個，使 出氣量與二氧化碳?xì)怏w的利用率達(dá)到了較好的平衡。
以下結(jié)合附圖對本實用新型的優(yōu)選方式作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。


圖1是本實用新型的一種基本結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是
圖1中的攪拌葉輪5的局部剖面示意圖。
具體實施方式參見
圖1和圖2，圓柱狀的封閉式反應(yīng)釜體16為臥式設(shè)置，其上部置有加料口 7、 觀察鏡8和安全氣閥6。臥式反應(yīng)釜體16的內(nèi)壁帶有夾套腔18，該夾套腔18的下部連通有夾套冷媒進(jìn)口 17、上部連通有夾套冷媒出口 9。臥式反應(yīng)釜體16的中部置有帶有攪拌葉輪5的攪拌軸3，攪拌軸3的軸心和攪拌葉輪5的內(nèi)腔為相互連通的空心狀，空心狀攪拌軸3的兩端分別與軸心冷媒進(jìn)口 2和軸心冷媒出口 10相連通；其中，攪拌軸3經(jīng)傳動輪4與電機1軸動配合連接，攪拌葉輪5呈對稱狀置于攪拌軸3上，攪拌葉輪5為8片，每片攪拌葉輪5的內(nèi)腔中置有相互交叉錯開設(shè)置的隔柵19。臥式反應(yīng)釜體16中部的內(nèi)腔中還置有在線pH/溫度一體計11。臥式反應(yīng)釜體16的下部置有排料口 14。臥式反應(yīng)釜體16的內(nèi)腔底部置有氣體分布器13，氣體分布器13為環(huán)形的管道上置有開口朝下的出氣孔15，該環(huán)形管道與進(jìn)氣管12相連通；其中，氣體分布器13上的出氣孔15的個數(shù)為9個。[0015] 使用時，二氧化碳?xì)怏w由位于臥式反應(yīng)釜體16底部的氣體分布器13的開口朝下的出氣孔15排出，與攪拌狀態(tài)下的氫氧化鈣漿液充分地混合接觸并反應(yīng)碳化成納米碳酸鈣。碳化過程中酸堿度和溫度的變化，均可由在線pH/溫度一體計ll實時地檢測出。而碳化過程中產(chǎn)生的熱量將由流動于夾套腔18、空心狀的攪拌軸3軸心和攪拌葉輪5內(nèi)腔中的冷卻媒介20 (可為鹽水或乙二醇與水的混合物)帶走，碳化過程中產(chǎn)生的過高的氣壓，則可由安全氣閥6及時地排出。 顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本實用新型的組合式納米碳酸鈣碳化反應(yīng)釜進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本實用新型的精神和范圍。這樣，倘若對本實用新型的這些修改和變型屬于本實用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實用新型也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求一種組合式納米碳酸鈣碳化反應(yīng)釜，包括反應(yīng)釜體(16)和其下部置有的排料口(14)，以及位于反應(yīng)釜體(16)內(nèi)腔底部的氣體分布器(13)，其特征在于所述反應(yīng)釜體(16)為臥式設(shè)置，所述臥式反應(yīng)釜體(16)的上部置有加料口(7)和安全氣閥(6)、內(nèi)壁帶有夾套腔(18)，所述夾套腔(18)的下部連通有夾套冷媒進(jìn)口(17)、上部連通有夾套冷媒出口(9)；所述臥式反應(yīng)釜體(16)的中部置有帶有攪拌葉輪(5)的攪拌軸(3)，所述攪拌軸(3)的軸心和攪拌葉輪(5)的內(nèi)腔均為空心狀，且相互連通，所述空心狀攪拌軸(3)的兩端分別與軸心冷媒進(jìn)口(2)和軸心冷媒出口(10)相連通；所述氣體分布器(13)為環(huán)形的管道上置有開口朝下的出氣孔(15)，所述環(huán)形管道與進(jìn)氣管(12)相連通。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的組合式納米碳酸鈣碳化反應(yīng)釜，其特征是反應(yīng)釜體(16)為圓 柱狀。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的組合式納米碳酸鈣碳化反應(yīng)釜，其特征是反應(yīng)釜體(16)中部 的內(nèi)腔中置有在線pH/溫度一體計(11)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的組合式納米碳酸鈣碳化反應(yīng)釜，其特征是反應(yīng)釜體(16)的上 部置有觀察鏡(8)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的組合式納米碳酸鈣碳化反應(yīng)釜，其特征是攪拌軸(3)經(jīng)傳動 輪(4)與電機(1)軸動配合連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的組合式納米碳酸鈣碳化反應(yīng)釜，其特征是攪拌葉輪(5)呈對 稱狀置于攪拌軸(3)上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的組合式納米碳酸鈣碳化反應(yīng)釜，其特征是攪拌葉輪(5)為 2 8片。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的組合式納米碳酸鈣碳化反應(yīng)釜，其特征是攪拌葉輪(5)的內(nèi) 腔中置有相互交叉錯開設(shè)置的隔柵(19)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的組合式納米碳酸鈣碳化反應(yīng)釜，其特征是氣體分布器(13)上 的出氣孔(15)的個數(shù)為5 20個。
專利摘要本實用新型公開了一種組合式納米碳酸鈣碳化反應(yīng)釜。它包括反應(yīng)釜體(16)和其下部置有的排料口(14)，以及位于其內(nèi)腔底部的氣體分布器(13)，特別是反應(yīng)釜體(16)為臥式，其上部置有加料口(7)和安全氣閥(6)、內(nèi)壁帶有連通有夾套冷媒進(jìn)口(17)和夾套冷媒出口(9)的夾套腔(18)；反應(yīng)釜體(16)的中部置有帶攪拌葉輪(5)的攪拌軸(3)，攪拌軸(3)的軸心和攪拌葉輪(5)的內(nèi)腔為相互連通的空心狀，攪拌軸(3)的兩端分別與軸心冷媒進(jìn)口(2)和軸心冷媒出口(10)連通；氣體分布器(13)為與進(jìn)氣管(12)相連通的環(huán)形管道上置有開口朝下的出氣孔(15)。它的二氧化碳?xì)怏w的利用率高，制得的納米碳酸鈣的粒度分布窄、晶型豐富。
文檔編號B01J19/18GK201473335SQ200920172690
公開日2010年5月19日 申請日期2009年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月23日
發(fā)明者張怡, 田興友, 胡坤, 鄭康, 陳林 申請人:中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院