[發明專利]一種超重力-微界面傳質強化反應-結晶-干燥耦合制備碳酸鈣裝置

在審

• 申請號: 202010969946.4
• 申請日: 2020-09-15
• 公開（公告）號: CN112429757A
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發明（設計）人: 童張法;陳小鵬;周丹;廖丹葵;梁杰珍;王琳琳;韋小杰;鐘玲萍
• 申請（專利權）人: 廣西碳酸鈣產業化工程院有限公司;廣西大學
• 主分類號: C01F11/18
• 分類號: C01F11/18;B82Y30/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了超重力?微界面傳質強化反應?結晶?干燥耦合制備碳酸鈣裝置，包括裝置本體，所述裝置本體包括石灰保溫消化?陳化槽組和碳化旋風分離器，所述碳化旋風分離器內部設有超重力轉盤以及用于帶動超重力轉盤旋轉的變頻電機，所述碳化旋風分離器內且對應于超重力轉盤外邊沿位置處設有沿著超重力轉盤周向方向均勻分布的若干個第一CO₂氣體切線噴嘴，使用時石灰保溫消化?陳化槽組內的Ca(OH)₂由泵輸送到高速運轉的超重力轉盤中心，在超重力的離心力作用下，從超重力轉盤外邊沿高速甩出的霧化石灰乳與切線對噴的CO₂劇烈碰撞形成微界面傳質，達到強化碳化反應?結晶?干燥耦合法制備CaCO₃粉體過程的作用，提高反應速率和化學平衡轉化率。

技術領域

本發明涉及碳酸鈣制備技術領域，具體涉及一種超重力-微界面傳質強化反應-結晶-干燥耦合制備碳酸鈣裝置。

背景技術

碳酸鈣是一種無機化合物，是地球上常見物質之一，一般存在于霰石、方解石、白堊、石灰巖、大理石、石灰華等巖石內，是重要的建筑材料，在工業上用途甚廣。目前市場上常規使用的碳酸鈣包括納米碳酸鈣和輕質碳酸鈣，上述兩種類型的碳酸鈣均廣泛應用于橡膠、塑料、膠黏劑、造紙、涂料、油墨、能源、汽車、醫藥、食品等領域。隨著社會的發展、高新技術的進步和對生態環保的高度重視，CaCO₃的應用領域越來越廣泛，其價值也越來越高，CaCO₃材料既是歷史悠久的傳統產業又是符合當今綠色發展新潮流的朝陽產業；

其中納米CaCO₃和輕質CaCO₃均主要是由石灰石(CaCO₃)經熱分解、消化和碳化反應而制得，其反應式如式(1)、(2)和(3)所示：

熱分解：CaCO₃(s)→CaO(s)+CO₂(g) ΔH_r1＝179.06kJ/mol(吸熱反應) (1)

消化：CaO(s)+H₂O(l)→Ca(OH)₂(l) ΔH_r2＝-65.67kJ/mol(放熱反應) (2)

碳化：Ca(OH)₂(l)+CO₂(g)→CaCO₃(s)+H₂O(l) ΔH_r3＝-112.53kJ/mol(放熱反應) (3)

由上述反應可見，反應式(1)、(2)、(3)為非均相化學反應，消除相界面的傳遞阻力是促進化學反應的關鍵技術。為了消除反應體系相界面傳遞阻力，本發明利用超重力使石灰乳液在高分散、高湍動，強混合以及相界面極速更新的狀態下，超重力巨大的剪切力將石灰乳液撕裂成納米級的膜、絲、滴與高速切線對噴的CO₂劇烈碰撞形成微界面傳質，達到強化碳化反應-結晶-干燥耦合法制備CaCO₃粉體過程的作用。而且反應式(1)生成的CO₂被反應式(3)消耗掉，反應式(2)消耗的水資源H₂O又被反應式(3)生成回來，既無溫室氣體CO₂的產生又無水資源H₂O的消耗，納米CaCO₃制備是一個無原子消耗的清潔生產過程。但納米CaCO₃制備技術復雜，難度大，生產成本高，特別是Ca(OH)₂與CO₂的碳化反應是制備納米CaCO₃的瓶頸。因而有關納米CaCO₃制備及性能等方面，已申請如下一些發明專利。