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超重力碳化反應工藝加工生產碳酸鈣

作者:Admin發布時間:2012-09-24瀏覽次數:

  超重力碳化工藝是專門用來生產納米碳酸鈣的。其工藝復雜,設備投資和操作成本較高,不適合生產附加值較低的普通碳酸鈣。
超重力碳化工藝是北京化工大學超重力工程技術研究中心近年來開發的一種制備納米碳酸鈣的新工藝。該方法采用了能極大強化傳遞與反應過程的旋轉填充床新型反應器,從根本上強化反應器的傳遞過程和微觀混合過程。具體工藝流程如下:精制石灰乳經過調濃后進入板式換熱器降溫至10~25℃,打入超重力反應器中,碳化液體不斷從反應器中抽出進行冷卻,以取走反應熱,再打入反應器循環進行碳化。進入反應器的 CO2氣體在超重力的作用下,迅速同石灰乳混合并進行碳酸化反應生成納米碳酸鈣,尾氣從超重力反應器上部進入氣液分離器后,根據工藝要求放空或返回氣體壓縮機入口。當碳化到達終點后,停止打氣,將漿料放入放漿槽中,在進行以后的活化等工序。為保證超重力碳化反應器正常運轉,根據需要,在反應進行若干批次后,反應器要用稀酸進行清洗,然后再用清水進行清洗。此工藝也是間歇生產。
  該技術利用離心力使氣液、液液、液固兩相在比地球重力場大百倍至上千倍的超重力場條件下的多孔介質中產生流動接觸,巨大的剪切力使液體撕裂成極薄的膜和極細小的絲和滴,產生巨大的速度和快速更新的相界面,使相間傳質的體積傳質速率比傳統塔器中大1~3個數量級,使微觀混合速率得到極大強化。
  但是,此工藝存在明顯的不足。第一,生產能力較低,現有的碳化裝置的單機設計生產能力一般為2000~3000t/a。第二, CO2的吸收效率較低,采用普通的窯氣進行碳化, CO2的吸收效率僅為30%~40%,造成氣體的浪費較大。第三,操作復雜,電耗較大。由于該工藝對系統的清洗要求較高,為避免反應器內結垢而堵塞反應器,影響正常生產和產品質量,必需進行頻繁的酸洗和清水清洗,造成極大的電能消耗。
  以上四種工藝各有優缺點,每一種工藝的改進都是以提高 CO2的傳質效率和吸收效率為出發點的,它們以不同的方式提高氣相與液相之間 CO2的傳質速率,提高液相中的碳酸鈣的過飽和度,從而提高碳化反應速率,尤其是提高碳化反應中碳酸鈣晶體成核的速率。相對降低晶體成長的速率,使得碳酸鈣產品向超細化,納米化的方向發展。但是從工業化的角度考慮,那種工藝具有競爭性還要考慮設備投資、操作費用、能耗等因素。既要提高碳化速度又要降低成本。
  目前,廣大科研人員、科研機構都立足于開發生產納米碳酸鈣的新技術、新工藝。很多都已取得滿意的效果。其中:內循化碳化法制取納米碳酸鈣的新工藝,其設備簡單,生產強度大,操作穩定,維修方便,同時憑借設備的流動力學特點,保證產品的超細化,粒度分布窄。
  噴射吸收法將窯氣通過降塵降溫處理后,經風機送入噴射碳化器中,石灰乳用漿液泵送入噴射碳化器中,在碳化器的狹窄的喉管處,窯氣與石灰乳高度分散,相互剪切混合,因此具有很大的氣液接觸面積。并且該工藝具有投資少,設備簡單,維修方便,能耗低等優點,適合中小企業采用。但是產品粒度不夠細化,碳化效率低,泵磨損大。
  組合碳化法,碳化塔采用上部噴霧,下部鼓泡的方式進行碳化。噴霧段氣液接觸面積大,易于晶核的生長,鼓泡段設置2~5層特殊結構的氣體分布器,根據產品要求,上段控制晶核形成數量,下段保證晶核成長到一定的程度,達到超細與均勻成長之目的。該工藝具有設備結構簡單、操作方便、易于實現自動化控制等特點,產品質量穩定,可以生產多種晶型、不同粒度的碳酸鈣產品。并且能耗低,投資少,生產效率高,單塔生產能力大。
  高溫高濃生產納米鈣,通過添加復合結晶導向劑,溫度為35℃,采用間歇鼓泡碳化法進行碳化,該技術可以獲得分布均勻的針狀納米碳酸鈣。另外還有一些其它的技術如超聲空化法、高剪切式碳化法;生產納米鈣的方法還有非冷凍法等等。
  國外有專利報道,采用加壓碳化法快速制備沉淀碳酸鈣,碳化反應器為耐壓可控溫反應器,碳化氣體的壓力大約在2.0kg/cm2左右,通過控制反應溫度、CO2分壓、CO2流速、碳化反應器中生漿的濃度、攪拌速度等可以生產多種晶型的碳酸鈣。該工藝提高了CO2的利用率,即使使用濃度低的CO2混合氣體,其利用率也在90%以上,甚至達到95%。


本信息來自建業碳酸鈣網:http://www.healthycookinghub.com/

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