專利名稱：制取碳酸氫鈉的碳化塔的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種聯(lián)堿法制取碳酸氫鈉所使用的碳化析出設備，特別是涉及一種制取碳酸氫鈉的碳化塔。
二背景技術：
傳統(tǒng)的重堿制造方法有氨堿法和聯(lián)堿法，這些方法都有使碳化供給液與CO2氣反應析出重堿的工序，以往都使用稱為索爾維碳化塔(SolvayCarbonator)的設備和以該塔制取重堿的工藝過程，這種塔結構復雜，上部為多個笠帽，下部設置多個冷卻水箱，以冷卻重堿晶漿移走重堿析出過程的反應熱；用這種塔制取重堿時，要求碳化供給液和塔中上部反應液的溫度較高(40--65℃)，CO2氣的吸收效率低；由于重堿極易在冷卻水管外壁上生成疤垢，生產(chǎn)中必須準備兩個或多個塔編組作業(yè)，交替輪作清洗，這就增加了設備投資和運行、維修費用；因為重堿在冷卻水管上結疤的緣故，使得塔的操作變得特別復雜，需要頻繁地調(diào)節(jié)冷卻水量和有精確的溫度控制系統(tǒng)；用該塔也難以制得操作性能良好的粒徑大的重堿顆粒。
中國專利(授權公告號為CN1027750C，專利號為91106256.4)公開了一種聯(lián)堿法不冷式碳化制取重堿的設備，被稱為C式塔的碳化塔，該碳化塔有多個反應區(qū)段和一個尾氣吸收段，各段反應區(qū)內(nèi)裝有內(nèi)循環(huán)管和置于其下端的廣口朝下的噴嘴，使反應區(qū)中的氣固液三相在循環(huán)管內(nèi)外形成大量的循環(huán)，各反應區(qū)段之間用一個球形封頭隔開，相鄰兩個反應區(qū)段內(nèi)的氣液分別由設在塔外的導管連通，以避免各段反應區(qū)內(nèi)的反應物料返混；各段反應區(qū)內(nèi)的反應液和末段反應區(qū)內(nèi)的取出液輸出管設在各反應區(qū)的中部，該反應液輸出管和尾氣吸收段上部空間有連通管，以排出反應液中夾帶的氣體，保證管路暢通；各反應區(qū)段的氣體導入管是伸入塔內(nèi)，球形封頭間隔件和球形封頭塔底上方的廣口朝下的錐形擴大口，有利于氣體分散，氣體能把沉降到間隔件或塔底的重堿結晶顆粒沖起流化。該塔減少二次晶核的發(fā)生量，可以制得質(zhì)量好的重堿結晶，而且解決了長期以來聯(lián)堿法生產(chǎn)中塔內(nèi)結疤易堵，需要備用塔或備用外冷卻器進行頻繁的倒換輪作清洗的技術難題，但是，各段反應區(qū)中部的反應液輸出管和尾氣吸收段上部空間連通的設計，使臨近末段反應區(qū)輸出的反應液中未被吸收和溶解的二氧化碳氣體順連通管進入塔頂，造成塔頂排出的尾氣中二氧化碳濃度增高，這不僅浪費了二氧化碳原料，而且在用合成氨生產(chǎn)的變換氣碳化制取重堿時，因為二氧化碳的濃度超標而難以進行生產(chǎn)；另外，各反應區(qū)段的反應液和塔底的取出液均從中部導出，在循環(huán)過程中沉降到間隔件和塔底的重堿結晶顆粒，依靠錐形擴大口進入的二氧化碳氣體沖起流化的結構，在生產(chǎn)負荷低、二氧化碳氣體量小，或者進氣量波動時容易造成重堿結晶顆粒在球形間隔件和球形塔底上沉積，導致進氣困難，縮短了作業(yè)周期，只能運行一個月左右，增加清洗次數(shù)和產(chǎn)品損失，碳化塔作業(yè)周期短的缺陷依然存在。
三.實用新型的內(nèi)容本實用新型的目的克服現(xiàn)有技術的缺陷，提供一種結構簡單、能夠避免各反應區(qū)段底部重堿結晶堆積、適用于多種原料二氧化碳氣碳化制堿的制取碳酸氫鈉的碳化塔。
本實用新型的技術方案一種制取碳酸氫鈉的碳化塔，含有塔體，塔體內(nèi)從上向下分別設置有一個尾氣吸收段和一定數(shù)量的反應區(qū)段，其中，各反應區(qū)段內(nèi)均設置有傘形噴嘴和中心管，上下相鄰的兩個反應區(qū)段之間設置有間隔件，并且，下方的反應區(qū)段的上部通過塔體外的氣體導管與相鄰上方的反應區(qū)段的下部連通，最下方的反應區(qū)段的下部設置有CO2入口，最上端的反應區(qū)段的頂部與尾氣吸收段的下部連通，尾氣吸收段上部設置有尾氣出口和碳化供給液入口，從上向下，每一個反應區(qū)段下部的間隔件的底部設置有反應液輸出管，該反應液輸出管的另一端通過塔體外的液體導管與相鄰下方的反應區(qū)段的中部連通，最下方的反應區(qū)段的底部設置有取出液輸出管。
所述反應區(qū)段的中部設置有反應液輔助輸出管，該反應液輔助輸出管與連通管連通，所述連通管的上端與本反應區(qū)段上部空間直接連通或與本反應區(qū)段上部塔體外的氣體導管連通，所述連通管的下端與相鄰下方的反應區(qū)段的中部連通。
所述每一反應區(qū)段的下部均設置有底端開口的錐形氣盆，所述CO2入口位于所述塔體內(nèi)壁的切線方向。
所述間隔件為凸面向下的碟形封頭。
所述反應區(qū)段為兩個，或為三個，或為四個，或為五個，或為六個，或為六個以上。
本實用新型的有益效果1.本實用新型重堿結晶質(zhì)量好，其結晶顆粒大(平均顆粒直徑大于120μm)，且粒度均勻，過濾和洗滌性能好，可用離心機分離重堿晶漿，濾餅水分低(不大于10％)，顯著降低煅燒工序的能耗，并且改善煅燒操作條件，而且成品質(zhì)量好，鹽分低(小于0.5％)，松密度可達到600kg/m3，具有良好的包裝和使用性能。
2.本實用新型不設置任何形式的冷卻器，可以顯著節(jié)省設備投資，節(jié)約企業(yè)的成本。
3.本實用新型塔體結構簡單，不易結疤，反應區(qū)段不容易造成結晶堆積，制堿作業(yè)周期長，大型塔可達到6個月，大大降低清洗次數(shù)和產(chǎn)品損失，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。
4.本實用新型尾氣中二氧化碳濃度低，變換氣加壓碳化制堿時小于0.2％，原料二氧化碳利用率高，適用于多種原料二氧化碳氣碳化制取重堿的工藝過程。
5.本實用新型適用于現(xiàn)有聯(lián)堿法生產(chǎn)重堿設備的改造，設備的投資更少，見效更快。它是聯(lián)堿法制取碳酸氫鈉的生產(chǎn)工藝中在18-45℃下，進行一步碳化析出重堿的優(yōu)選設備。
四.

附圖為制取碳酸氫鈉的碳化塔的結構示意圖五.具體實施方式
實施例一參見附圖，圖中制取碳酸氫鈉的碳化塔的塔體內(nèi)從上向下分別設置有一個尾氣吸收段15和三個反應區(qū)段10、6、3，其中，各反應區(qū)段內(nèi)均設置有傘形噴嘴23和中心管22，上下相鄰的兩個反應區(qū)段之間設置有間隔件17、19、25，并且，下方的反應區(qū)段的上部通過塔體外的氣體導管4、8、12與相鄰上方的反應區(qū)段的下部連通，最下方的反應區(qū)段3的下部設置有CO2入口1，最上端的反應區(qū)段10的頂部與尾氣吸收段15的下部連通，尾氣吸收段15上部設置有尾氣出口14和碳化供給液入口13，從上向下，每一個反應區(qū)段下部的間隔件17、19的底部設置有反應液輸出管，該反應液輸出管的另一端通過塔體外的液體導管18、21與相鄰下方的反應區(qū)段的中部連通，最下方的反應區(qū)段3的底部設置有取出液輸出管26。
反應區(qū)段6、10的中部設置有反應液輔助輸出管，該反應液輔助輸出管分別通過連通管7、11與本反應區(qū)段上部的塔體外的氣體導管8、12連通(反應液輔助輸出管也可以分別通過連通管與本反應區(qū)段上部空間直接連通)，該反應液輔助輸出管分別通過連通管5、9與相鄰下方的反應區(qū)段的中部連通。
反應區(qū)段10、6、3的下部均設置有底端開口的錐形氣盆24，所述CO2入口1位于所述塔體內(nèi)壁的切線方向。間隔件17、19、25為凸面向下的碟形封頭。
工作過程碳化供給液(聯(lián)堿法不冷碳化過程的供給液稱為半母液I)從碳化供給液入口13進入碳化塔(稱為D式塔)的尾氣吸收段15，回收和凈化第一反應區(qū)段10來的氣體中的二氧化碳，然后經(jīng)過降液管16進入第一反應區(qū)段10的反應液中，進行吸收二氧化碳、碳酸化反應和重堿結晶過程，包括晶核的析出和結晶的成長過程，該區(qū)段的反應液分別由間隔件17底部設置的反應液輸出管及液體導管18、中部反應液輔助輸出管及連通管9進入第二反應區(qū)段6，繼續(xù)進行吸收二氧化碳、碳酸化反應和重堿結晶過程，該區(qū)段的反應液分別由間隔件19底部設置的反應液輸出管及液體導管21、中部反應液輔助輸出管及連通管5進入第三反應區(qū)段3，繼續(xù)進行吸收二氧化碳、碳酸化反應和重堿結晶過程，最后的反應液由間隔件25下部設置的取出液輸出管26和中部的反應液輔助管2取出。含有二氧化碳的原料氣由二氧化碳入口1(二根按照對徑切線進入安裝的導管)進入第三反應區(qū)段3的下部，經(jīng)過氣盆24后被噴嘴23收集，經(jīng)過壓縮噴射進入中心管22，在其中二氧化碳氣體與反應液混合，且在混合過程中被吸收，并且依靠氣升作用帶動反應液在中心管22內(nèi)外循環(huán)，改善碳酸化反應和重堿結晶過程，離開中心管22的氣、固、液三相混合物被分離帽20分離，氣體經(jīng)過氣體導管4進入第二反應區(qū)段6，繼續(xù)進行被收集、壓縮、噴射混合和氣升的循環(huán)過程，原料氣中的二氧化碳被進一步吸收，第二反應區(qū)段6分離出的氣體經(jīng)過氣體導管8進入第一反應區(qū)段10，在其中氣體中的二氧化碳被溫度和碳化度更低以及吸收性能更強的反應液所吸收，使二氧化碳含量很少的氣體經(jīng)過氣體導管12進入尾氣吸收段15，再用半母液I回收和凈化，最后從塔頂?shù)奈矚獬隹谂懦?。碳化過程中沉降到間隔件17、19和25的重堿結晶顆粒，分別由反應液輸出管經(jīng)過液體導管18、21送到下一反應區(qū)段，最后由間隔件25下部設置的取出液輸出管26和中部的反應液輔助管2取出。反應液輔助輸出管排出的氣體分別由連通管7、11再分別經(jīng)過氣體導管8、12進入上一個反應區(qū)段和尾氣吸收段15，其中的二氧化碳組分被有效的吸收和凈化。
本實施例中塔徑為4.6米，塔高為36.2米，尾氣吸收段15內(nèi)設置2塊笠帽式塔板和10塊篩板(圖中未畫出)，由碳鋼制造，塔重為228.4噸，用1.6Mpa合成氨生產(chǎn)的變換氣加壓碳化制取重堿，與三聚氰氨聯(lián)產(chǎn)，進塔半母液I溫度為21℃，組分FNH32.61mol/l；CNH33.09mol/l；TCl5.52mol/l；CO21.18mol/l；變換氣流量為18000m3/h，CO227.1％，取出液溫度40℃，CNH34.19mol/l；制的重堿結晶顆粒的平均粒徑為130μm，其形狀多為球形和圓柱形，用帶式過濾機過濾，純堿鹽分為0.45％，碳化塔作業(yè)周期為6個月，尾氣二氧化碳含量為0.2％。
實施例二本實施例與實施例一基本相同，相同之處不重述，不同之處在于制取碳酸氫鈉的碳化塔的塔體內(nèi)從上向下分別設置有一個尾氣吸收段和兩個反應區(qū)段，塔徑為4.0米，塔高為30米，尾氣吸收段內(nèi)設置8塊笠帽式塔板，由碳鋼制造，塔重為68.5噸，用合成氨生產(chǎn)的脫碳弛放氣和煅燒爐氣的混合氣碳化制取重堿，氣體壓力為0.4Mpa，二氧化碳濃度90.2％，進塔半母液I溫度為20℃，組分FNH32.58mol/l；CNH32.96mol/l；TCl5.53mol/l；CO21.13mol/l；氣體流量為4500m3/h，取出液溫度38.5℃，CNH34.02mol/l；制得重堿結晶顆粒的平均粒徑為150μm，其形狀多為球形、橢球形和圓柱形，離心機分離后，重堿水分為10％，鹽分為0.4％，碳化塔作業(yè)周期為4個月，尾氣二氧化碳含量為4.5％。
改變反應區(qū)段的數(shù)量，比如采用四個、五個、六個或六個以上，能夠組成多個實施例，均為本實用新型的常見變化范圍，在此不一一詳述。
權利要求1.一種制取碳酸氫鈉的碳化塔，含有塔體，塔體內(nèi)從上向下分別設置有一個尾氣吸收段和一定數(shù)量的反應區(qū)段，其中，各反應區(qū)段內(nèi)均設置有傘形噴嘴和中心管，上下相鄰的兩個反應區(qū)段之間設置有間隔件，并且，下方的反應區(qū)段的上部通過塔體外的氣體導管與相鄰上方的反應區(qū)段的下部連通，最下方的反應區(qū)段的下部設置有CO2入口，最上端的反應區(qū)段的頂部與尾氣吸收段的下部連通，尾氣吸收段上部設置有尾氣出口和碳化供給液入口，其特征是從上向下，每一個反應區(qū)段下部的間隔件的底部設置有反應液輸出管，該反應液輸出管的另一端通過塔體外的液體導管與相鄰下方的反應區(qū)段的中部連通，最下方的反應區(qū)段的底部設置有取出液輸出管。
2.根據(jù)權利要求1所述的制取碳酸氫鈉的碳化塔，其特征是所述反應區(qū)段的中部設置有反應液輔助輸出管，該反應液輔助輸出管與連通管連通，所述連通管的上端與本反應區(qū)段上部空間直接連通或與本反應區(qū)段上部塔體外的氣體導管連通，所述連通管的下端與相鄰下方的反應區(qū)段的中部連通。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的制取碳酸氫鈉的碳化塔，其特征是所述每一反應區(qū)段的下部均設置有底端開口的錐形氣盆，所述CO2入口位于所述塔體內(nèi)壁的切線方向。
4.根據(jù)權利要求1所述的制取碳酸氫鈉的碳化塔，其特征是所述間隔件為凸面向下的碟形封頭。
5.根據(jù)權利要求1所述的制取碳酸氫鈉的碳化塔，其特征是所述反應區(qū)段為兩個，或為三個，或為四個，或為五個，或為六個，或為六個以上。
專利摘要本實用新型公開了一種制取碳酸氫鈉的碳化塔，其塔體內(nèi)分別設置有尾氣吸收段和反應區(qū)段，各反應區(qū)段內(nèi)均設置有傘形噴嘴和中心管，上下相鄰的兩個反應區(qū)段之間設置有間隔件，并通過塔體外的氣體導管相互連通，塔下部設置有CO
文檔編號C01D7/00GK2868987SQ20062003109
公開日2007年2月14日 申請日期2006年8月14日 優(yōu)先權日2006年8月14日
發(fā)明者王全, 張合營, 張平安 申請人:河南金山化工有限責任公司, 王全