[实用新型]高压变流量循环雾化碳化反应器

说明书

本方案公开了一种高压变流量循环雾化碳化反应器，包括三相均化罐，还包括气液混合器；气液混合器为管状结构，从上游至下游依次包括进口段、收敛段和出口段，进口段的侧壁开孔连接气体进口管，收敛段的管径小于进口段和出口段的管径；三相均化罐与气液混合器通过管道形成循环回路；三相均化罐的下端设有浆液出口，浆液出口通过高压循环泵连接至气液混合器的上游端；气液混合器的下游端连接安装有雾化分布器；雾化分布器设于三相均化罐内，位于反应液体上方的空间内。本方案的有益效果是：可以有效的提升二氧化碳的吸收效率，减少能源消耗和无效二氧化碳排放，提高产品品质。

技术领域

本实用新型涉及无机化工生产设备领域，具体是一种高压变流量循环雾化碳化反应器，主要应用在亚微米级轻质碳酸钙的生产中。

背景技术

轻质碳酸钙的工业化生产工艺主要有复分解法和碳化法两种，前者以可溶性钙盐(氯化钙、柠檬酸钙等)为钙源，以碳酸盐或碳酸氢盐为碳源在液相中完成沉淀反应，具有反应速度快、产物纯度高等优点，但生产成本相对较高，仅适用于食品或药品级轻质碳酸钙的生产；而碳化法具有生产成本低、物料循环利用率高、产物指标灵活可调等优点，是当前生产轻质碳酸钙的主流工艺。根据碳化塔的传质方式和特点，又分为二氧化碳气体扰动式弱剪切鼓泡碳化工艺，和改进型外力扰动式(如机械搅拌、高速射流、微气泡乳化等)高剪切鼓泡碳化工艺。传统鼓泡碳化三相传质过程仅依靠二氧化碳气流推动，存在反应速度慢，反应死角多等诸多缺陷，已经逐渐被改进型外力扰动式高剪切碳化工艺所取代。但现有外力扰动型鼓泡碳化工艺均存在碳化反应装置结构复杂、生产能耗高、碳排放高等问题，制约工业化生产碳酸钙的效率和效益。中国专利文献CN103537248A，于2013年10月30日公开了“一种混合碱回收的文丘里喷射式反应装置”，包括筒体，上封头和锥封头，上封头上设有进气口，上封头封装于筒体顶端，锥封头呈倒锥状封装于筒体底端，锥封头倒锥底端设有出料口，所述筒体下部侧壁设有循环出液口，循环出液口依次经循环泵，循环管，喷嘴和文丘里喷射管连通穿接在上封头或筒体上伸入筒体内的尾管，上封头上设有分别连通筒体内腔和文丘里喷射管的吸气管，循环泵上连接有进液管。将筒体内的混合碱液向文丘里喷射管内打循环，配合CO₂向文丘里喷射管进气反应生成Na₂CO₃晶体析出，沉降并排出，最终实现碱系统内钾钠比的调节和Na₂CO₃晶体的回收。类似利用文丘里效应强化气液反应的专利还有，中国专利文献CN111217686A“正戊醛制备方法及专用文丘里喷射器”。从反应模式和机理上看，上述装置可以通过文丘里效应增强气液接触速率和效率，但仍没有摆脱鼓泡碳化法的限制，表现在三个方面，一是采用单一文丘里管式反应器，CO₂气体在液相中形成的气泡尺寸较大，有效吸收和反应面积难以得到几何倍增加；二是液相经过文丘里装置吸纳CO₂后，直接被高速喷射进入下游水相中完成反应，反应有效时间短，CO₂的利用率相对较低；三是在反应器垂直方向上的物料分布差异化大，反应条件不均一，对收窄生成物粒径分布具有负面影响。

发明内容

基于以上问题，本实用新型提供了一种高压变流量循环雾化碳化反应器，可以有效的提升二氧化碳的吸收效率，减少能源消耗和无效二氧化碳排放，提高产品品质。

为了实现发明目的，本实用新型采用如下技术方案：一种高压变流量循环雾化碳化反应器，包括三相均化罐，

还包括气液混合器；气液混合器为管状结构，从上游至下游依次包括进口段、收敛段和出口段，进口段的侧壁开孔连接气体进口管，收敛段的管径小于进口段和出口段的管径；

三相均化罐与气液混合器通过管道形成循环回路；

三相均化罐的下端设有浆液出口，浆液出口通过高压循环泵连接至气液混合器的上游端；

气液混合器的下游端连接安装有雾化分布器；

雾化分布器设于三相均化罐内，位于反应液体上方的空间内。