專利名稱：高效自然循環(huán)外冷式碳化塔的制作方法
專利說明
一、技術領域本實用新型涉及一種化學工業(yè)中生產(chǎn)碳酸氫鈉的碳化塔。
二背景技術：
申請?zhí)枮?7103005的中國專利公開了一種自然循環(huán)外冷式碳化塔，其結(jié)構(gòu)是塔體外部有一個或多個外冷器與塔體相連組成反應液循環(huán)回路，反應液在塔體和外冷器之間采用自然循環(huán)；塔體內(nèi)裝有一個或多個內(nèi)循環(huán)管，塔體內(nèi)還可以裝設一塊或多塊篩板，一個或多個泡罩，一個或多個笠帽。此種碳化塔相對于強制循環(huán)碳化塔，節(jié)約了設備投資和動力消耗，有利于碳酸氫鈉結(jié)晶的成長，二氧化碳的吸收效率有較大提高，但存在以下不足1、尾氣中二氧化碳的含量仍然偏高，碳酸氫鈉的結(jié)晶粒度仍然偏小；2、塔的連續(xù)作業(yè)周期較短，最長為1個月，若操作有波動時，塔底容易堆堿，連續(xù)作業(yè)時間將縮短到10多天。
三
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型針對現(xiàn)有技術存在的不足，提供一種改進的生產(chǎn)碳酸氫鈉的碳化塔，以進一步提高二氧化碳的利用率和塔單位容積的生產(chǎn)強度，增大碳酸氫鈉的結(jié)晶粒度，延長塔的連續(xù)作業(yè)周期。
本實用新型的技術方案是保留申請?zhí)枮?7103005的中國專利中塔體外部有一個或多個外冷器與塔體相連組成反應液循環(huán)回路、反應液在塔體和外冷器之間采用自然循環(huán)的結(jié)構(gòu)，改進塔體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。塔體內(nèi)從上至下安裝開孔率為0.2～1.2％的低開孔率篩板，低開孔率篩板上設置有溢流孔，相鄰篩板之間相隔有間距。由于篩板的開孔率低，篩板下會形成氣墊層，阻止液體在篩板間軸向反混，使母液僅通過溢流孔向下流動，氣體通過篩孔向上運動，因而可提高二氧化碳的吸收效率。由于二氧化碳吸收效率的提高，縮短了塔體上部吸收區(qū)，擴大了塔體中部和下部結(jié)晶區(qū)，其結(jié)果是碳酸氫鈉結(jié)晶粒度增大，尾氣二氧化碳含量降低，二氧化碳利用率提高，塔單位容積的生產(chǎn)強度提高。
本實用新型還采取了以下技術措施1、安裝在塔體上部吸收區(qū)的低開孔率篩板的溢流孔位于篩板邊緣，相鄰兩篩板的溢流孔相對于塔體的軸線對稱分布，溢流孔中裝配有溢流管；安裝在塔體中部吸收與結(jié)晶區(qū)的低開孔率篩板的溢流孔位于篩板中心部位，溢流孔上方設置有擋液構(gòu)件；安裝在塔體下部吸收、結(jié)晶與冷卻區(qū)的低開孔率篩板為環(huán)形篩板，溢流孔位于篩板中心部位。
2、塔體上部吸收區(qū)及下部吸收、結(jié)晶與冷卻區(qū)的直徑均為D1，塔體中部吸收與結(jié)晶區(qū)的直徑為D2，D2是D1的1.2～1.5倍，形成中部擴大的異徑塔。中部塔體擴大后，結(jié)晶在該區(qū)的停留時間增加，可增大結(jié)晶粒度，同時降低了塔內(nèi)過飽和度峰值，使塔內(nèi)結(jié)疤速度減慢，有利于延長塔的連續(xù)作業(yè)周期。
3、塔體下部吸收、結(jié)晶與冷卻區(qū)設置了采用氣體動力活化晶漿的進氣分布器，該進氣分布器與進氣管連接。進氣分布器由環(huán)形管和導氣管構(gòu)成，環(huán)形管上分布有多個出氣孔，導氣管至少為兩段，各段導氣管的一端與環(huán)形管的內(nèi)環(huán)面連接，另一端與進氣管連接。該技術措施解決了操作波動所造成的塔底堆堿問題，從而保證和延長了塔的作業(yè)周期。
4、塔體中部吸收與結(jié)晶區(qū)設置了循環(huán)管。
本實用新型具有以下有益效果1、提高了二氧化碳的利用率，例如，在塔徑相同的條件下，申請?zhí)枮?7103005的中國專利所公開的“自然循環(huán)外冷式碳化塔”尾氣CO2濃度為4～10％，本實用新型提供的碳化塔尾氣CO2濃度僅為2％。
2、增大了碳酸氫鈉的結(jié)晶粒度，例如，申請?zhí)枮?7103005的中國專利所公開的“自然循環(huán)外冷式碳化塔”，當其塔徑為2.2米和2.5米時，碳酸氫鈉結(jié)晶的平均粒徑為110μm，本實用新型提供的碳化塔，當其塔徑為2.2米和2.8米時，碳酸氫鈉結(jié)晶的平均粒徑為120～140μm。
3、提高了塔的生產(chǎn)強度，例如，申請?zhí)枮?7103005的中國專利所公開的“自然循環(huán)外冷式碳化塔”，當其塔徑為2.2米和2.5米時，單位容積產(chǎn)量分別為0.7噸/日·米3和0.66噸/日·米3，本實用新型提供的碳化塔，當其塔徑為2.2米和2.8米時，單位容積產(chǎn)量分別為0.86噸/日·米3和0.9噸/日·米3。
4、延長了塔的連續(xù)作業(yè)時間，申請?zhí)枮?7103005的中國專利所公開的“自然循環(huán)外冷式碳化塔”，其連續(xù)作業(yè)時間最多為1個月，當操作有波動時，縮短到10多天，而本實用新型提供的碳化塔，連續(xù)作業(yè)時間可穩(wěn)定地達到1～2個月。
四

圖1是本實用新型所提供的高效自然循環(huán)外冷式碳化塔的一種結(jié)構(gòu)簡圖；圖2是本實用新型所提供的高效自然循環(huán)外冷式碳化塔的另一種結(jié)構(gòu)簡圖；圖3是本實用新型所提供的高效自然循環(huán)外冷式碳化塔的又一種結(jié)構(gòu)簡圖；圖4是低開孔率篩板與溢流管的組合示意圖；圖5是圖4的俯視圖；圖6是進氣分布器的一種結(jié)構(gòu)圖；圖7是圖6的俯視圖。
圖中，1-塔體、2-出氣口、3-低開孔率篩板、4-進液口、5-溢流孔、6-溢流管、7-擋液構(gòu)件、8-外冷器、9-進氣管、10-出堿管、11-循環(huán)管、12-進氣分布器、13-環(huán)形管、14-導氣管、15-出氣孔。
五具體實施方式
實施例1本實施例中的高效自然循環(huán)外冷式碳化塔的結(jié)構(gòu)如圖1所示，由塔體1、外冷器8和低開孔率篩板3組裝而成。塔體1的塔徑為2.2米、高為30米，其頂部開有出氣口2，其上部開有進液口4，其下部設有進氣管9，其底部設有出堿管10。安裝在塔體上部吸收區(qū)的低開孔率篩板3的開孔率為0.65％，溢流孔5位于篩板邊緣，相鄰兩篩板的溢流孔相對于塔體的軸線對稱分布，溢流孔中裝配有溢流管6，如圖4、圖5所示，相鄰篩板之間的間距為0.5米；安裝在塔體中部吸收與結(jié)晶區(qū)的低開孔率篩板3的開孔率為0.6％，溢流孔5位于篩板中心部位，溢流孔上方設置有擋液構(gòu)件7，相鄰篩板之間的間距為2.2米；安裝在塔體下部吸收、結(jié)晶與冷卻區(qū)的低開孔率篩板3為環(huán)形篩板，開孔率為0.7％，溢流孔5位于篩板中心部位，相鄰篩板之間的間距為2米。外冷器8配置3臺，直徑為1.2米，連接在塔體1下部吸收、結(jié)晶與冷卻區(qū)。
實施例2本實施例中的高效自然循環(huán)外冷式碳化塔的結(jié)構(gòu)如圖2所示，由塔體1、外冷器8、低開孔率篩板3和循環(huán)管11組裝而成。塔體1為異徑塔，上部和下部的塔徑D1為2.2米、中部的塔徑D2為3米、高為30米，其頂部開有出氣口2，其上部開有進液口4，其下部設有進氣管9，其底部設有出堿管10。安裝在塔體上部吸收區(qū)的低開孔率篩板3的開孔率為0.7％，溢流孔5位于篩板邊緣，相鄰兩篩板的溢流孔相對于塔體的軸線對稱分布，溢流孔中裝配有溢流管6，如圖4、圖5所示，相鄰篩板之間的間距為0.5米；安裝在塔體中部吸收與結(jié)晶區(qū)的低開孔率篩板3的開孔率為0.43％，溢流孔5位于篩板中心部位，溢流孔上方設置有擋液構(gòu)件7，相鄰篩板之間的間距為2.2米；安裝在塔體下部吸收、結(jié)晶與冷卻區(qū)的低開孔率篩板3為環(huán)形篩板，開孔率為0.83％，溢流孔5位于篩板中心部位，相鄰篩板之間的間距為1.95米。循環(huán)管11設置在塔體中部吸收與結(jié)晶區(qū)。外冷器8配置3臺，直徑為1.2米，連接在塔體1下部吸收、結(jié)晶與冷卻區(qū)。
實施例3本實施例中的高效自然循環(huán)外冷式碳化塔的結(jié)構(gòu)如圖3所示，由塔體1、外冷器8、低開孔率篩板3、循環(huán)管11和進氣分布器12組裝而成。塔體1為異徑塔，上部和下部的塔徑D1為2.8米、中部的塔徑D2為3.8米、高為30米，其頂部開有出氣口2，其上部開有進液口4，其下部設有進氣管9，其底部設有出堿管10。安裝在塔體上部吸收區(qū)的低開孔率篩板3的開孔率為0.51％，溢流孔5位于篩板邊緣，相鄰兩篩板的溢流孔相對于塔體的軸線對稱分布，溢流孔中裝配有溢流管6，如圖4、圖5所示，相鄰篩板之間的間距為0.5米；安裝在塔體中部吸收與結(jié)晶區(qū)的低開孔率篩板3的開孔率為0.53％，溢流孔5位于篩板中心部位，溢流孔上方設置有擋液構(gòu)件7，相鄰篩板之間的間距為2.4米；安裝在塔體下部吸收、結(jié)晶與冷卻區(qū)的低開孔率篩板3為環(huán)形篩板，開孔率為0.74％，溢流孔5位于篩板中心部位，相鄰篩板之間的間距為2米。循環(huán)管11設置在塔體中部吸收與結(jié)晶區(qū)。進氣分布器12安裝在塔體1下部吸收、結(jié)晶與冷卻區(qū)的底部，其結(jié)構(gòu)如圖6、圖7所示，由環(huán)形管13和導氣管14構(gòu)成，環(huán)形管上分布有多個出氣孔15，導氣管為3段，各段導氣管的一端與環(huán)形管的內(nèi)環(huán)面連接，另一端與進氣管9連接。外冷器8配置3臺，直徑為1.5米，連接在塔體1下部吸收、結(jié)晶與冷卻區(qū)。
權(quán)利要求1.一種高效自然循環(huán)外冷式碳化塔，包括塔體(1)、與塔體連接的外冷器(8)，反應液在塔體和外冷器之間的循環(huán)方式為自然循環(huán)，其特征在于塔體內(nèi)從上至下安裝有開孔率為0.2～1.2％的低開孔率篩板(3)，低開孔率篩板上設置有溢流孔(5)，相鄰篩板之間相隔有間距。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效自然循環(huán)外冷式碳化塔，其特征在于A、安裝在塔體(1)上部吸收區(qū)的低開孔率篩板的溢流孔位于篩板邊緣，相鄰兩篩板的溢流孔相對于塔體的軸線對稱分布，溢流孔中裝配有溢流管(6)，B、安裝在塔體(1)中部吸收與結(jié)晶區(qū)的低開孔率篩板的溢流孔(5)位于篩板中心部位，溢流孔上方設置有擋液構(gòu)件(7)，C、安裝在塔體(1)下部吸收、結(jié)晶與冷卻區(qū)的低開孔率篩板為環(huán)形篩板，溢流孔(5)位于篩板中心部位。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高效自然循環(huán)外冷式碳化塔，其特征在于塔體(1)上部吸收區(qū)及下部吸收、結(jié)晶與冷卻區(qū)的直徑均為D1，塔體(1)中部吸收與結(jié)晶區(qū)的直徑為D2，D2是D1的1.2～1.5倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高效自然循環(huán)外冷式碳化塔，其特征在于塔體(1)下部吸收、結(jié)晶與冷卻區(qū)設置有進氣分布器(12)，該進氣分布器與進氣管(9)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高效自然循環(huán)外冷式碳化塔，其特征在于塔體(1)下部吸收、結(jié)晶與冷卻區(qū)設置有進氣分布器(12)，該進氣分布器與進氣管(9)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高效自然循環(huán)外冷式碳化塔，其特征在于進氣分布器(12)由環(huán)形管(13)和導氣管(14)構(gòu)成，環(huán)形管上分布有多個出氣孔(15)，導氣管至少為兩段，各段導氣管的一端與環(huán)形管的內(nèi)環(huán)面連接，另一端與進氣管(9)連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高效自然循環(huán)外冷式碳化塔，其特征在于進氣分布器(12)由環(huán)形管(13)和導氣管(14)構(gòu)成，環(huán)形管上分布有多個出氣孔(15)，導氣管至少為兩段，各段導氣管的一端與環(huán)形管的內(nèi)環(huán)面連接，另一端與進氣管(9)連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高效自然循環(huán)外冷式碳化塔，其特征在于塔體(1)中部吸收與結(jié)晶區(qū)設置有循環(huán)管(11)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高效自然循環(huán)外冷式碳化塔，其特征在于塔體(1)中部吸收與結(jié)晶區(qū)設置有循環(huán)管(11)。
專利摘要一種高效自然循環(huán)外冷式碳化塔，包括塔體、與塔體連接的外冷器，塔體內(nèi)從上至下安裝開孔率為0.2～1.2％的低開孔率篩板，塔體既可以是同徑又可以是異徑，若為異徑塔，塔體中部的塔徑大于塔體上部和下部的塔徑。塔體下部還可以設置進氣分布器，以氣體動力活化塔底晶漿。由于篩板的開孔率低，篩板下會形成氣墊層，阻止液體在篩板間軸向反混，因而可提高CO
文檔編號B01J10/00GK2620581SQ0323445
公開日2004年6月16日 申請日期2003年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月19日
發(fā)明者周光耀 申請人:中國成達工程公司