本发明涉及化工生产，特别是一种双循环双效制备白炭黑碳化装置及方法。
背景技术：
1、目前，我国大多还是利用强酸（硫酸为主、盐酸）的传统沉淀法生产白炭黑，但是强酸对设备腐蚀严重，且生产中大量排出硫酸盐，污染严重、环保压力大，利用二氧化碳与水玻璃为原料进行的碳化法生产，是介于气相法与沉淀法之间的一种方法，消除了强酸对设备腐蚀，消除了硫酸盐的排放，克服许多强酸沉淀法生产白炭黑的缺点，但现有碳化法通常是在水热碳化罐或者鼓泡碳化塔中进行，碳化法属于液膜控制的气-液-固三相反应体系，由于水玻璃具有溶液和胶体的双重性质，二氧化碳与水玻璃在气-液两相之间的传质阻力大，在一定程度上限制了反应的进行，不同反应器、不同通气方式甚至不同搅拌方式都会对白炭黑产品产生影响，需充分进行气液接触，才能提高反应效率，但水玻璃除具有溶液性质外，还兼有胶体性质，生产过程中二氧化碳气体难以深入渗透水玻璃内部接触，造成反应效率低，耗时长。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明的目的是提供一种双循环双效制备白炭黑碳化装置及方法，提高反应效率，缩短反应时间，提高白炭黑产品品质。
2、本发明采用以下方案实现：一种双循环双效制备白炭黑碳化装置，包括碳化罐，碳化罐顶部设有二氧化碳进气口、二氧化碳出气口和进料口，碳化罐底部设有出料口；所述进料口通过第一三通管分别连接有水玻璃进料管和文丘里喷射器出口端，所述文丘里喷射器主入口通过浆料循环管与所述出料口相连接，文丘里喷射器侧入口通过二氧化碳循环管与二氧化碳出气口相连接，所述浆料循环管上设有浆料循环泵，所述二氧化碳循环管上设有二氧化碳循环泵；所述碳化罐内部侧部设有若干超声波振子和微波辐射头。
3、进一步的，所述出料口还通过出料管连接有出料泵，出料口通过第二三通管与出料管和浆料循环管相连接。
4、进一步的，所述碳化罐顶部还安装有二氧化碳浓度传感器、压力传感器、释压阀、液位传感器、测温传感器；浆料循环管靠近第二三通管一端连接有在线ph传感器。
5、进一步的，所述二氧化碳进气口安装有进气电磁阀，二氧化碳出气口安装有抽气电磁阀，第一三通管与水玻璃进料管相连接端安装有进料电磁阀，第一三通管与文丘里喷射器相连接端安装有循环进料电磁阀；第二三通管与出料管相连接端安装有出料电磁阀，第二三通管与浆料循环管相连接端安装有循环出料电磁阀。
6、进一步的，所述超声波振子和微波辐射头在竖直方向上为间隔交错的层级分布，每层超声波振子和微波辐射头均有若干个并沿周向均布；所有超声波振子与碳化罐外的超声波发生器电性并联连接，所有微波辐射头与碳化罐外的微波发生器电性并联连接。
7、本发明另一技术方案：一种双循环双效制备白炭黑的方法，采用如上所述的双循环双效制备白炭黑碳化装置，包括以下步骤：
8、（1）开启进料电磁阀，往碳化罐内加入原料水玻璃，当液位传感器9检测到达到设定液位值后关闭进水玻璃电磁阀；
9、（2）开启超声波发生器和微波发生器；
10、（3）当测温传感器检测到碳化罐内温度达到设定值时，开启二氧化碳气体进气电磁阀，往碳化罐内加入高纯二氧化碳气体，当压力传感器检测达到设定压力值，关闭进气电磁阀；
11、（4）依次开启循环进料电磁阀、循环出料电磁阀、浆料循环泵，进行浆料的罐内、外循环；然后依次开启抽气电磁阀、二氧化碳循环泵，进行二氧化碳气体的罐内、外循环；碳化罐内不断溢出的混合气体，由二氧化碳循环泵抽出，与循环的浆料通过文丘里喷射器剧烈混合后喷射入碳化罐内并不断循环；
12、（5）当二氧化碳浓度传感器监测到罐内二氧化碳浓度降低到下限设置值时，开启进气电磁阀，补充高纯二氧化碳气体，达到二氧化碳浓度上限设置值时关闭进气电磁阀，始终保持罐内二氧化碳气体浓度在设置范围；
13、（6）当压力传感器监测到罐内压力达到设置值上限时，开启释压阀，泄压至压力设置下限时，关闭释压阀，始终保持罐内压力在设置范围；
14、（7）当测温传感器检测到罐内温度达到设置上限值时，关闭微波发生器，当温度低于设置下限值时，再次开启微波发生器，始终保持温度在设置范围；
15、（8）当在线ph传感器检测到浆料ph值达到设定值，并在设定时间保持不变化时，依次关闭二氧化碳循环泵、抽气电磁阀、循环出料电磁阀、浆料循环泵、循环进料电磁阀、微波发生器、超声波发生器；
16、（9）开启出料电磁阀、出料泵，将碳化罐内反应完成的浆料打至下一工序进行浆料压滤洗和碳酸钠的回收；出料完毕后，依次关闭出料电磁阀、出料泵，准备下一生产周期的生产。
17、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明双循环双效制备白炭黑碳化装置浆料与二氧化碳一起形成双循环剧烈混合接触，在碳化罐内、外，二氧化碳气体都与浆料进行充分接触，高效反应；并且通过对罐内浆料进行的高能微波辐射和超声波分子振荡双重作用，结合双循环，极大提高二氧化碳与水玻璃的反应效率，缩短反应时间，提高白炭黑产品品质。
18、为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本发明作进一步详细说明。
1.一种双循环双效制备白炭黑碳化装置，其特征在于：包括碳化罐，碳化罐顶部设有二氧化碳进气口、二氧化碳出气口和进料口，碳化罐底部设有出料口；所述进料口通过第一三通管分别连接有水玻璃进料管和文丘里喷射器出口端，所述文丘里喷射器主入口通过浆料循环管与所述出料口相连接，文丘里喷射器侧入口通过二氧化碳循环管与二氧化碳出气口相连接，所述浆料循环管上设有浆料循环泵，所述二氧化碳循环管上设有二氧化碳循环泵；所述碳化罐内部侧部设有若干超声波振子和微波辐射头。
2.根据权利要求1所述的双循环双效制备白炭黑碳化装置，其特征在于：所述出料口还通过出料管连接有出料泵，出料口通过第二三通管与出料管和浆料循环管相连接。
3.根据权利要求2所述的双循环双效制备白炭黑碳化装置，其特征在于：所述碳化罐顶部还安装有二氧化碳浓度传感器、压力传感器、释压阀、液位传感器、测温传感器；浆料循环管靠近第二三通管一端连接有在线ph传感器。
4.根据权利要求3所述的双循环双效制备白炭黑碳化装置，其特征在于：所述二氧化碳进气口安装有进气电磁阀，二氧化碳出气口安装有抽气电磁阀，第一三通管与水玻璃进料管相连接端安装有进料电磁阀，第一三通管与文丘里喷射器相连接端安装有循环进料电磁阀；第二三通管与出料管相连接端安装有出料电磁阀，第二三通管与浆料循环管相连接端安装有循环出料电磁阀。
5.根据权利要求4所述的双循环双效制备白炭黑碳化装置，其特征在于：所述超声波振子和微波辐射头在竖直方向上为间隔交错的层级分布，每层超声波振子和微波辐射头均有若干个并沿周向均布；所有超声波振子与碳化罐外的超声波发生器电性并联连接，所有微波辐射头与碳化罐外的微波发生器电性并联连接。
6.一种双循环双效制备白炭黑的方法，采用如权利要求5所述的双循环双效制备白炭黑碳化装置，其特征在于：包括以下步骤：
