[發(fā)明專利]一種用于納米碳酸鈣生產(chǎn)的中空纖維膜反應(yīng)器及設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310747053.5
• 申請(qǐng)日: 2013-12-30
• 公開（公告）號(hào): CN103754919A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊征宇;童張法;廖丹葵
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣西大學(xué);廣西碳酸鈣產(chǎn)業(yè)化工程院有限公司
• 主分類號(hào): C01F11/18
• 分類號(hào): C01F11/18;B01J10/00;B82Y40/00
• 代理公司: 廣西南寧匯博專利代理有限公司 45114
• 代理人: 郭平香

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于納米碳酸鈣的生產(chǎn)領(lǐng)域，具體是一種用于納米碳酸鈣生產(chǎn)的中空纖維膜反應(yīng)器及設(shè)備。

背景技術(shù)

納米碳酸鈣一般情況下特指顆粒直徑為1-100nm的超細(xì)碳酸鈣。納米CaCO₃作為一種優(yōu)質(zhì)的功能性填料和白色顏料,?廣泛應(yīng)用在橡膠、塑料、造紙、涂料、油墨、醫(yī)藥等眾多行業(yè)，不但可以起到增加體積，降低成本的目的，而且還可增強(qiáng)相應(yīng)石化產(chǎn)品（塑料，橡膠等）的強(qiáng)度，改善產(chǎn)品性能，使其應(yīng)用范圍得到拓展。

在碳酸鈣領(lǐng)域，我國(guó)是世界上資源和生產(chǎn)大國(guó)，目前我國(guó)碳酸鈣工業(yè)生產(chǎn)能力達(dá)600萬(wàn)噸年，但具有一定技術(shù)附加值的沉淀碳酸鈣僅占7.7%，其中具有高附加值的品種不足總產(chǎn)量的0.5%，高檔碳酸鈣產(chǎn)品主要依賴進(jìn)口，與國(guó)外有很大差距。

目前納米碳酸鈣生產(chǎn)中所使用的碳化反應(yīng)器按照其工作方式不同可分為間歇鼓泡碳化法、連續(xù)鼓泡碳化法、連續(xù)噴霧碳化法、超重力反應(yīng)結(jié)晶法、膜分散法。

間歇鼓泡碳化法：該法是在錐底圓柱體碳化塔中加入精制氫氧化鈣懸濁液和適當(dāng)?shù)奶砑觿缓髲乃淄ㄈ攵趸继蓟两K點(diǎn)，得到所要求的碳酸鈣產(chǎn)品。在使用此種反應(yīng)器生產(chǎn)納米碳酸鈣操作簡(jiǎn)單，適合小型企業(yè)使用，但必須嚴(yán)格控制反應(yīng)條件，生產(chǎn)過(guò)程不連續(xù)，自動(dòng)化程度低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，不同批次的產(chǎn)品在晶型，粒度分布等方面差異較大，產(chǎn)品難于適應(yīng)高端應(yīng)用。

連續(xù)鼓泡碳化法：該方法生產(chǎn)過(guò)程中，精制石灰乳先經(jīng)第一級(jí)碳化塔部分碳化得到反應(yīng)混合液，然后在漿液槽中加入適當(dāng)?shù)奶砑觿┖筮M(jìn)入第二級(jí)碳化塔碳化反應(yīng)得到產(chǎn)品。該法碳化過(guò)程可較容易控制碳化溫度，所以可得到較好的晶形、較小的粒徑和粒徑分布，但設(shè)備投資較大，較難適應(yīng)一般小廠的投資能力。

連續(xù)噴霧碳化法：該法生產(chǎn)過(guò)程中，精制石灰乳從第一級(jí)碳化塔頂部噴霧成0.01～0.1mm的液滴進(jìn)入碳化塔，二氧化碳從塔底通入塔中，氣液兩相逆流接觸發(fā)生碳化反應(yīng)。該方法技術(shù)理念先進(jìn)，氣液相接觸面積大，反應(yīng)速度快，所得碳酸鈣產(chǎn)品粒徑為40～80nm，但投資較高、技術(shù)較復(fù)雜、操作難度較大、設(shè)備工作不穩(wěn)定。

超重力反應(yīng)結(jié)晶法：其設(shè)計(jì)理念是強(qiáng)化氣液傳質(zhì)過(guò)程，核心設(shè)備是超重力離心反應(yīng)器，該設(shè)備利用填充床高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的幾十到幾百倍重力加速度，可獲得超重力場(chǎng)環(huán)境，并通過(guò)CO₂和Ca(0H)₂懸濁液在超重力專用設(shè)備中逆流接觸，同時(shí)添加分散劑，控制晶體生長(zhǎng)，最終可得到平均粒徑達(dá)1?5～30nm的納米級(jí)碳酸鈣。該法粒徑分布均勻，不同批次產(chǎn)品的重現(xiàn)性好，碳化反應(yīng)時(shí)間短，不過(guò)該方法設(shè)備投資亦較高，適合大中型企業(yè)使用。

膜分散法：該方法炭化反應(yīng)在板式膜反應(yīng)裝置中進(jìn)行，CO₂通過(guò)膜的一側(cè)擴(kuò)散到另一側(cè)與Ca(OH)₂反應(yīng)，生成CaCO₃，該方法能精準(zhǔn)控制CO₂的擴(kuò)散速率，操作較為簡(jiǎn)單，適合連續(xù)生產(chǎn)，能很好的控制產(chǎn)品粒徑分布，操作成本較低。目前，膜分散法設(shè)備的研究較少，我們也尚未查到關(guān)于膜分散法設(shè)備的公開文獻(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，提供一種用于納米碳酸鈣生產(chǎn)的中空纖維膜反應(yīng)器及設(shè)備，本發(fā)明的中空纖維膜反應(yīng)器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能耗低、產(chǎn)品質(zhì)量高和方便連續(xù)生產(chǎn)的特點(diǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種用于納米碳酸鈣生產(chǎn)的中空纖維膜反應(yīng)器，包括容器主體，所述容器主體底部設(shè)有大小匹配的下封頭，所述下封頭底部設(shè)有出料口；所述容器主體頂部設(shè)有上蓋板，所述上蓋板內(nèi)設(shè)有頂端膜組件，所述頂端膜組件包括上頂蓋、下頂蓋和中空纖維膜，所述上頂蓋和下頂蓋相連接，所述上頂蓋頂部設(shè)有進(jìn)氣口，所述下頂蓋中央設(shè)有導(dǎo)氣槽，所述導(dǎo)氣槽上設(shè)有數(shù)個(gè)插膜孔；所述中空纖維膜一端固定于束膜管內(nèi)，所述束膜管從下頂蓋下方固定于插膜孔內(nèi)。

作為進(jìn)一步限定，以上所述上蓋板中央設(shè)有持液槽，所述持液槽中央設(shè)有用于固定下頂蓋的插膜槽，所述中空纖維膜由插膜槽伸入容器主體內(nèi)。

作為進(jìn)一步限定，以上所述下頂蓋兩側(cè)設(shè)有溢流堰，所述溢流堰與下頂蓋一同設(shè)于插膜槽內(nèi)。

作為進(jìn)一步限定，以上所述溢流堰呈“L”形，夾角為120°～150°。

作為進(jìn)一步限定，以上所述容器主體為一圓柱筒，在所述圓柱筒兩端設(shè)有分別用于連接上蓋板和下封頭的法蘭盤。

作為進(jìn)一步限定，以上所述下封頭呈倒圓錐形，其圓錐底面設(shè)有用于連接容器主體的法蘭盤。