PL190703B1 - Urządzenie do ciągłego wytwarzania strącanego węglanu wapniowego - Google Patents

Abstract

1 . Urzadzenie do ciaglego wytwarzania stracanego we- glanu wapniowego posiadajace zbiornik z um ieszczona w nim centralnie rura, której górna krawedz wystaje ponad górna krawedz zbiornika, który posiada podwójny plaszcz, stanowiacy komore chlodzaca, w ypelniona krazacym m e- dium chlodzacym, korzystnie woda, przy czym rura zawiera wat z silnikiem elektrycznym, który jest zam ontowany cen- tralnie na jego górnym koncu i m ieszadlem zamontowanym na jego dolnym koncu, wystajacym ponizej dolnej krawedzi rury, znam ienne tym , ze wal (2) jest drazony i stanowi przewód doprowadzajacy dwutlenek w egla, a silnik elek- tryczny (5) jest zamontowany bezposrednio centralnie w okól walu, ponizej jego górnego konca, przy czym wal przechodzi centralnie przelotowo przez silnik, zas rura (1) stanowi otwarta od góry rure oslonowa, a cale mieszadlo skrzydelkowe (3) znajduje sie ponizej dolnej krawedzi oslonowej rury (1). 2. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, zn am ien ne tym , ze ma rure w lotow a (4), która przechodzi skosnie w dól, poprzez plaszcz (6) i scianke rury (1) w kierunku centralnej osi zbiornika (A ), wprowadzajac zaw iesine wodorotlenku w ap- nia z poprzedniej komory reakcyjnej do wnetrza rury (1). 3. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, zn am ien ne tym , ze ma rure w ylotow a (9), która przechodzi skosnie w dól, poprzez plaszcz (6) w kierunku na zewnatrz od zbiornika (A ), w y- prowadzajac zaw iesine wodorotlenku wapnia z komory reakcyjnej zbiornika (A) do nastepnej komory reakcyjnej. PL PL PL PL

Description

Przedmiotowy wynalazek dotyczy urządzenia do ciągłego wytwarzania strącanego węglanu wapniowego z mleka wapiennego o niskim stężeniu, zwłaszcza w procesie, w którym do mleka wapiennego wprowadzane są gazy spalinowe z zawartością CO2.

Problem techniczny, postawiony przed wynalazkiem dotyczy zapewnienia ciągłej produkcji strącanego węglanu wapniowego przy zastosowaniu technologii przyjaznej dla środowiska, bez wytwarzania odpadów.

Znane są procesy wytwarzania węglanu wapniowego, na przykład opisane w amerykańskim patencie US 4 793 985 oraz w europejskim patencie EP 36 965, które to procesy nie zapewniają ciągłości wytwarzania węglanu wapniowego.

Znane są także urządzenia do mieszania reagentów, zbudowane jako pionowy reaktor·. Przykładem może byc mieszarka pionowa, opisana w publikacji książkowej J. Krakowski i inni pt.: „Maszynoznawstwo chemiczne”, PWT, Warszawa 1960r, str. 356-357 (rys.VII-10). Mieszarka taka posiada pionowy zbiornik z centralną rurą pionową, w której znajduje się wał. Wał jest od góry połączony z napędem, a wewnątrz rury znajduje się urządzenie mieszające, wystające poza rurę, od spodu. Mieszarka jest przeznaczona do mieszania ciał sypkich, doprowadzanych do zbiornika partiami, przez górny wsyp na tarczę obrotową, która odrzuca materiał ku ścianom zbiornika. Z dna materiał dostaje się do urządzenia mieszającego w postaci ślimaka, który podnosi go z powrotem do górnej części zbiornika. Pod zbiornikiem jest umieszczona zasuwa do odbierania materiału. Jak wynika z opisu konstrukcji mieszarki, nie nadaje się ona do pracy z cieczami, które wymagają chłodzenia, a więc nie można stosować tego rodzaju mieszarek do ciągłej produkcji strącanego węglanu wapniowego.

Celem przedmiotowego wynalazku było więc opracowanie urządzenia przystosowanego do pracy jako jedna z szeregu połączonych komór reakcyjnych w procesie ciągłego wytwarzania strącanego węglanu wapniowego, zwłaszcza w procesie, w którym do mleka wapiennego jest wprowadzany dwutlenek węgla w postaci gazów spalinowych.

Urządzenie do ciągłego wytwarzania strącanego węglanu wapniowego, wykonane zgodnie z przedmiotowym wynalazkiem, posiada zbiornik z umieszczoną w nim centralnie

190 703 rurą, której górna krawędź wystaje ponad górną krawędź zbiornika. Zbiornik posiada podwójny płaszcz, stanowiący komorę chłodzącą, wypełnioną krążącym medium chłodzącym, korzystnie wodą. Rura zawiera wał z silnikiem elektrycznym, który jest zamontowany centralnie na jego górnym końcu i mieszadłem, zamontowanym na jego dolnym końcu, wystającym poniżej dolnej krawędzi rury. Urządzenie zgodne z przedmiotowym wynalazkiem charakteryzuje się tym, że wał jest drążony i stanowi przewód doprowadzający dwutlenek węgla, a silnik elektryczny jest zamontowany bezpośrednio centralnie wokół wału, poniżej jego górnego końca. Wał przechodzi centralnie przelotowo przez silnik, zaś rura stanowi otwartą od góry rurę osłonową. Całe mieszadło skrzydełkowe znajduje się poniżej dolnej krawędzi osłonowej rury.

Rura wlotowa w urządzeniu według wynalazku, wprowadzająca zawiesinę wodorotlenku wapnia z poprzedniej komory reakcyjnej do wnętrza rury, przechodzi skośnie w dół, poprzez płaszcz i ściankę rury w kierunku centralnej osi zbiornika. Natomiast rura wylotowa, która wyprowadza zawiesinę wodorotlenku wapnia z komory reakcyjnej zbiornika do następnej komory reakcyjnej, skośnie w dół, poprzez płaszcz 6 w kierunku na zewnątrz od zbiornika.

Urządzenie do ciągłego wytwarzania strącanego węglanu, wykonane zgodnie z wynalazkiem zostanie bliżej objaśnione na podstawie pokazanego na rysunku przykładu jego wykonania.

Pokazane na rysunku urządzenie stanowi jedna z szeregu dowolnej liczby identycznych komór reakcyjnych do ciągłego wprowadzania gazów spalinowych z zawartością CO2, połączonych ze sobą, przy czym wnętrze poprzedniej komory jest rurą wylotową 9 połączone z rurą wlotową 4 prowadzącą do centralnej rury i następnej komory tak, że umożliwia przepływ zawiesiny wodorotlenku wapnia wzdłuż linii bez konieczności różnicowania poziomów pomiędzy poszczególnymi komorami.

Zbiornik A urządzenia ma tak umieszczoną w nim centralnie rurę 1, że jej górna krawędź wystaje ponad górną krawędź zbiornika. Rura 1 zawiera drążony wał 2, na którego górnym końcu bezpośrednio na wale jest zamontowany silnik elektryczny 5, a na jego dolnym końcu jest zamontowane skrzydełkowe mieszadło 3, wystające poniżej dolnej krawędzi rury 1. Zbiornik A jest osłonięty podwójnym płaszczem 6, który stanowi komorę chłodzącą 8, wypełnioną cyrkulującym w niej medium chłodzącym 7, przykładowo wodą. Wprowadzanie zawiesiny wodorotlenku wapnia z poprzedniej komory reakcyjnej do wnętrza rury 1 następuje poprzez rurę wlotową 4, która przechodzi skośnie w dół, poprzez płaszcz 6 i ściankę rury i w kierunku ku centralnej osi zbiornika A. Zawiesina wodorotlenku wapnia z komory reakcyjnej zbiornika A do następnej komory reakcyjnej jest wyprowadzana poprzez rurę wylotową 9, która przechodzi skośnie w dół, poprzez płaszcz 6 zbiornika A w kierunku na zewnątrz zbiornika A.

W procesie produkcji strącanego węglanu wapniowego, podczas wprowadzania odpowiedniej ilości dwutlenku węgla CO2 do tlenku wapniowego CaO powstaje węglan wapniowy CaCO3 w ten sposób, że 56 cząsteczek masy rozdrobnionego tlenku wapniowego CaO; jest „gaszone” i po dodaniu 18 cząsteczek wody powstają 74 cząsteczki masy wodorotlenku wapnia Ca(OH)2. W rezultacie dodania 44 cząsteczek dwutlenku węgla CO 2 otrzymuje się 100 cząsteczek węglanu wapniowego CaCC>3 oraz wodę. Gęstość zawiesiny wodorotlenku wapnia Ca(OH)2 jest uzależniona od pożądanej postaci kryształów i wynosi od 100 do 200 g/l.

Gazy spalinowe wprowadzone do zawiesiny poddaje się wstępnej obróbce. Gazy gorące początkowo prowadzi się przez trójpoziomową zwężkę Venturiego, która ochładza gaz do temperatury 40°C, a w przypadku gazów zawierających dwutlenek siarki SO 2 również go usuwa. W czasie przepływu gazów spalinowych przez komory, jedynie dwutlenek węgla CO2 wchodzi w reakcje z zawiesiną, natomiast pozostała część gazu spalinowego jest uwalniana.

Urządzenie według przedmiotowego wynalazku uczestniczy w procesie ciągłej produkcji strącanego węglanu wapniowego w sposób następujący: po wprowadzeniu wodorotlenku wapniowego Ca(OH)2 poprzez rurę wlotową 4 do pierwszej komory reakcyjnej oraz po uruchomieniu silników elektrycznych 5 w poszczególnych komorach, mieszadło skrzydełkowe 3 w rurze 1 danej komory wytwarza podciśnienie, które nieznacznie podnosi poziom zawiesiny w tej komorze reakcyjnej. Dzięki temu zawiesina przepływa przez rurę wylotową 9 i rurę wlotową 4 następnej komory reakcyjnej. Proces przepływu zawiesiny we wszystkich kolejnych komorach reakcyjnych danego szeregu jest taki sam. Właściwą efektywność procesu osiąga się przy zastosowaniu 10 do 15 komór reakcyjnych.

190 703

W pierwszej komorze reakcyjnej oraz w każdej kolejnej komorze reakcyjnej wprowadzony wodorotlenek wapniowy wchodzi w reakcje z dwutlenkiem węgła CO2 wprowadzonym przez wał 2, wytwarzając stopniowo CaCOs. Mieszadło 3, usytuowane w dolnym końcu wału 2 rozprasza gazy spalinowe i powoduje powstawanie małych bąbelków, które wytwarzają powierzchnię stykową między dwutlenkiem węgla CO2 z gazów spalinowych a zawiesiną wapna. Dwutlenek węgla CO 2 wchodzi w reakcję, a bąbelki unoszą się w kierunku powierzchni. Częściowo wytrącona zawiesina przepływa do następnej komory reakcyjnej, w której opisany proces powtarza się. W przedostatniej komorze znajduje się miernik pH, który kontroluje dopływ świeżej zawiesiny wapna. Wszystkie komory reakcyjne podlegają chłodzeniu. Regulacja temperatury w komorach umożliwia krystalizację węglanu w postaci od kalcytu do aragonitu. Następnie otrzymany węglan poddaje się zagęszczeniu w kilku fazach: wytrącanie, prasowanie na prasach filtracyjnych oraz suszenie. Zawartość barwnika białego mierzona w stosunku do bieli tlenku magnezu MgO (DIN 53145-T2D65) przekroczyła 95%; wielkość kryształów była rzędu mikrometrów.

Urządzenie do ciągłego wytwarzania strącanego węglanu wapniowego, wykonane zgodnie z przedmiotowym wynalazkiem, umożliwia uzyskiwanie kryształów węglanu wapniowego o ściśle określonej postaci i wielkości, przy redukcji zużycia energii w komorach reakcyjnych o 50%. Ponadto prosta konstrukcja umożliwia jego powszechne stosowanie i wytwarzanie w produkcji seryjnej, przy niskich kosztach produkcji i kosztach eksploatacyjnych.

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Urządzenie do ciągłego wytwarzania strącanego węglanu wapniowego posiadające zbiornik z umieszczoną w nim centralnie rurą, której górna krawędź wystaje ponad górną krawędź zbiornika, który posiada podwójny płaszcz, stanowiący komorę chłodzącą, wypełnioną krążącym medium chłodzącym, korzystnie wodą, przy czym rura zawiera wał z silnikiem elektrycznym, który jest zamontowany centralnie na jego górnym końcu i mieszadłem zamontowanym na jego dolnym końcu, wystającym poniżej dolnej krawędzi rury, znamienne tym, że wał (2) jest drążony i stanowi przewód doprowadzający dwutlenek węgla, a silnik elektryczny (5) jest zamontowany bezpośrednio centralnie wokół wału, poniżej jego górnego końca, przy czym wał przechodzi centralnie przelotowo przez silnik, zaś rura (1) stanowi otwartą od góry rurę osłonową, a całe mieszadło skrzydełkowe (3) znajduje się poniżej dolnej krawędzi osłonowej rury (1).
2. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że ma rurę wlotową (4), która przechodzi skośnie w dół, poprzez płaszcz (6) i ściankę rury (1) w kierunku centralnej osi zbiornika (A), wprowadzając zawiesinę wodorotlenku wapnia z poprzedniej komory reakcyjnej do wnętrza rury (1).
3. 3. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że ma rurę wylotową (9), która przechodzi skośnie w dół, poprzez płaszcz (6) w kierunku na zewnątrz od zbiornika (A), wyprowadzając zawiesinę wodorotlenku wapnia z komory reakcyjnej zbiornika (A) do następnej komory reakcyjnej.