專利名稱:自然循環(huán)外冷式碳化塔的制作方法
本發(fā)明涉及化學(xué)工業(yè)中生產(chǎn)碳酸氫鈉的設(shè)備。
在純堿工業(yè)中，過去一直采用索爾維塔(Solvay carbona-tor)。這種塔的上部為多層垂直布置的泡罩，下部為冷卻水箱。由于塔內(nèi)生成的碳酸氫鈉會(huì)在冷卻水管外壁上形成結(jié)疤，降低冷卻效果，生產(chǎn)中必須采用兩臺(tái)以上的索爾維塔編組作業(yè)，輪流使其中一臺(tái)塔進(jìn)行清洗。這會(huì)增加設(shè)備投資和運(yùn)行、維修費(fèi)用。
作為對(duì)索爾維塔的改進(jìn)，英國(guó)專利NO.1520249(1978.8.2)提出在塔內(nèi)采用內(nèi)循環(huán)管結(jié)構(gòu)，塔內(nèi)無冷卻水管，需要時(shí)再?gòu)姆磻?yīng)區(qū)放出一些反應(yīng)液(本中將氨鹽水及其與二氧化碳反應(yīng)所生成的懸浮液統(tǒng)稱為“反應(yīng)液”)進(jìn)行冷卻后再返回反應(yīng)區(qū)。由于這種塔內(nèi)各反應(yīng)區(qū)中氣相和液相為并流接觸，吸收效率較低;同時(shí)為了移出碳化反應(yīng)放出的熱量，必須將反應(yīng)液引出進(jìn)行冷卻后再返回反應(yīng)區(qū)，而該專利并未提出具體解決方案。
本發(fā)明的任務(wù)，是要提供一種生產(chǎn)碳酸氫鈉的設(shè)備-自然循環(huán)外冷式碳化塔。它具有高的二氧化碳吸收率，能獲得粒徑大的碳酸氫鈉結(jié)晶，不需要定期輪流清洗塔體，同時(shí)在將塔內(nèi)反應(yīng)液引入外冷器冷卻后再返回塔內(nèi)的過程中，不需要?jiǎng)恿ρb置來實(shí)現(xiàn)反應(yīng)液在碳化塔和外冷器之間的連續(xù)循環(huán)。
本發(fā)明的特征是反應(yīng)液在塔體外冷卻時(shí)，反應(yīng)液在塔體和外冷器之間采用自然循環(huán)。附圖是本發(fā)明所提供的生產(chǎn)碳酸氫鈉的設(shè)備即自然循環(huán)外冷式碳化塔的垂直面剖視圖。
塔體(2)是一個(gè)鋼制的等徑的或異徑的圓筒體。塔體內(nèi)裝有一個(gè)或多個(gè)內(nèi)循環(huán)管(5)。在塔體內(nèi)還可以裝設(shè)一塊或多塊篩板(6);也可以裝設(shè)一個(gè)或多個(gè)泡罩(7);也可以裝設(shè)一個(gè)或多個(gè)笠帽(4);也可以同時(shí)裝設(shè)篩板、泡罩和笠帽或同時(shí)裝設(shè)這三種內(nèi)件中的任何二種。
在塔體外部，有一個(gè)或多個(gè)外冷器(11)與塔體(2)相連組成反應(yīng)液循環(huán)回路。最適宜的外冷器是列管式換熱器，也可以采用其他類型的換熱器。塔體和外冷器之間可以不裝設(shè)閥門，也可以裝設(shè)閥門，最適宜的閥門是角閥(10)。
在塔體上部，有反應(yīng)液進(jìn)口(8)和尾氣出口(9);在塔體中部，有中段氣進(jìn)口(3);在塔體下部，有下段氣進(jìn)口(1)和反應(yīng)液取出口(12)。
本發(fā)明的生產(chǎn)碳酸氫鈉的設(shè)備用碳鋼制造時(shí)要經(jīng)過防腐蝕處理。
碳化反應(yīng)液由反應(yīng)液進(jìn)口(8)進(jìn)入，二氧化碳?xì)怏w由下段氣進(jìn)口(1)和中段氣進(jìn)口(3)通入。二氧化碳由下向上通過碳化塔，在塔內(nèi)與反應(yīng)液反應(yīng)生成碳酸氫鈉。未被反應(yīng)液吸收的二氧化碳和惰性氣體由尾氣出口(9)排出。反應(yīng)液由上向下通過碳化塔，在塔內(nèi)與二氧化碳反應(yīng)生成含有碳酸氫鈉結(jié)晶的懸浮液，然后從反應(yīng)液取出口(12)排出。
在塔內(nèi)具有內(nèi)循環(huán)管(5)的部份，內(nèi)循環(huán)管和塔壁之間的區(qū)域與內(nèi)循環(huán)管管內(nèi)區(qū)域之間形成內(nèi)循環(huán)回路。由于這兩個(gè)區(qū)域內(nèi)的液體含有的氣體量不一樣，因此密度也不一樣，這種密度差推動(dòng)反應(yīng)液在內(nèi)循環(huán)回路中循環(huán)，這種循環(huán)特別有利于碳酸氫鈉結(jié)晶的成長(zhǎng)。
在由塔體(2)和外冷器(11)組成的反應(yīng)液循環(huán)回路中，塔內(nèi)液體與外冷器內(nèi)液體之間也因含有的氣體量不同而產(chǎn)生密度差，而塔內(nèi)液體與外冷器內(nèi)液體之間因溫度不同而使這種密度差進(jìn)一步擴(kuò)大，再加上氣體在塔內(nèi)上升時(shí)的氣升力，使反應(yīng)液在塔體(2)和外冷器(11)之間實(shí)現(xiàn)連續(xù)循環(huán)，即溫度較高的塔內(nèi)反應(yīng)液進(jìn)外冷器冷卻后，重新返回塔內(nèi)。利用密度差和氣升作用來實(shí)現(xiàn)塔內(nèi)液體在塔體和外冷器之間的自然循環(huán)，是本發(fā)明的基本特征。和強(qiáng)制循環(huán)相比，不僅節(jié)約設(shè)備投資和動(dòng)力消耗，還有利于碳酸氫鈉結(jié)晶的成長(zhǎng)。
在塔內(nèi)可以裝設(shè)笠帽(4)，或篩板(6)，或泡罩(7)，也可以同時(shí)裝有其中兩種或三種。反應(yīng)液和二氧化碳在通過這些內(nèi)件時(shí)，可以提高二氧化碳的吸收率。
本發(fā)明的碳化塔對(duì)于液相和氣相間發(fā)生放熱反應(yīng)需要進(jìn)行冷卻、生成物為懸浮液且導(dǎo)致結(jié)疤的工藝過程同樣適用。
實(shí)施例1塔徑0.5m;塔高25m;內(nèi)循環(huán)管2個(gè);外冷器2臺(tái)，F(xiàn)＝20.1m2/臺(tái);塔體與外冷器用膠膜閥連接;塔內(nèi)裝有篩板16塊，笠帽9個(gè)。碳化塔單位容積產(chǎn)量為0.8t/日·m3;碳酸氫鈉平均粒徑118.56μ;取出液固定氨平均85.3滴度;尾氣含二氧化碳低于2%。
實(shí)施例2塔徑2.2m;塔高29m;內(nèi)循環(huán)管2個(gè);外冷器1臺(tái)，F(xiàn)＝400m2/臺(tái);塔體和外冷器之間不裝設(shè)閥門;塔內(nèi)裝有篩板15塊，笠帽9個(gè)。碳化塔單位容積產(chǎn)量為0.7t/日·m3;碳酸氫鈉平均粒徑110μ;取出液固定氨平均82滴度;尾氣含二氧化碳低于10%。
實(shí)施例3塔徑2.5m/2.8m;塔高26m;內(nèi)循環(huán)管4個(gè);外冷器2臺(tái)，F(xiàn)＝390m2/臺(tái);塔體與外冷器用角閥連接;塔內(nèi)裝有篩板5塊，泡罩5個(gè)，笠帽2個(gè)、碳化塔單位容積產(chǎn)量為0.66t/日·m3;碳酸氫鈉平均粒徑110μ;取出液固定氨82～85滴度;尾氣含二氧化碳低于10%。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明是一種碳化塔，特別是生產(chǎn)碳酸氫鈉用的碳化塔，在塔體(2)內(nèi)具有一個(gè)或多個(gè)內(nèi)循環(huán)管(5)，塔體(2)與一個(gè)或多個(gè)外冷器(11)連接，其特征是反應(yīng)液在塔體(2)和外冷器(11)之間采用自然循環(huán)；
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的碳化塔，其特征是在塔內(nèi)具有一塊或多塊篩板(6);
3.根據(jù)權(quán)利要求
1和2的碳化塔，其特征是在塔內(nèi)具有一個(gè)或多個(gè)泡罩(7);
4.根據(jù)權(quán)利要求
1和2的碳化塔，其特征是在塔內(nèi)具有一個(gè)或多個(gè)笠帽(4);
5.根據(jù)權(quán)利要求
3的碳化塔，其特征是在塔內(nèi)具有一個(gè)或多個(gè)笠帽(4);
6.根據(jù)權(quán)利要求
1和2的碳化塔，其特征是塔體(2)與外冷器(11)之間具有角閥(10);
7.根據(jù)權(quán)利要求
3的碳化塔，其特征是塔體(2)與外冷器(11)之間具有角閥(10);
8.根據(jù)權(quán)利要求
4的碳化塔，其特征是塔體(2)與外冷器(11)之間具有角閥(10);
9.根據(jù)權(quán)利要求
5的碳化塔，其特征是塔體(2)與外冷器(11)之間具有角閥(10)。
專利摘要
自然循環(huán)外冷式碳化塔，是用于生產(chǎn)碳酸氫鈉的設(shè)備。其特征是反應(yīng)液在塔體和外冷器之間通過密度差和氣升作用來實(shí)現(xiàn)自然循環(huán)。本發(fā)明的碳化塔解決了反應(yīng)液在塔外冷卻問題，塔體可長(zhǎng)期連續(xù)作業(yè)，提高了碳化塔的利用率，節(jié)省了設(shè)備投資和動(dòng)力消耗，二氧化碳吸收率高，能生產(chǎn)出粒徑大的碳酸氫鈉結(jié)晶。本發(fā)明的碳化塔適用于碳酸氫鈉生產(chǎn)及與之相似的工藝過程。
文檔編號(hào)C01D7/18GK87103005SQ87103005
公開日1987年12月30日 申請(qǐng)日期1987年4月28日
發(fā)明者周光耀, 談澤賢, 管錫永, 江振梁, 杜元瑾, 王昆明, 柯昌荷, 牛漫, 周遠(yuǎn)之, 羊衛(wèi)民, 王楚, 郭仿文, 袁瑾瑾, 張昌世, 崔懷嵩 申請(qǐng)人:自貢市鴻鶴化工總廠, 中國(guó)成都化工工程公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan