一種納米碳酸鈣合成反應器的製作方法

2023-05-02 08:18:36

專利名稱：一種納米碳酸鈣合成反應器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種碳化合成反應器，特別是一種納米碳酸鈣合成反應器，屬於化工反應設備。
背景技術：
納米級碳酸鹽生產中碳化反應器種類主要有間歇鼓泡式和攪拌式碳化塔、連續噴霧式碳化塔、超重力合成反應器等。1、間歇鼓泡式和攪拌式碳化塔採用間歇鼓泡式和攪拌式碳化塔時，反應液打入塔中，保持一定液位，從塔底通入CO2混合氣體，鼓泡向上或在攪拌器的作用下向上，進行碳化反應生成碳酸鹽。這種設備的氣液接觸效果較差，工藝條件較難控制，產品粒度不均勻，碳化時間較長，在反應過程中容易產生包裹現象，導致產品返鹼，影響產品質量。2、連續噴霧式合成反應器該反應器是在反應器頂部安裝壓力式噴嘴，精製反應液在壓力式噴嘴的作用下，霧化成直徑為0.1mm的液滴，均勻地從頂部噴淋下，與底部進入的CO2氣體逆流接觸並進行碳化反應，製得納米級碳酸鹽。該設備由於氣液接觸表面積大，液滴直徑可控，在常溫下可以製造平均粒徑在40～100nm的碳酸鹽產品，能耗較低，可連續生產，產品質量穩定。但因噴嘴易堵、管線較複雜、操作管理難度較大，應用推廣受到限制。3.超重力合成反應器這種反應器是利用設備高速旋轉，來形成比地球重力場大數百倍乃至上千倍的超重力場，在此條件下完成反應液同CO2的碳化反應，可生產20～100nm的碳酸鹽產品，具有粒度分布窄，碳化時間較短等優點，但該碳化反應器設備投資大，單臺設備能力小，大規模生產使用受到一定限制。此外，中國專利CN2474524Y公開了一種內浸式立式乳化機，乳化機下面設有氣體微泡發生器和粒度均化器等構成，該設備放大困難，未實現工業化。

發明內容
本實用新型的目的在於提供一種納米碳酸鈣合成反應器，特別適合於窄分布的納米級碳酸鹽粉體的製備，連續化程度高，反應可在常溫下進行，降低能耗，減少投資。
本實用新型的目的是以下列方式實現的。一種納米碳酸鈣合成反應器，結構中包括中空狀的反應器殼體，在殼體腔內設有攪拌軸，構成多級轉子、定子組合體的交錯配合的數個轉子、定子分別固定在攪拌軸和殼體的內壁上，在殼體一端設有漿液入口，漿液入口處有混合氣噴嘴，在殼體的另一端上方有漿液出口，電機通過動力傳遞裝置帶動攪拌軸在反應器內高速旋轉。
本實用新型結構中核心部分是高速旋轉的轉子和定子組合體，組合體為直線串聯分布，管式安裝，2-5級，一般採用3級。
本納米碳酸鈣合成反應器，在電機與殼體之間設置有傳動裝置和密封件，帶有冷卻裝置的密封件潤滑油循環器用於密封件與攪拌軸之間的良好密封和潤滑。
本反應器，反應液入口處設置二氧化碳氣體與反應液霧化裝置，在進入1級轉子、定子組合體前氣液預混合；密封件潤滑油循環器冷卻裝置，確保泵機械密封長期平穩運行。
本實用新型具有以下特點(1)攪拌均勻，強度適宜，多級乳化，可由間歇改為連續，保證產品質量穩定，明顯改善了合成反應過程的氣-液-固三相傳質過程。(2)使用特殊製造的CO2混合氣體壓力噴嘴，在入口管對反應液進行霧化，大大增加了氣-液接觸表面積，增加了氣-液、氣-固之間的接觸效率，為進入裝置中繼續進行混合、反應、沉降等打下良好的基礎，提高反應速度，保證粒子超細化和均勻化。(3)採用多級管線式轉子和定子組合，增加混合程度，延長反應時間，在工藝條件適宜的情況下，可以連續生產，確保產品質量穩定。(4)該反應器可在常壓下使用，也可在0.2～0.5MPa下進行操作。由於反應壓力提高，有利於提高CO2分壓，提高反應速度，縮短反應時間，提高生產效率，有利於產品超細化及均勻化。
本實用新型碳化合成反應器可用於碳化法生產納米級的碳酸鈣、碳酸鎂、碳酸鋇、碳酸鍶、白炭黑等氣-液-固三相反應過程的反應器。


圖1給出的是本實用新型實施例的結構示意圖。
圖中各標號代表的含義如下1、殼體 2、轉子 3、定子 4、攪拌軸 5、混合氣噴嘴 6、漿液入口 7、漿液出口 8、密封件潤滑油循環器 9、冷卻裝置10、電機 11、傳動軸 12、密封件。
具體實施方式
以下結合附圖及附圖給出的具體實施例對本實用新型做進一步描述。
參見圖1，納米碳酸鈣合成反應器，結構中包括中空狀反應器殼體1，在殼體1腔內設有攪拌軸4，構成3級轉子和定子組合體的交錯配合的轉子2、定子3，構成了3級轉子和定子組合體，並分別固定在攪拌軸4和殼體1的內壁上，在殼體1一端設有漿液入口6，漿液入口6處設有混合氣噴嘴5，在殼體1的另一端上方設有漿液出口7，電機10通過傳動裝置11帶動攪拌軸4在反應器殼體內高速旋轉。密封件12為動密封，帶有冷卻裝置9的密封件潤滑油循環器8用於冷卻潤滑油，保證了機械正常運轉和反應體系的密封性。
權利要求1.一種納米碳酸鈣合成反應器，其特徵在於結構中包括中空狀殼體(1)，在殼體(1)腔內有攪拌軸(4)，構成多級轉子、定子組合體的交錯配合的轉子(2)、定子(3)分別固定在攪拌軸(4)和殼體(1)的內壁上，在殼體(1)一端設有漿液入口(6)，漿液入口(6)處有混合氣噴嘴(5)，在殼體(1)的另一端上方有漿液出口(7)，電機(10)通過動力傳遞裝置(11)帶動攪拌軸(4)高速旋轉。
2.按權利要求1所述的納米碳酸鈣合成反應器，其特徵在於轉子、定子組合體為2-5級，直線串聯分布。
3.按權利要求1所述的納米碳酸鈣合成反應器，其特徵是在電機(10)與殼體(1)之間設置有傳動軸(11)和密封件(12)，帶有冷卻裝置(9)的密封件潤滑油循環器(8)。
專利摘要本實用新型涉及一種納米碳酸鈣合成反應器，屬於化工材料等行業的反應裝置，特別適用於納米級碳酸鹽粉體生產中的碳化過程。由電機、殼體、攪拌軸、2－5級高速旋轉的轉子和定子組合體、CO
文檔編號C01F11/18GK2663396SQ200320111078
公開日2004年12月15日 申請日期2003年10月20日 優先權日2003年10月20日
發明者胡永琪, 胡慶福, 劉寶樹 申請人:河北科技大學