一种碳酸盐纳米化提纯的连续化生产装置的制作方法

本发明属于碳酸盐生产，具体涉及一种碳酸盐纳米化提纯的连续化生产装置。

背景技术：

1、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材料，一般指粒径在1～100nm范围内的碳酸钙产品。这种碳酸钙具有表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应，其在磁性、催化作用、光热阻和熔点等方面也显示出了优越的性能，成为近年来碳酸盐材料中的研究热点之一。

2、现有技术中，碳化法是纳米碳酸盐生产的核心工艺。以纳米碳酸钙为例，由于碳酸钙材料本身在工业领域就是广泛使用的一种材料，获得较为方便，纳米碳酸钙制备的关键就在于如何对常规碳酸钙材料进行纳米化提纯。碳化法主要通过将石灰石煅烧，得到氧化钙和二氧化碳，将氧化钙加水消化，生成的氢氧化钙乳液再通入二氧化碳气体进行碳化，碳化过程中再加入适当的晶型控制剂来控制晶型，碳化结束时得到所需碳酸钙浆液，再进行脱水、干燥、表面处理，得到碳酸钙产品。

3、该碳化法中，需要高温煅烧碳酸盐，因此过程能耗较高。另外，碳化法中纳米碳酸钙生产的关键是氢氧化钙乳液与二氧化碳气体的反应，由于涉及气液两相传质及反应的问题，采用传统鼓泡碳化法，气液接触面积较小，导致反应速率低、成核慢、产品粒径偏大且分布较宽、碳化时间长、生产效率低下。如采用超重力碳化法，虽能解决传统鼓泡法的问题，但存在设备要求高、投资大、二氧化碳的利用效率较低的缺点。并且上述方法中，现有的设备系统都难以连续输入原料，连续生产并输出产物，使得生产无法连续化，生产持续性和稳定性都存在不足。

技术实现思路

1、本发明目的是提供一种碳酸盐纳米化提纯的连续化生产装置，以解决现有技术中存在的反应时间长、能耗高、设备成本高和无法连续化生产的技术问题。

2、所述的一种碳酸盐纳米化提纯的连续化生产装置，包括碳酸盐浆液储罐、搅拌过滤反应器、旋流器和分解反应器，所述碳酸盐浆液储罐用于产生并储存粗碳酸盐与水混合形成的浆料，所述搅拌过滤反应器用于促使所述碳酸盐浆液和二氧化碳反应生成碳酸氢盐，所述分解反应器用于对碳酸氢盐溶液进行加热分解，所述碳酸盐浆液储罐通过设有供料泵的管路连接到所述搅拌过滤反应器的进料口，所述搅拌过滤反应器还设有输入二氧化碳的进气口，所述搅拌过滤反应器的底部设有输出口，所述输出口通过碳酸氢盐管路连接到所述分解反应器的进液口，所述分解反应器的出液口经出液管路连接到所述旋流器的进口，所述分解反应器的出气口经二氧化碳循环管路连接到所述进气口，所述旋流器的底部出口向外排出纳米碳酸盐浆液，所述旋流器的上部出口经液体循环管连接到所述搅拌过滤反应器上部的循环液入口。

3、优选的，所述搅拌过滤反应器内设有滤布和搅拌装置，所述滤布水平设置将所述搅拌过滤反应器的内腔分隔为位于上部的反应区和位于下部的滤清区，所述进料口、所述进气口、所述循环液入口和所述搅拌装置的搅拌部件均设于所述反应区，所述输出口设于所述滤清区。

4、优选的，所述进气口通过二氧化碳输入管连接到二氧化碳气源，所述二氧化碳气源能够调节输气流量和压力，所述反应区设有第一压力传感器，所述二氧化碳循环管路上设有第一流量计，所述二氧化碳气源根据所述第一压力传感器测定的压力和所述第一流量计控制输送的二氧化碳的循环输气流量调节输气流量和输气压力。

5、优选的，所述反应区内还设有第一温度传感器和ph传感器，所述搅拌过滤反应器外包覆有夹套，所述滤清区和所述反应区部分接触所述夹套，所述夹套的内腔设有进水口和出水口，所述进水口和所述出水口均经调温循环管连接到调温装置的接口，所述调温循环管用于输送循环冷却水。

6、优选的，所述分解反应器中设有加热装置和第二温度传感器，所述连续化生产装置还包括有换热器，所述出液管路和所述碳酸氢盐管路通过所述换热器进行热交换；所述分解反应器的进液口连接有入口泵，入口泵用于控制所述分解器输入碳酸氢盐的压力和流量，所述分解反应器中设有第二压力传感器。

7、优选的，所述的一种碳酸盐纳米化提纯的连续化生产装置，通过夹套中的换热介质、所述入口泵及所述第一流量计将所述搅拌过滤反应器的反应温度、二氧化碳压力以及反应的ph值控制在碳酸氢盐不断生成的范围。

8、优选的，所述碳酸盐浆液储罐的开口处还设有用于输入粗碳酸盐的固体进料器和用于控制用水量的第二流量计，粗碳酸盐通过所述固体进料定量供料，供水管经所述第二流量计控制输送流量。

9、本发明具有以下优点：本方案利用搅拌过滤反应器，节约了装置数量和占用空间，并且实现二氧化碳循环利用，利用回收的二氧化碳实现加压反应，搅拌作用使得反应和过滤能持续进行。本方案能在不断提供浆料的同时让生成碳酸氢盐的反应连续发生，原料也可以连续不断地输入，实现生产过程中本装置中参与生产的原料用量保持稳定，并实现反应产物的连续稳定输出。本方案还利用加热分解得到的液体产物对碳酸氢盐溶液进行预热，实现了热能回收。因此，本方案在节约空间、减少设备的同时还降低了能耗。

技术特征：

1.一种碳酸盐纳米化提纯的连续化生产装置，其特征在于：包括碳酸盐浆液储罐(1)、搅拌过滤反应器(2)、旋流器(3)和分解反应器(5)，所述碳酸盐浆液储罐(1)用于产生并储存粗碳酸盐与水混合形成的浆料，所述搅拌过滤反应器(2)用于促使所述碳酸盐浆液和二氧化碳反应生成碳酸氢盐，所述分解反应器(5)用于对碳酸氢盐溶液进行加热分解，所述碳酸盐浆液储罐(1)通过设有供料泵(6)的管路连接到所述搅拌过滤反应器(2)的进料口，所述搅拌过滤反应器(2)还设有输入二氧化碳的进气口，所述搅拌过滤反应器(2)的底部设有输出口，所述输出口通过碳酸氢盐管路连接到所述分解反应器(5)的进液口，所述分解反应器(5)的出液口经出液管路连接到所述旋流器(3)的进口，所述分解反应器(5)的出气口经二氧化碳循环管路(8)连接到所述进气口，所述旋流器(3)的底部出口向外排出纳米碳酸盐浆液，所述旋流器(3)的上部出口经液体循环管连接到所述搅拌过滤反应器(2)上部的循环液入口。

2.根据权利要求1所述的一种碳酸盐纳米化提纯的连续化生产装置，其特征在于：所述搅拌过滤反应器(2)内设有滤布(23)和搅拌装置，所述滤布(23)水平设置将所述搅拌过滤反应器(2)的内腔分隔为位于上部的反应区和位于下部的滤清区，所述进料口、所述进气口、所述循环液入口和所述搅拌装置的搅拌部件(21)均设于所述反应区，所述输出口设于所述滤清区。

3.根据权利要求2所述的一种碳酸盐纳米化提纯的连续化生产装置，其特征在于：所述进气口通过二氧化碳输入管连接到二氧化碳气源，所述二氧化碳气源能够调节输气流量和压力，所述反应区设有第一压力传感器(22)，所述二氧化碳循环管路(8)上设有第一流量计(9)，所述二氧化碳气源根据所述第一压力传感器(22)测定的压力和所述第一流量计(9)控制输送的二氧化碳的循环输气流量调节输气流量和输气压力。

4.根据权利要求3所述的一种碳酸盐纳米化提纯的连续化生产装置，其特征在于：所述反应区内还设有第一温度传感器(26)和ph传感器，所述搅拌过滤反应器(2)外包覆有夹套(24)，所述滤清区和所述反应区部分接触所述夹套(24)，所述夹套(24)的内腔设有进水口和出水口，所述进水口和所述出水口均经调温循环管连接到调温装置的接口，所述调温循环管用于输送循环冷却水。

5.根据权利要求4所述的一种碳酸盐纳米化提纯的连续化生产装置，其特征在于：所述分解反应器(5)中设有加热装置和第二温度传感器(51)，所述连续化生产装置还包括有换热器(4)，所述出液管路和所述碳酸氢盐管路通过所述换热器(4)进行热交换；所述分解反应器(5)的进液口连接有入口泵(7)，入口泵(7)用于控制所述分解器输入碳酸氢盐的压力和流量，所述分解反应器(5)中设有第二压力传感器(52)。

6.根据权利要求5所述的一种碳酸盐纳米化提纯的连续化生产装置，其特征在于：通过夹套(24)中的换热介质、所述入口泵(7)及所述第一流量计(9)将所述搅拌过滤反应器(2)的反应温度、二氧化碳压力以及反应的ph值控制在碳酸氢盐不断生成的范围。

7.根据权利要求1所述的一种碳酸盐纳米化提纯的连续化生产装置，其特征在于：所述碳酸盐浆液储罐(1)的开口处还设有用于输入粗碳酸盐的固体进料器(11)和用于控制用水量的第二流量计(12)，粗碳酸盐通过所述固体进料定量供料，供水管经所述第二流量计(12)控制输送流量。

技术总结
本发明属于碳酸盐生产技术领域，公开了一种碳酸盐纳米化提纯的连续化生产装置，包括碳酸盐浆液储罐、搅拌过滤反应器、旋流器和分解反应器，所述碳酸盐浆液储罐连接到所述搅拌过滤反应器的进料口，所述搅拌过滤反应器还设有输入二氧化碳的进气口，所述搅拌过滤反应器的底部设有输出口，所述输出口通过碳酸氢盐管路连接到所述分解反应器，所述分解反应器的出液口经出液管路连接到所述旋流器，所述分解反应器的出气口经二氧化碳循环管路连接到所述进气口，所述旋流器的底部出口向外排出纳米碳酸盐浆液，所述旋流器的上部出口连接到所述搅拌过滤反应器。本发明实现反应产物的连续输出，保证了生产的连续性，在节约空间、减少设备的同时还降低了能耗。

技术研发人员：汤驰洲,徐晓亮,刘龙飞
受保护的技术使用者：三碳（安徽）科技研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/7/29