一種納米碳酸鋇碳化反應(yīng)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種納米碳酸鋇碳化反應(yīng)裝置，屬于化工技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]碳酸鋇作為重要的化工原料而廣泛地應(yīng)用于光學(xué)玻璃、陶瓷、電子、化工、水凈化和三廢處理等領(lǐng)域。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，不同的使用領(lǐng)域?qū)τ谔妓徜^材料的晶體形狀要求差別較大，如柱狀碳酸鋇分散性好，很少出現(xiàn)過(guò)度燒結(jié)現(xiàn)象，多用于一般工業(yè)行業(yè)；球狀碳酸鋇多用于PTC熱敏電阻元件的生產(chǎn)，可使電容器具有高的介電常數(shù)和溫度特性；針狀超細(xì)碳酸鋇用于微電子工業(yè)及塑料、橡膠、涂料等填料等?，F(xiàn)已合成的碳酸鋇粒子有線狀、片狀、球狀、啞鈴狀、絮狀等，但粒徑很大，在幾個(gè)微米甚至幾十個(gè)微米左右，其中柱狀、球狀碳酸鋇粒子較為少見，因此，形貌與尺寸可控，分布均勻的超細(xì)粉體成為碳酸鋇制備的研究熱點(diǎn)。
[0003]由于碳化法生產(chǎn)碳酸鋇產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、生產(chǎn)成本低，因而被我國(guó)碳酸鋇生產(chǎn)廠家采用。將重晶石和煤按重量比配好混合，經(jīng)粉碎、篩分后連續(xù)地加入回轉(zhuǎn)爐，在900~1200°C高溫下進(jìn)行還原反應(yīng)，生成粗硫化鋇熔體。粗硫化鋇浸取后，放入澄清罐澄清，澄清液打入碳化塔內(nèi)，同時(shí)將石灰窯制得的二氧化碳?xì)怏w經(jīng)水洗、分離、壓縮導(dǎo)入碳化塔內(nèi)，進(jìn)行碳化反應(yīng)，制得的沉淀碳酸鋇漿，過(guò)濾、烘干即為沉淀碳酸鋇成品。
[0004]硫化鋇溶液與二氧化碳?xì)怏w在碳化塔內(nèi)發(fā)生如下反應(yīng):
[0005]Ba (OH) 2+C02=BaC03+H20
[0006]Ba (SH) 2+C02+H20=BaC03+2H2S
[0007]BaS+C02+H20=BaC03+2H2S
[0008]碳化工藝是納米碳酸鋇生產(chǎn)過(guò)程中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，也是整個(gè)碳酸鋇生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生有毒氣體的主要工序，廢氣中含有36%的H2S氣體。
[0009]根據(jù)納米碳酸鋇制備的碳化反應(yīng)器的不同，可分為間歇鼓泡式反應(yīng)器、攪拌式反應(yīng)器、連續(xù)噴霧式反應(yīng)器及超重力式反應(yīng)器等。傳統(tǒng)碳酸鋇生產(chǎn)是采用硫化鋇溶液通入碳化塔，碳化塔多級(jí)串聯(lián)，由塔底通入窯氣鼓泡進(jìn)行碳化反應(yīng)，由于該工藝下碳酸鋇晶體發(fā)育較為完整，粒徑分布寬，存在較大顆粒以及碳酸鋇團(tuán)聚體。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0010]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是:克服現(xiàn)有碳酸鋇生產(chǎn)工藝存在的碳酸鋇晶體粒徑分布寬，粒度較大以及存在碳酸鋇團(tuán)聚體的缺陷，提供一種納米碳酸鋇碳化反應(yīng)裝置。
[0011]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:
[0012]—種納米碳酸鋇碳化反應(yīng)裝置，包括碳化反應(yīng)釜、攪拌軸、攪拌電機(jī)、第一氣體分布器和氣體吸收裝置；所述碳化反應(yīng)釜頂部設(shè)有液體進(jìn)料口、氣體進(jìn)口和氣體出口，底部設(shè)有液體出料口，內(nèi)側(cè)邊壁處設(shè)有擋板，外壁設(shè)有夾層，所述夾層與反應(yīng)釜釜體外壁形成空腔，所述空腔內(nèi)通入傳熱介質(zhì)，所述攪拌軸的上端與攪拌電機(jī)傳動(dòng)軸相連，攪拌軸的上部、中部和下部分別設(shè)有攪拌槳葉；所述第一氣體分布器位于反應(yīng)釜內(nèi)下部，通過(guò)進(jìn)氣連接管與氣體進(jìn)口相連，所述氣體吸收裝置通過(guò)排氣連接管與氣體出口相連。
[0013]作為優(yōu)選，所述碳化反應(yīng)釜體的內(nèi)壁上設(shè)置有至少四個(gè)擋板，所述擋板為矩形，四邊均焊接在釜體內(nèi)壁上。
[0014]作為優(yōu)選，設(shè)于攪拌軸上部的上層攪拌槳葉為消泡槳葉，為旋轉(zhuǎn)蛇形柵條式槳葉；設(shè)于攪拌軸中部的中層攪拌槳葉為推進(jìn)式折葉槳葉；設(shè)于攪拌軸下部的下層攪拌槳葉為直葉圓盤渦輪式槳葉；三層攪拌槳葉分層交叉設(shè)置。
[0015]作為優(yōu)選，所述碳化反應(yīng)爸內(nèi)的第一氣體分布器為氣泡石。
[0016]作為優(yōu)選，所述氣泡石呈圓盤狀，表面及側(cè)壁開有微細(xì)孔。
[0017]作為優(yōu)選，所述氣體吸收裝置包括一個(gè)吸氣瓶或兩個(gè)以上串聯(lián)的吸氣瓶。
[0018]作為優(yōu)選，所述吸氣瓶?jī)?nèi)部下方設(shè)有第二氣體分布器，所述第二氣體分布器與吸氣瓶的進(jìn)氣管相連。
[0019]作為優(yōu)選，所述第二氣體分布器為圓盤狀氣泡石，其表面及側(cè)壁開有微細(xì)孔。
[0020]本實(shí)用新型的反應(yīng)裝置結(jié)構(gòu)合理，在攪拌軸的上部、中部和下部分別設(shè)攪拌槳葉，其中上層攪拌槳葉可將碳化反應(yīng)中產(chǎn)生的泡沫及氣泡擊碎，中層攪拌槳葉為徑向流動(dòng)，可以防止死角的形成，促進(jìn)反應(yīng)的傳熱，下層攪拌槳葉可分散氣體，有效防止了氣體短路。氣體分布器設(shè)置在碳化反應(yīng)釜下部，在反應(yīng)過(guò)程中，對(duì)底部的混合物進(jìn)行鼓泡，保證在攪拌槳攪拌死角處能讓碳化反應(yīng)釜內(nèi)物質(zhì)充分混合，能有效提高產(chǎn)品質(zhì)量。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的攪拌槳葉、擋板及氣體分布器相互結(jié)合，大大增強(qiáng)了氣液傳質(zhì)效率，提高了氣體的利用率，促成納米碳酸鋇晶核生成的均一化和顆粒形成的微細(xì)化。并且通過(guò)氣體吸收裝置對(duì)尾氣進(jìn)行吸收，在實(shí)驗(yàn)室制備碳酸鋇的時(shí)，避免人體接觸硫化氫等有毒氣體。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖中:1攪拌電機(jī)，2液體進(jìn)料口，3上層攪拌槳葉，4攪拌軸，5夾層，6中層攪拌槳葉，7擋板，8下層攪拌槳葉，9第一氣體分布器，10液體出料口，11碳化反應(yīng)釜，12進(jìn)氣連接管，13氣體進(jìn)口，14氣體出口，15排氣連接管，16磨口玻璃塞，17進(jìn)氣管，18出氣管，19吸氣瓶(氣體吸收瓶)，20第二氣體分布器。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0024]如圖1所示，本實(shí)用新型實(shí)施例公開的一種納米碳酸鋇碳化反應(yīng)裝置，包括碳化反應(yīng)釜11、攪拌軸4和攪拌電機(jī)1、第一氣體分布器9和氣體吸收裝置。碳化反應(yīng)釜11頂部設(shè)置有液體進(jìn)料口 2、氣體進(jìn)口 13和氣體出口 14，反應(yīng)釜11內(nèi)側(cè)邊壁處設(shè)置有擋板7，液體出料口 10設(shè)置在反應(yīng)釜11體底部。攪拌電機(jī)I的傳動(dòng)軸與攪拌軸4的上端相連，攪拌軸4的上部、中部和下部分別設(shè)有攪拌槳葉，攪拌槳葉水平安裝在攪拌軸4上。第一氣體分布器9設(shè)置在反應(yīng)釜11內(nèi)的下部，與氣體進(jìn)口 13通過(guò)進(jìn)氣連接管12相連，具有較好的氣體分散效果。碳化反應(yīng)釜11釜體外壁設(shè)有夾層5，夾層5與反應(yīng)釜11釜體外壁形成空腔，空腔內(nèi)通入傳熱介質(zhì)，可以通熱水、蒸汽或?qū)嵊停峁┨蓟磻?yīng)器所需熱量。碳化反應(yīng)釜?dú)怏w出口 14通過(guò)排氣連接管15與氣體吸收裝置19相連，吸收碳化尾氣中的硫化氫氣體。
[0025]碳化反應(yīng)釜11體的內(nèi)壁上設(shè)置有至少四個(gè)擋板7，擋板7為矩形，四邊均焊接在釜體內(nèi)壁上。上層攪拌槳葉3為消泡槳葉，為旋轉(zhuǎn)蛇形柵條式槳葉，將碳化反應(yīng)中產(chǎn)生的泡沫擊碎。中層攪拌槳葉6為推進(jìn)式折葉槳葉，為徑向流動(dòng)，可以防止死角的形成，促進(jìn)反應(yīng)的傳熱。下層攪拌槳葉8為直葉圓盤渦輪式槳葉，由一個(gè)居于中心的圓盤和六片在圓盤周圍等距離分布的垂直槳葉組成，具有強(qiáng)剪切特點(diǎn)，高轉(zhuǎn)速下可分散氣體，圓盤可以防止氣體短路。由于直葉圓盤渦輪式槳葉有效防止了氣體短路，從而增加氣體在溶液中的停留時(shí)間，達(dá)到增強(qiáng)氣-液傳質(zhì)的目的。上、中、下三層攪拌槳葉分層交叉設(shè)置。
[0026]碳化反應(yīng)涉及氣-液-固三相，氣液接觸面的大小直接影響碳化速率。氣體氣泡大小與氣體分布器形式及氣泡分散劑種類密切相關(guān)，減小氣體氣泡直徑可增大氣-液接觸面，促進(jìn)碳化反應(yīng)的進(jìn)行和納米碳酸鋇的形成。本實(shí)施例的第一氣體分布器9采用市售的氣泡石，呈圓盤狀，表面及側(cè)壁開有微細(xì)孔，孔徑0.1-0.5_，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有利于氣體分散成微細(xì)氣泡，可以增大氣-液接觸面積、強(qiáng)化碳化過(guò)程中的氣-液傳質(zhì)，使得氣體分布均勻、氣泡微細(xì)，能合成粒徑小且分布范圍窄的納米碳酸鋇。
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