[实用新型]一种纳米碳酸钙碳酸化反应釜

说明书

技术领域：

本实用新型涉及一种化工设备，尤其涉及一种用于纳米碳酸钙碳酸化合成反应釜。

背景技术：

碳酸钙是一种白色、无毒的重要无机粉体材料。随着碳酸钙微细化及表面处理的进步，使碳酸钙产品由单一填充型向专用化、精细化、功能化方向发展，人们对微细化碳酸钙的需求量也越来越大。纳米碳酸钙由于其较小的粒径、较高的比表面积及特殊的表面处理，具有普通碳酸钙无法比拟的优越性能。纳米碳酸钙广泛应用于塑料、橡胶、黏胶、涂料和油墨等领域，既能起到增量填充、降低加工成本的作用，还可以对填充对象进行功能化改性。

目前，国内外制备纳米级碳酸钙的方法主要为为碳化法。其以优质石灰石为原料，通过煅烧得到氧化钙和含二氧化碳的窑气。将氧化钙与水按一定比例进行消化，生成氢氧化钙悬浮液，然后通入净化处理后的窑气，反应（碳化）生成碳酸钙沉淀物，经过脱水、干燥、粉碎得到纳米碳酸钙产品。其中碳酸化反应釜是整个生产过程中制约纳米碳酸钙粒径大小和其他重要特性的关键设备。用于沉淀碳酸钙化学合成的碳酸化设备主要有一下几种：

（1）鼓泡碳化塔

鼓泡碳化法中采用的是圆柱形反应釜，其柱体高径比很大，不带搅拌等任何附属装置，反应时含二氧化碳气体由反应器底部引入，气体借助和浆液较大的密度差由下至上流动，并与浆液中的氢氧化钙不断发生碳酸化反应，直至反应结束。这种方法设备投资小，操作简易，但因没有搅拌等分散装置，用这种反应制得的沉淀碳酸钙的粒径和形貌均难以控制，不同批次产品间质量差异较大，而且能耗较高，一般仅适用于制备质量要求不高微米级沉淀碳酸钙，即国内所称的“轻钙”。

（2）间歇式搅拌碳化塔

间歇式搅拌碳化塔，也称釜式碳化塔，大多是在鼓泡碳化塔的基础上增加搅拌设备改造而成的。由于在反应过程中增加了搅拌，使溶液中微晶颗粒碰撞能增加，容易使一些吸附不很牢固的微晶因碰撞而散开，从而不易形成大颗粒的晶体，有利于超细粒子的产生。加强搅拌的同时也有利于二氧化碳气体在反应器中的分布，随着搅拌功率的加强，液相中的气泡直径逐渐减小，二氧化碳气体与氢氧化钙悬浮液接触面积增加，提高了二氧化碳的溶解度。该方法制得的纳米碳酸钙质量较好，但该碳化塔极易结垢，设备维修、清洗均很困难，而且能耗较高，产品质量稳定性有待进一步提高。

（3）喷雾碳化塔

喷雾碳化塔是目前比较先进的碳化反应器，其以液体作为分散相进行气液传质反应，大大增加了气液接触面积，反应较为剧烈，可在较高温度的环境下合成纳米碳酸钙。但该设备工艺在国内仅有几家使用，主要由于喷嘴雾化问题难以解决，液滴直径较大，影响了气液接触面积，同时造成液滴下落速度较快，液滴在塔内停留时间太短，使二氧化碳利用率降低，生产能力难以提高。加之塔壁上液滴附着后流速缓慢，易使晶体粒径增大，并有部分在塔壁上结垢，另一部分则进入产品中，从而造成粒径分布不均匀。要想提高喷嘴雾化效果，就必须缩小喷嘴孔径，而孔径过小易造成堵塞，这一矛盾尚未找到很好的解决办法。

（4）超重力合成器

该技术为北京化工大学超重力工程研究中心近年来研制开发的一种新的碳化反应器，其主要特点是采用在高速离心力作用下形成的超重力环境，在分子尺度上有效地控制化学反应、成核生长过程，从而获得粒度小、分布均匀的高质量纳米粉体产品，克服了常规反应沉淀法固有的技术缺点。但超重力合成器有设计复杂，设备投资大，运行成本高，反应气体利用率等缺点，这大大限制了它的工业应用。

发明内容：

本实用新型的目的：为克服现有纳米碳酸钙碳酸化反应釜或反应器系统之不足，提供一种轴向流量大，上下翻腾效果好，体积循环能力强，功率消耗小，有利于二氧化碳气体和氢氧化钙浆液完成宏观与微观混合的纳米碳酸钙碳酸化反应釜

本实用新型的是这样实现的：

一种纳米碳酸钙碳酸化反应釜，设置包括电机、减速器、搅拌器、进气管和阀门，在反应釜的中心轴上设置两种独立、不同类型的搅拌器A和搅拌器B，其中靠近反应釜的釜底设置搅拌器B，搅拌器B与电机B连接；在反应釜的中上部设置搅拌器A，搅拌器A由搅拌轴和搅拌叶轮构成，搅拌叶轮固定在搅拌轴上，搅拌轴的上端与反应釜顶部的减速器和电机A依次连接；在反应釜上设置阀门A；在反应釜的釜底设置进气管和阀门C。

以上所述的反应釜采用碳钢或不锈钢结构，高径比为2.5—4.5：1。