一種用于小蘇打生產的碳化塔的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于小蘇打生產的碳化塔，包括塔體，在所述塔體內沿其軸向設置有若干以液相為連續相的低開孔率且帶降液管的篩板塔板，所述篩板塔板的開孔率為0.5～2.5%，在所述塔體下部設置有塔內或塔外管式冷卻機構，所述碳化塔用于小蘇打的生產中。本實用新型通過采用以液相為連續相、低開孔率帶降液管的高效篩板塔用于小蘇打的生產，代替了傳統的菌帽塔板，大大提高了塔的吸收效率，使碳化塔尾氣CO2濃度降低，從而降低了原料CO2的消耗量，并減少了原料氣壓縮能耗；而且采用的冷卻機構能夠大大提高冷卻效率，塔內結疤減輕，塔的作業周期大幅提高，顯著降低建設周期和運行成本。
【專利說明】—種用于小蘇打生產的碳化塔

【技術領域】
[0001]本實用新型屬于化工【技術領域】，特別涉及一種用于小蘇打生產的碳化塔。

【背景技術】
[0002]小蘇打生產中碳化塔是核心設備。目前國內外小蘇打生產的碳化塔一般都采用菌帽塔板，反應熱的移去多數工廠都采用夾套冷卻，有的無冷卻結構，靠塔體散熱自然冷卻，少數工廠在塔下部設管式冷卻水箱。目前小蘇打碳化塔的主要缺點是吸收效率低和冷卻效果差。由于菌帽塔板存在塔液軸向返混，降低了塔板的吸收效率。通常小蘇打生產用石灰窯的窯氣作為CO2原料，進塔窯氣CO2濃度約為36?40%，小蘇打碳化塔出氣含CO2通常在15?22%，CO2利用率很低。由于CO2利用率低，增加了 CO2消耗，同時增加原料氣壓縮消耗的功率。其次由于采用夾套冷卻或靠塔體散熱自然冷卻，都不能充分移去反應熱和進塔液(80?85°C)的顯熱，即使在塔下設管式冷卻水箱的小蘇打碳化塔，由于冷卻面結疤速度很快，換熱效果也很差，其結果是出塔溫度高，Na2CO3轉化為NaHCO3的轉化率低，同時影響CO2的吸收。Na2CO3R化率低，會增加進塔堿液的消耗量。此外，由于夾套冷卻和塔體散熱冷卻結構，只能移去很少熱量，因此這種結構只適用于小型塔，不能大型化。目前國內生產能力稍大的小蘇打工廠，都設置多臺直徑很小的碳化塔，這樣增加了建設投資和占地面積，也不利于操作和管理。因此開發吸收效率高、冷卻效果好的小蘇打碳化塔是目前提高小蘇打生產技術水平的重要課題。
實用新型內容
[0003]本實用新型的發明目的在于:針對上述存在的問題，提供一種吸收效率高、冷卻效果好、操作周期長的用于小蘇打生產的碳化塔。
[0004]本實用新型的技術方案是這樣實現的:一種用于小蘇打生產的碳化塔，包括塔體，在所述塔體上部分別設置有進液口和出氣口，在所述塔體下部分別設置有進氣口和出液口，其特征在于:在所述塔體內沿其軸向設置有若干以液相為連續相的低開孔率且帶降液管的篩板塔板，所述篩板塔板的開孔率為0.5?2.5%，在所述塔體下部設置有塔內或塔外管式冷卻機構，所述碳化塔用于小蘇打的生產中。
[0005]本實用新型所述的用于小蘇打生產的碳化塔，其若干帶降液管的篩板塔板沿塔體軸向等間距分布，相鄰篩板塔板上的降液管以塔體的軸心為中心對稱分布。
[0006]本實用新型所述的用于小蘇打生產的碳化塔，其在所述塔體下部采用塔內管式冷卻機構，所述塔內管式冷卻機構包括沿塔體軸向布置的至少兩組管式冷卻器，每個管式冷卻器沿塔體徑向設置且貫穿塔體，相鄰兩組管式冷卻器之間通過彎管連通。
[0007]本實用新型所述的用于小蘇打生產的碳化塔，其在所述塔體內、相鄰兩組管式冷卻器之間設置有帶降液管的篩板塔板。
[0008]本實用新型所述的用于小蘇打生產的碳化塔，其在所述塔體下部采用塔外管式冷卻機構，所述塔外管式冷卻機構包括管式冷卻罐，所述管式冷卻罐的頂部和底部分別通過管道與塔體連通形成自然循環冷卻結構。
[0009]本實用新型所述的用于小蘇打生產的碳化塔，其在所述塔體內、與管式冷卻罐形成自然循環冷卻段中的篩板塔板上的降液管設置在其對應篩板塔板的軸心處。
[0010]本實用新型通過采用以液相為連續相、低開孔率帶降液管的高效篩板塔用于小蘇打的生產，代替了傳統的菌帽塔板，大大提高了塔的吸收效率，使碳化塔尾氣CO2濃度從15?22%降低至10?15%，從而降低了原料CO2的消耗量，并減少了原料氣壓縮能耗，此外，由于吸收效率提高，碳化完成液更接近反應平衡點，碳化完成液的轉化率有所提高，可以減少進塔液的用量；而且采用的冷卻機構能夠大大提高冷卻效率，塔內結疤減輕，塔的作業周期大幅提高，顯著降低建設周期和運行成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本實用新型實施例1的結構示意圖。
[0012]圖2是本實用新型實施例2的結構示意圖。
[0013]圖中標記:1為塔體，2為進液口，3為出氣口，4為進氣口，5為出液口，6為降液管，7為篩板塔板，8為管式冷卻器，9為彎管，10為管式冷卻罐。

【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖，對本實用新型作詳細的說明。
[0015]為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0016]實施例1:如圖1所示，一種用于小蘇打生產的碳化塔，包括塔體1，在所述塔體I上部分別設置有進液口 2和出氣口 3，在所述塔體I下部分別設置有進氣口 4和出液口 5。
[0017]在所述塔體I內沿其軸向設置有若干以液相為連續相的低開孔率且帶降液管6的篩板塔板7，該塔板當篩孔內氣速達到一定值后再塔板下面會形成一個氣墊層，從而阻止了塔液的軸向返混，提高了塔的吸收效率；其中，若干帶降液管6的篩板塔板7沿塔體I軸向等間距分布，相鄰篩板塔板7上的降液管6以塔體I的軸心為中心對稱分布，所述篩板塔板7的開孔率為0.5?2.5%，在所述塔體I下部設置有塔內管式冷卻機構，所述碳化塔用于小蘇打的生產中。該碳化塔中通過采用以液相為連續相、低開孔率帶降液管的高效篩板塔用于小蘇打生產中，代替了傳統的菌帽塔板，大大提高了塔的吸收效率，使碳化塔尾氣CO2濃度從15?22%降低至10?15%，從而降低了原料CO2的消耗量，并減少了原料氣壓縮能耗，此外，由于吸收效率提高，碳化完成液更接近反應平衡點，碳化完成液的轉化率有所提高，可以減少進塔液的用量；而且采用的冷卻機構能夠大大提高冷卻效率，塔內結疤減輕，塔的作業周期大幅提高，顯著降低建設周期和運行成本。
[0018]其中，所述塔內管式冷卻機構包括沿塔體I軸向布置的五組管式冷卻器8，每個管式冷卻器8沿塔體I徑向設置且貫穿塔體1，相鄰兩組管式冷卻器8之間通過彎管9連通且等間距分布，在所述塔體I內、相鄰兩組管式冷卻器8之間設置有帶降液管6的篩板塔板7。該碳化塔針對目前多數工廠采用夾套冷卻和塔體自然冷卻存在冷卻不充分，取出溫度高，碳化完成液溫度高，Na2CO3R化率低的問題，設計了在塔下部設塔內管式冷卻器，通過控制冷卻強度，大大減輕了冷卻表面結疤速度，提高了冷卻效率，使碳化完成液溫度從通常的75?76°C降低至60?65°C，從而提高了碳化完成液的轉化率。
[0019]本碳化塔根據進塔堿液和進氣CO2氣體具體工藝指標，采用專門的關聯動力學方程式進行塔內部結構計算和設計。根據反應的實際過程，沿塔的縱向分為不同的區域進行工藝計算和塔的水力學計算。塔板的開孔也依據結晶反應成長的機理和過程，采用孔徑規格不同、數量不同和布置方式有別的設計，滿足碳酸化的工藝過程要求，提高反應的傳質、傳熱效率，避免塔板的堵塞，延長塔的作業周期。
[0020]具體實施案例:直徑1.6m,高25m小蘇打碳化塔，內設21塊篩板塔板，塔下部設5個內部冷卻的管式換熱器，冷卻面積120m2，塔生產能力日產75噸小蘇打。尾氣CO2濃度10?12%，取出液溫度60°C，作業周期72小時。
[0021]直徑2m，高25m的小蘇打碳化塔，內設15塊篩板塔板，塔下部設5個內部管式冷卻器，冷卻面積500m2，日產小蘇打130?150噸，尾氣CO2濃度10?12%，取出液溫度60°C，作業周期72小時。
[0022]實施例2:如圖2所示，在所述塔體I下部采用塔外管式冷卻機構，所述塔外管式冷卻機構包括管式冷卻罐10，所述管式冷卻罐10的頂部和底部分別通過管道與塔體I連通形成自然循環冷卻結構，在所述塔體I內、與管式冷卻罐10形成自然循環冷卻段中的篩板塔板7上的降液管6設置在其對應篩板塔板7的軸心處。其他與實施例1相同。
[0023]具體實施案例:一臺原有直徑1.2m的菌帽碳化塔，內設22個菌帽塔板，采用夾套冷卻，冷卻面積為30m2，日產小蘇打約50?60噸。
[0024]后用本實用新型的技術進行改造，將22塊菌帽塔板改為20塊篩板塔板，并在塔外下部新增一臺自然循環管式冷卻器，冷卻器直徑0.Sm，冷卻面積50m2。改造后塔的生產能力不變，但碳化塔尾氣CO2濃度從17?19%降至10?13%，碳化塔完成液溫度從75?76 V降至65?70°C，取出固液比及轉化率均有提高，塔內結疤減輕，塔的作業周期從30小時左右提聞到50小時左右，塔的技術性能得到明顯提升。
[0025]其中，上述兩種冷卻結構同時在小蘇打碳化塔中使用，而且控制好冷卻強度，大大提高冷卻效率，在國內外還是首次。這兩種技術的使用，使小蘇打碳化塔的技術性能有很大的提升。使用該技術后，CO2及堿液消耗量顯著降低，塔的生產能力提高，塔內結疤減輕，塔的作業周期答復提高，顯著降低建設費用和運行費用。
[0026]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種用于小蘇打生產的碳化塔，包括塔體(I)，在所述塔體(I)上部分別設置有進液口(2)和出氣口(3)，在所述塔體(I)下部分別設置有進氣口( 4 )和出液口( 5 )，其特征在于:在所述塔體(I)內沿其軸向設置有若干以液相為連續相的低開孔率且帶降液管(6)的篩板塔板(7)，所述篩板塔板(7)的開孔率為0.5?2.5%，在所述塔體(I)下部設置有塔內或塔外管式冷卻機構，所述碳化塔用于小蘇打的生產中。
2.根據權利要求1所述的用于小蘇打生產的碳化塔，其特征在于:若干帶降液管(6)的篩板塔板(7 )沿塔體(I)軸向等間距分布，相鄰篩板塔板(7 )上的降液管(6 )以塔體(I)的軸心為中心對稱分布。
3.根據權利要求1或2所述的用于小蘇打生產的碳化塔，其特征在于:在所述塔體(I)下部采用塔內管式冷卻機構，所述塔內管式冷卻機構包括沿塔體(I)軸向布置的至少兩組管式冷卻器(8)，每個管式冷卻器(8)沿塔體(I)徑向設置且貫穿塔體(1)，相鄰兩組管式冷卻器(8)之間通過彎管(9)連通。
4.根據權利要求3所述的用于小蘇打生產的碳化塔，其特征在于:在所述塔體(I)內、相鄰兩組管式冷卻器(8)之間設置有帶降液管(6)的篩板塔板(7)。
5.根據權利要求1或2所述的用于小蘇打生產的碳化塔，其特征在于:在所述塔體(I)下部采用塔外管式冷卻機構，所述塔外管式冷卻機構包括管式冷卻罐(10)，所述管式冷卻罐(10 )的頂部和底部分別通過管道與塔體(I)連通形成自然循環冷卻結構。
6.根據權利要求5所述的用于小蘇打生產的碳化塔，其特征在于:在所述塔體(I)內、與管式冷卻罐(10)形成自然循環冷卻段中的篩板塔板(7)上的降液管(6)設置在其對應篩板塔板(7)的軸心處。
【文檔編號】C01D7/00GK204224269SQ201420613793
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年10月23日 優先權日:2014年10月23日
【發明者】周光耀, 胡小翔, 裴宏偉, 廖偉球, 周永華, 李瑞峰, 林士全 申請人:中國成達工程有限公司