[实用新型]纳米碳酸钙生产的碳化反应装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及纳米碳酸钙生产技术领域，具体涉及一种纳米碳酸钙生产的碳化反应装置。

背景技术

纳米碳酸钙是20世纪80年代发展起来的一种新型超细固体粉末材料，其粒度介于0.01～0.1μm之间。由于纳米碳酸钙粒子的超细化，其晶体结构和表面电子结构发生变化，产生了普通碳酸钙所不具有的量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子效应，可广泛用于塑料、橡胶、油漆、油墨、密封胶粘材料、涂料等领域。

根据碳化反应按不同的生产工艺及碳化设备，纳米碳酸钙的生产工艺可分为鼓泡碳化法、搅拌式碳化法、喷雾碳化、超重力碳化法、膜分散微结构反应器碳化等。

(1)间歇鼓泡碳化法

间歇鼓泡碳化法是从塔底通入CO₂混合气体，鼓泡向上，进行碳化反应生成碳酸钙。这种方法的气液接触效果差，工艺条件难控制，产品的粒度不均匀，碳化比表面积不稳定，碳化时间长，在反应过程中容易产生包裹现象，导致产品返碱，影响产品质量。

(2)搅拌式碳化法

间歇搅拌式碳化法也称釜式碳化法，是在有搅拌下进行碳化反应，通过控制反应温度、浓度、搅拌速度、添加剂等条件间歇制备超细CaCO₃。目前国内纳米碳酸钙厂家，大多采用这种带搅拌，是对鼓泡碳化法的改良，反应较均匀，该法设备投资大，强力搅拌需要的能耗较大，操作较复杂，由于机械搅拌的塔径比小，CO₂吸收不充分，碳化比表面积不稳定。

(3)超重力碳化法

超重力碳化法利用旋转产生的比地球重力加速度大得多的重力环境，在分子尺度上有效控制碳化反应和结晶过程，制得粒度小、分布均匀的纳米粉体碳酸钙。但其技术复杂，设备投资和能耗较大，操作控制困难，反应装置小，生产能力小，生产成本大。

(4)多级喷雾碳化法

由多级喷雾碳化法制备的CaCO₃产品的粒度细小且均匀，平均粒径在30-40nm范围内，微粒晶型可以调节控制。不足之处是设备投资较大，喷头容易堵塞，技术较复杂，操作难度大，不适合生产，工业应用推广受到限制。

(5)膜分散微结构反应器碳化

膜分散微结构反应器是用孔径为几微米或几十微米的膜材料作为分散介质，通过强化微观混合促进传质和反应的快速进行，使制备的碳酸钙粒径小且分布均匀。但是膜分散微结构反应器碳化存在着成本高，设备容易堵塞，工业化生产困难的问题。

传统的纳米碳酸钙碳化装置存在投资大、反应慢、生产过程难以控制等缺点。研究具有投资少、易于操作，反应快速、高效的碳化反应装置，提高我国的纳米碳酸钙生产技术水平，具有重要的意义。

实用新型内容

本实用新型所解决的技术问题是针对传统的纳米碳酸钙碳化装置存在的不足，提供一种反应速度快、效率高、效果好，易于操作，设备投资和能耗较小的纳米碳酸钙生产的碳化反应装置。应用本实用新型所述装置，能降低纳米碳酸钙的生产成本，提高纳米碳酸钙的生产效率和产品质量。

本实用新型所采用的技术方案是：纳米碳酸钙生产的碳化反应装置，包括Ca(OH)₂浆料进料管、碳化塔、搅拌器、环形气液分布器、CO₂气体进气管和乳化分散机；所述碳化塔的内部空腔中设有隔板，隔板将碳化塔的内部空腔分割为反应区和回流区，隔板与碳化塔的底部和两侧封闭连接，隔板与碳化塔的顶部之间设有开口，所述Ca(OH)₂浆料进料管与碳化塔的回流区相连通，碳化塔的回流区的顶部设有排气口，搅拌器设置于碳化塔的反应区内，环形气液分布器设置于碳化塔的反应区内搅拌器的下方；所述碳化塔的反应区的底部和回流区的底部分别设有出料口，回流区底部出料口、反应区底部出料口分别设有阀门，回流区的底部出料口、反应区的底部出料口均通过送料管与乳化分散机相连接，CO₂气体进气管与乳化分散机相连接，乳化分散机还通过回流管与环形气液分布器相连接。