專利名稱：文丘里管反應器的制作方法
文丘里管反應器技術領域
本發明屬于化工機械技術領域，涉及一種化學反應裝置，具體涉及一種文丘里管反應器。
背景技術：
碳酸鈣是一種來源廣泛的白色、無毒填料。通過調整生產工藝可以獲得合適粒徑和形貌的高純度沉淀碳酸鈣。沉淀碳酸鈣被廣泛應用于塑料、造紙、橡膠、黏膠、涂料和油墨等領域，不但起到增量填充、降低加工成本的作用，還可以對填充對象進行功能化改性。尤其是納米碳酸鈣，由于其較小的粒徑、較高的比表面積及特殊的表面處理，具有普通碳酸鈣無法比擬的優越性能。用于塑料制品，具有增強增韌作用，用于橡膠制品，具有補強功能，用于涂料能提高聚合物的附著力，改善表面張力的特性，用于造紙，可改善紙張的印刷性和光學性能，用于密封膠及油墨，可有效改善其觸變性。
碳化法是化學制備納米碳酸鈣的一種常用方法。其以優質石灰石為原料，通過煅燒得到氧化鈣和含二氧化碳的窯氣。將氧化鈣與水按一定比例進行消化，生成氫氧化鈣懸浮液，然后通入凈化處理后的窯氣，反應(碳化)生成碳酸鈣沉淀物，經過脫水、干燥、粉碎得到納米碳酸鈣產品。目前國內外制備的納米級碳酸鈣主要采用的就是這種碳化法，其中碳化反應是整個生產過程中最為關鍵的步驟。碳化反應的物理化學環境決定著反應的過程特征和所制備的納米碳酸鈣的粒度和晶形。按照二氧化碳氣體與氫氧化鈣懸浮液的接觸方式，可將碳化法分為間歇式鼓泡碳化法、間歇式攪拌碳化法、連續噴霧碳化法及超重力碳化法。
連續噴霧碳化法工藝是由白石工業公司(日本)在20世紀70年代末期開發的， 通常采用多個碳化塔。其制備納米碳酸鈣的步驟為首先把石灰乳精制后的懸浮液配制成工藝要求濃度，加入適量添加劑混勻充分，泵入噴霧碳化塔頂部的霧化器中，乳液在高速旋轉產生的巨大離心力作用下，霧化為微細粒徑的霧滴；然后將含有二氧化碳的窯氣由塔底部通入，用氣體分布器將其均勻分散，同塔內已產生的霧滴進行瞬時的逆向接觸，發生化學反應生成碳酸鈣。這種方法生產納米碳酸鈣效率高，經濟效益好，并能實現自動化大規模生產，粒度比較容易控制，可制得優質穩定的納米碳酸鈣。但該工藝在國內僅有幾家使用， 主要由于噴嘴霧化問題難以解決，液滴直徑較大，影響了氣液接觸面積，同時造成液滴下落速度較快，液滴在塔內停留時間太短，使二氧化碳利用率降低，生產能力難以提高。加之塔壁上液滴附著后流速緩慢，易使晶體粒徑增大，并有部分在塔壁上結垢，另一部分則進入產品中，從而造成粒徑分布不均勻。要想提高噴嘴霧化效果，就必須縮小噴嘴孔徑，而孔徑過小易造成堵塞，這一矛盾尚未找到很好的解決辦法。發明內容
本發明的目的是針對現有文丘里管反應器存在的問題，對文丘里管反應器的噴嘴進行改進，提供一種適應不同進氣量和進氣速度的文丘里管反應器。
本發明采用的技術方案如下
—種文丘里管反應器，設置包括管體、進氣噴嘴筒、進氣接頭、進液接頭和出液接頭；所述的管體設置進氣噴嘴筒安置孔；所述的進氣噴嘴筒上下兩端面設置密封圈，并由進氣接頭螺旋固定；管體設置上下兩端分別設置進液接頭和出液接頭，進液接頭連接強力泵，出液接頭連接反應釜。
以上所述的進氣噴嘴筒設置兩個以上的噴嘴，噴嘴口徑為3 — 5mm。
以上所述的進氣噴嘴筒在進氣噴嘴筒口端外邊設置定位柱，其數量與噴嘴數量相坐寸ο
以上所述的進氣噴嘴筒安置孔設置定位槽，其數量與噴嘴數量相等。
本文丘里管反應器的工作原理
工作時，根據漿液的粒徑大小和進氣速度要求，調配好進氣噴嘴筒3的噴嘴，開啟強力泵將漿液以一定速度輸進文丘里管反應器中，混合漿液在文丘里管中高壓噴射，霧化成粒徑極小的液滴，同時在窯氣入口形成一定的真空區，自動將窯氣吸附進文丘里管反應器與漿液液滴進行一次碳化反應。
本發明的優點和積極效果
(I)使用特殊制造的文丘里管反應器，在噴嘴處對反應液進行霧化，霧化效果可以通過噴嘴口徑和出水速度等調控。
(2)在文丘里管反應器的作用下，窯氣的通入不再需要空氣壓縮機，其流量大小同樣可以通過噴嘴出水速度來調節。
(3)漿液霧化后瞬間與吸附進來的窯氣發生反應，由于霧化的液滴粒徑極小，大大增加了氣_液接觸面積，提高了反應速率，從而保證納米碳酸鈣粒子超細化和均勻化。
(4)文丘里管另外一個作用是可以有效降低反應液的溫度，從而使碳化過程溫度始終都維持在一個比較穩定的水平，進一步保證了產品的質量。
(5)本方法制備的納米碳酸鈣粒子在40 — SOnm之間可控，立方形，比表面積大于 25m2/g，無團聚現象，產品性能十分優異。能夠連續運行并且簡單實用，易于實現工業化應用。
圖I :是本發明的結構示意圖。
圖2 :是本發明的進氣噴嘴底部結構示意圖。
圖中各標號代表的含義如下
I-管體；2_進液接頭；3_進氣噴嘴筒；4_進氣接頭；5_出液接頭；6_噴嘴A;7_噴嘴B ；8-噴嘴C ；9-噴嘴D ；10-定位柱。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明具體實施方式
進行詳細描述。旨在幫助讀者理解，不能構成對本發明實施范圍的限定。
實施例I
文丘里管反應器設置包括管體I、進氣噴嘴筒3、進氣接頭4、進液接頭2和出液接CN 102921370 A書明說3/4頁頭5 ;管體I設置進氣噴嘴筒3安置孔，安置孔設置兩個定位槽；設置噴嘴口徑為3_和5_ 兩個噴嘴的進氣噴嘴筒3，進氣噴嘴筒3 口端外邊設置兩個定位柱10，選擇噴嘴口徑為3mm 的進氣噴嘴筒3上下兩端面設置密封圈，并對淮文丘里管反應器的安置孔，然后用進氣接頭4螺旋固定；管體I設置上下兩端分別設置進液接頭2和出液接頭5，進液接頭2連接強力泵，出液接頭5連接反應釜。
工作時，將CaCO3含量大于98. 5%的石灰石在1050± I°C溫度下煅燒3小時得生石灰；生石灰與水按質量比1:4在80± 1°C溫度下充分消化得熟石灰衆；石灰衆經篩分除洛， 加水稀釋至Ca(OH)2重量濃度為13% ;將漿液加入反應釜中，調節漿液溫度至20±1°C;開動攪拌，10分鐘后開啟強力泵，強力泵流量Q=20m3/h，揚程H=25m，當漿液進入文丘里管在噴嘴口徑3_，噴嘴出水速度達到30m/s霧化成粒徑極小的液滴后，并吸入窯氣，控制通入二氧化碳體積濃度為17%的窯氣進行一次碳化反應。碳化反應液與過量的窯氣繼續通入攪拌反應釜中進行攪拌進行二次碳化反應。然后再用強力泵將漿液重復泵入文丘里管反應器繼續反應，如此循環反復，當反應體系PH為7時,停止碳化反應,制得納米碳酸韓衆液,整個碳化過程的反應時間持續在45分鐘，反應結束后納米碳酸鈣漿液溫度在45± 1°C范圍內。
將硬脂酸溶解于80土1°C的溫水中制成包覆液，加入到40土TC的納米碳酸鈣漿液中，攪拌均勻，恒 溫處理I. 5小時，將漿料趁熱過濾，在85±1°C熱風干燥，粉碎，過篩后即可得到所需的納米碳酸鈣產品。該產品平均粒徑為48nm，粒徑分布GSD為I. 58，比表面積 26. 2m2/g，呈立方狀，無團聚現象。與普通噴霧碳化法方法相比，該方法極大提高了霧化效果，解決了二氧化碳利用率較低的問題，產品質量好，而且設備相對簡單，投資小，耗能低， 容易操作控制。
實施例2
文丘里管反應器設置包括管體I、進氣噴嘴筒3、進氣接頭4、進液接頭2和出液接頭5 ;管體I設置進氣噴嘴筒3安置孔，安置孔設置三個定位槽；設置噴嘴口徑為3mm、4mm 和5mm三個噴嘴的進氣噴嘴筒3，進氣噴嘴筒3 口端外邊設置三個定位柱10，選擇噴嘴口徑為5mm的進氣噴嘴筒3上下兩端面設置密封圈，并對淮文丘里管反應器的安置孔，然后用進氣接頭4螺旋固定；管體I設置上下兩端分別設置進液接頭2和出液接頭5，進液接頭2連接強力泵，出液接頭5連接反應釜。
工作時，將CaCO3含量大于98. 5%的石灰石在1050± I°C溫度下煅燒3小時得生石灰；生石灰與水按質量比1:4在80± 1°C溫度下充分消化得熟石灰衆；石灰衆經篩分除洛， 加水稀釋至Ca(OH)2重量濃度為15%，將漿液加入到本發明的攪拌反應釜中，調節漿液溫度至15土1°C ;開動攪拌，10分鐘后開啟強力泵，強力泵流量Q=40m3/h，揚程H=30m，當漿液進入文丘里管在噴嘴口徑5mm，噴嘴出水速度達到40m/s霧化成粒徑極小的液滴后，控制通入二氧化碳體積濃度為25%的窯氣進行一次碳化反應。碳化反應液與過量的窯氣繼續通入攪拌反應釜中進行攪拌進行二次碳化反應。然后再用強力泵將漿液重復泵入文丘里管反應器繼續反應，如此循環反復，當反應體系PH為6. 5時,停止碳化反應,制得納米碳酸韓衆液,整個碳化程的反應時間持續在40分鐘，反應結束后納米碳酸鈣漿液溫度在50± 1°C范圍內。
將硬脂酸溶解于80 土 1°C的溫水中制成包覆液，加入到45 土 TC的納米碳酸鈣漿液中，攪拌均勻，恒溫處理3小時，將漿料趁熱過濾，在100土 1°C熱風干燥，粉碎，過篩后即可得到所需的納米碳酸鈣產品。該產品平均粒徑為60nm，粒徑分布GSD為I. 51，比表面積5. 25. 5m2/g，呈立方狀，無團聚現象。與普通噴霧碳化法方法相比，該方法極大提高了霧化效果，解決了二氧化碳利用率較低的問題，產品質量好，而且設備相對簡單，投資小，耗能低， 容易操作控制。
權利要求
1.一種文丘里管反應器，設置包括管體(I)、進氣噴嘴筒(3)、進氣接頭(4)、進液接頭(2)和出液接頭(5);在管體(I)設置上下兩端分別設置進液接頭(2)和出液接頭(5)，進液接頭(2)連接強力泵，出液接頭(5)連接反應釜；其特征在于所述的管體(I)設置進氣噴嘴筒(3)安置孔；所述的進氣噴嘴筒(3)上下兩端面設置密封圈，并由進氣接頭(4)螺旋固定。
2.根據權利要求I所述的一種文丘里管反應器，其特征在于所述的進氣噴嘴筒(3)設置2個以上的噴嘴，噴嘴口徑為3 — 5mm。
3.根據權利要求I或3所述的一種文丘里管反應器，其特征在于所述的進氣噴嘴筒(3)在進氣噴嘴筒(3)口端外邊設置定位柱(10)，其數量與噴嘴數量相等。
4.根據權利要求I所述的一種文丘里管反應器，其特征在于所述的進氣噴嘴筒(3)安置孔設置定位槽，其數量與噴嘴數量相等。
全文摘要
本發明公開了一種文丘里管反應器，反應器設置包括管體、進氣噴嘴筒、進氣接頭、進液接頭和出液接頭；管體設置進氣噴嘴筒安置孔，安置孔設置定位槽，進氣噴嘴筒設置兩個以上噴嘴口徑為3-5mm的噴嘴，進氣噴嘴筒口外邊設置定位柱；管體設置上下兩端分別設置進液接頭和出液接頭，進液接頭連接強力泵，出液接頭連接反應釜。強力泵將漿液輸進文丘里管反應器中高壓噴射，霧化成粒徑極小的液滴，同時在窯氣入口形成一定的真空區，自動將窯氣吸進文丘里管反應器與漿液液滴進行碳化反應。窯氣的通入不再需要空氣壓縮機，霧化效果可以通過噴嘴口徑和出水速度等調控，保證了產品的質量能夠連續運行并且簡單實用，易于實現工業化應用，具有較好的經濟效益。
文檔編號B01J19/26GK102921370SQ20121044168
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月8日 優先權日2012年11月8日
發明者朱勇, 黃煒民, 黃煒波, 黃安定 申請人:廣西華納新材料科技有限公司