[發明專利]納米碳酸鈣碳酸化反應攪拌器

有效

• 申請號: 201110427802.7
• 申請日: 2011-12-20
• 公開（公告）號: CN102491399A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 朱勇;王權廣;黃煒民;黃煒波;黃安定
• 申請（專利權）人: 廣西華納新材料科技有限公司
• 主分類號: C01F11/18
• 分類號: C01F11/18;B82Y40/00
• 代理公司: 廣西南寧匯博專利代理有限公司 45114
• 代理人: 鄒超賢

技術領域

本發明涉及一種化工設備，尤其涉及一種用于納米碳酸鈣碳酸化合成反應的攪拌器。

技術背景

納米碳酸鈣是一種重要的無機化工原料，隨著國民經濟快速發展，近年來我國納米碳酸鈣工業技術水平和生產規模突飛猛進。碳酸化反應釜是生產過程中制約納米碳酸鈣粒徑大小和其他重要特性的關鍵設備。目前，用于納米碳酸鈣化學合成的碳酸化設備主要有一下幾種：

(1)超重力合成器

中國發明專利CN95107423公開了一種可用于納米碳酸鈣碳酸化制備的錯流旋轉床超重力場裝置。這是北京化工大學于21世紀初開發的具有國際領先水平的超重力法合成反應器，可制備粒徑介于15～30nm的納米級碳酸鈣。這種反應器的設計主要基于分子混合與反應結晶理論，是一高速旋轉床，石灰漿經旋轉床加速后可獲得較重力加速度大2～3個數量級的離心速度，極大地增加了氣液接觸面，加強了傳質過程，大大提高了碳酸化反應速度。同時，由于反應混合物在旋轉床中得到高度分散，限制了晶粒的長大，利用該設備可輕易制備粒徑極小的高品質納米沉淀碳酸鈣。但超重力合成器有設計復雜，設備投資大，運行成本高，反應氣體利用率低等缺點，這大大限制了它的工業應用。

(2)乳化反應器

中國實用新型專利CN247424公開了一種納米碳酸鈣碳酸化合成器。該合成器最大的優點就是將乳化機引入到納米碳酸鈣合成器中，使得攪拌器具有攪拌均勻、高剪切但強度適宜，能夠明顯增強氣-液、氣-固的傳質過程。該裝置配有氣體微泡發生器，使得氣體能夠均勻、穩定的進入合成反應器。該裝置還配有粒度均勻化器，使得石灰乳的分散更加均勻。以上增加的幾個裝置目的都是使產品有利于超細化、粒度分布更窄。這種碳酸化裝置最大的特點在于乳化機的應用，但這也會顯著增加納米碳酸鈣生產能耗和設備護養成本，而且非反應產生熱效應會比較顯著，不利于碳酸化過程中漿液混合物溫度的控制。

(3)氣提式反應器

氣提式反應器就是在普通鼓泡反應器內增置一個圓筒，含二氧化碳氣體可由圓筒內/外引入，氣體到達反應器頂部后又從圓筒外/內往下行進，從而帶動反應器內的漿液在圓筒內外形成環流，這就是“氣提”的作用，它在沒有攪拌器的情況下起到一定循環攪拌的作用。中國實用新型專利CN03273383公開了一種氣提式碳酸化反應器的設計，該技術在國內已應用得較為普遍。這種反應器具有設計簡單，易于操作，生產能耗低等優點。但因循環強度不夠，氣提式反應器還是不能有效改善納米碳酸化過程中的傳質問題，尤其是在粘度極大的凝膠化階段整個反應體系基本處于宏觀靜止狀態。所以這種設備生產的納米碳酸鈣產品一般粒徑分布較寬，形貌多樣，產品質量波動問題嚴重。

(4)列管式反應器

中國實用新型專利CN200520023587.4公開了一種用于納米碳酸鈣合成的列管式反應器。列管式反應器的主要結構為反應塔中均勻的分布多根列管，每根列管上分布著數百個微孔，CO₂氣體通過列管微孔高速噴出在反應器內形成立體氣流網，從而實現氣-液、氣-固的均勻接觸，最終實現對產品細度和均勻度的有效控制。但凝膠化的碳酸化漿液不易順利通過列管上的微孔，甚至堵塞列管。而且這種反應器不易清洗，生產周期較長，不利于納米碳酸鈣生產成本的控制。

(5)膜反應合成器

清華大學王凱等人開發了納米碳酸鈣膜反應制備技術，其工作原理是：含二氧化碳氣通過微孔膜被分散為微米級的氣泡，然后與循環流動的石灰漿混合發生碳酸化反應得到納米碳酸鈣。使用膜反應器合成納米碳酸鈣，需在較高壓力下實現含二氧化碳氣通過微孔膜，微孔小，阻力大，生產能耗較高，效率低。而且微孔膜的護養也是該技術中較突出的問題。

(6)乳化循環碳酸化反應器

針對鼓泡法合成CaCO₃存在諸如反應時間長，生產過程難以調控，生成制品分散性和重復性差等缺點，中國發明專利CN200610144016公開了一種沉淀碳酸鈣合成流程：剪切循環管路中引入CO₂氣的碳酸化反應技術，含二氧化碳氣引入循環管后和碳酸化反應漿液一起經乳化泵剪切分散。這樣的設計增強了氣體和漿液的分散和傳質效果。但乳化泵對氣體的分散效果并不顯著，還影響了漿液的乳化效果。這一技術尚未成熟，并無工業應用實例。

發明內容

本發明的目的：為克服現有納米碳酸鈣碳酸化反應釜或反應器系統之不足，本發明的目的在于設計一種可提高納米碳酸鈣碳酸化反應中含二氧化碳氣體和漿液混合分散效果攪拌器。

本發明是這樣實現的：