CN102424405A - 大型加压碳化塔 - Google Patents

Abstract

本发明是一种大型加压碳化塔，其特征在于：它的笠帽由底板、顶盖和若干块筋板组成；筋板呈中心对称固定在底板上，顶盖固定在筋板上；在底板的中部设有通孔，设有通孔处的底板边沿为锯齿状边沿；上段塔体内所设的笠帽为24台，自上而下的第1-21台笠帽的底板的开孔率为9.8%，第22-24台的开孔率为12.8%；在中段锥状塔体内也设有1台开孔率为13.3%笠帽，在中段锥状塔体设有中部进气口；下部笠帽的底板均设有合适的开孔率，在第二、七节塔节上分别设有2个进气口。它扩大了碳化塔各段的通气量、持液量，增大了气液接触面积，延长了反应时间及晶体成长时间，提高了碳化单塔的产能、碳化的转化率；碳酸氢钠结晶颗粒变得粗大，使原来碳化塔诸多不利因素得以改善。

Description

大型加压碳化塔

技术领域

本发明涉及一种变换气制碱的加压碳化反应设备，特别是一种大型加压碳化塔。

背景技术

目前国内纯碱生产的方法大致有三种，分别为氨碱法、联碱法及天然碱法，其中联碱法生产纯碱的关键设备为碳化塔，而变换气制碱工艺主要包括以下几个方面，首先合成变换工段的变换气从加压碳化塔底部进入，与从碳化塔顶部的中和氨母液接触反应，通过此过程充分地进行物质的能量、动量及质量的传递，经反应后生产的碳酸氢钠高温溶液，此高温溶液自碳化塔上部反应段缓慢下移，同时与下部换热列管内部的冷却水进行充分换热降低温度，在此过程中析出部分碳酸氢钠结晶，碳化的制碱塔尾气进入清洗塔进一步吸收二氧化碳，保证尾气合格后送合成工段使用。碳化底部悬浮液通过取出管道送至滤过工段进行真空分离，得到半成品碳酸氢钠送煅烧工段煅烧，最终得到产品纯碱，同时母液循环利用。

现有技术中的加压碳化塔结构及相关内件，存在一定的局限性，不能满足目前设备大型化、结晶质量等诸多方面的要求，主要体现在以下几个方面：

1、单塔设备生产能力较低，不能满足设备大型化的要求，操作难度较大，目前单塔日产能为80t/d，每年的产能只有26.4kt/a。

2、制碱塔作业周期较短，目前只有48小时。

3、加压碳化塔的反应较差，中温一般在60℃，不能进一步提高。

4、碳化塔取出碳酸氢钠结晶颗粒较细，沉降时间在90S左右。

5、取出固液比只有25%，取出CNH₃不高，只有85tt左右，转化率只有65%。

6、单塔处理合成变换气量较少，最高只有6000m³/h，合成尾气CO2含量在0.2%，有时还会跑高至0.25%，影响合成精炼气体净化效果。

针对以上存在的多项不足，尤其是单塔的产能较低这一问题，已经制约了企业的进一步发展，影响了产品成本的进一步降低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种结构更为合理、有效提高产能的大型加压碳化塔。

本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本发明是一种大型加压碳化塔，包括上段塔体、下部水箱以及连接上段塔体与下部水箱的中段锥状塔体，在上段塔体内分别设有若干台笠帽，下部水箱设有若干个塔节，每个塔节上方均设有一台笠帽；其特征在于：所述的笠帽由底板、顶盖和若干块筋板组成；筋板呈中心对称固定在底板上，顶盖固定在筋板上；在底板的中部设有通孔，设有通孔处的底板边沿为锯齿状边沿；

上段塔体内所设的笠帽为24台，其中，自上而下的第1至第21台笠帽的底板的开孔率为9.8%；第22-24台笠帽的底板的开孔率为12.8%；

在中段锥状塔体内也设有1台笠帽，该笠帽的底板的开孔率为13.3%；且在中段锥状塔体还设有中部进气口；

下部水箱内所设的塔节为8节，所设笠帽为8台，自上而下的8台笠帽的开孔率分别为15.9%、15.5%、15.1%、14.7%、14.3%0、13.9%、13.6%、13.2%；且在第二和第七节塔节上分别设有2个进气口。

以上所述的大型加压碳化塔技术方案中：进一步优选的技术方案是：

1、所述的底板为倒锥状，所述的顶盖为锥状。

2、上段塔体的公称直径为2700mm；所述碳化塔的高度为26.4m。本发明进一步优选的技术方案合适地增加了碳化塔的高度，高度（H）由原来H=24.6m提高到最优选的H=26.4m，将碳化塔的液体的持有量由原来的80m³ 提高到130m³左右，碳化液的停留时间由原来的2.5小时提高到4.2小时，延长了碳酸氢钠结晶成长的时间，使碳化的结晶得到较大的改善。

3、中段锥状塔体上所设的中部进气口的公称直径为150mm。

4、上段塔体内自上而下的第1至第21台笠帽的顶盖的直径为2340mm，底板的外径为2580mm，第22-24台笠帽的顶盖直径为2340mm，底板的外径为2580mm；

中段锥状塔体内所设的笠帽的顶盖的直径为2180mm，底板的外径为2380mm；

下部水箱内所设的8台笠帽的顶盖的直径为1940mm，底板的外径为2080mm。

对于碳化塔而言，碳化的内件开孔率、碳化塔的内径、碳化塔内件数量及碳化塔高度等因素，是影响碳化塔反应过程中影响气体与液体AII液充分并良好接触、均匀分布、二氧化碳吸收效率高低、结晶质量好坏的关键因素，其中最重要的因素是内件（笠帽的底板）开孔率。

本发明所设的中部进气口，可以增加中段变换气的进气流量，此项可以增加处理气量约2000Nm³/h，增加产量约4.8t/h。设在第二、七节水箱处所增加四个进气口，可以与外部冷却器进行相连，来增加碳化塔的冷却能力。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：由于它设有合适的开孔率，并在合适的位置增中了进气口，所以扩大了碳化塔各段的通气量、持液量，增大了气液接触面积，延长了反应时间及晶体成长时间，提高了碳化单塔的产能、碳化的转化率；碳酸氢钠结晶颗粒变得粗大，使原来碳化塔诸多不利因素得以改善。

附图说明

图1为本发明的上段塔体的一种结构示意图；

图2为本发明的中段锥状塔体和下部水箱的一种结构示意图；

图3为笠帽的一种结构示意图。

具体实施方式

以下参照附图，进一步描述本发明的具体技术方案，以便于本领域的技术人员进一步地理解本发明，而不构成对其权利的限制。

实施例1，参照图1-3；一种大型加压碳化塔，包括上段塔体1、下部水箱4以及连接上段塔体1与下部水箱4的中段锥状塔体3，在上段塔体1内分别设有若干台笠帽2，下部水箱4设有若干个塔节，每个塔节上方均设有一台笠帽2；所述的笠帽2由底板9、顶盖7和若干块筋板8组成；筋板8呈中心对称固定在底板9上，顶盖7固定在筋板8上；在底板9的中部设有通孔10，设有通孔10处的底板9边沿为锯齿状边沿；

上段塔体1内所设的笠帽2为24台，其中，自上而下的第1至第21台笠帽2的底板9的开孔率为9.8%；第22-24台笠帽2的底板9的开孔率为12.8%；

在中段锥状塔体3内也设有1台笠帽2，该笠帽2的底板9的开孔率为13.3%；且在中段锥状塔体3上还设有中部进气口5；

下部水箱内4所设的塔节为8节，所设笠帽2为8台，自上而下的8台笠帽2的开孔率分别为15.9%、15.5%、15.1%、14.7%、14.3%0、13.9%、13.6%、13.2%；且在第二和第七节塔节上分别设有2个进气口6。

实施例2，实施例1所述的大型加压碳化塔中：所述的底板9为倒锥状，所述的顶盖7为锥状。

实施例3，实施例1所述的大型加压碳化塔中：上段塔体1的公称直径为2700mm；所述碳化塔的高度为26.4m。

实施例4，实施例1所述的大型加压碳化塔中：中段锥状塔体3上所设的中部进气口5的公称直径为150mm。

实施例5，实施例1所述的大型加压碳化塔中：

上段塔体1内自上而下的第1至第21台笠帽2的顶盖7的直径为2340mm，底板9的外径为2580mm，第22-24台笠帽2的顶盖7直径为2340mm，底板9的外径为2580mm；

中段锥状塔体3内所设的笠帽2的顶盖7直径为2180mm，底板9的外径为2380mm；

下部水箱4内所设的8台笠帽2的顶盖7的直径为1940mm，底板9的外径为2080mm。

实施例6，参照图1-3；一种大型加压碳化塔，包括上段塔体1、下部水箱4以及连接上段塔体1与下部水箱4的中段锥状塔体3，在上段塔体1内分别设有若干台笠帽2，下部水箱4设有若干个塔节，每个塔节上方均设有一台笠帽2；所述的笠帽2由底板9、顶盖7和若干块筋板8组成；筋板8呈中心对称固定在底板9上，顶盖7固定在筋板8上；在底板9的中部设有通孔10，设有通孔10处的底板9边沿为锯齿状边沿；

上段塔体1内所设的笠帽2为24台，其中，自上而下的第1至第21台笠帽2的底板9的开孔率为9.8%；第22-24台笠帽2的底板9的开孔率为12.8%；

在中段锥状塔体3内也设有1台笠帽2，该笠帽2的底板9的开孔率为13.3%；且在中段锥状塔体3上还设有中部进气口5；

下部水箱内4所设的塔节为8节，所设笠帽2为8台，自上而下的8台笠帽2的开孔率分别为15.9%、15.5%、15.1%、14.7%、14.3%0、13.9%、13.6%、13.2%；且在第二和第七节塔节上分别设有2个进气口6；

所述的底板9为倒锥状，所述的顶盖7为锥状。

上段塔体1的公称直径为2700mm；所述碳化塔的高度为26.4m。

中段锥状塔体3上所设的中部进气口5的公称直径为150mm。

上段塔体1内自上而下的第1至第21台笠帽2的顶盖7的直径为2340mm，底板9的外径为2580mm，第22-24台笠帽2的顶盖7直径为2340mm，底板9的外径为2580mm；

中段锥状塔体3内所设的笠帽2的顶盖7的直径为2180mm，底板9的外径为2380mm；

下部水箱4内所设的8台笠帽2的顶盖7的直径为1940mm，底板9的外径为2080mm。

将本实施例的大型加压碳化塔应用于纯碱生产，生产工艺与常规工艺相同。生产过程及结果的相关具体参数如下：

1、单塔设备生产能力得到较大提高，单塔日产能为130t/d，每年的产能可提高到44.8kt/a。此项可以降低部分生产成本及运行成本。

2、制碱塔作业周期得以较好的改善，达到60小时。

3、加压碳化塔的反应较好，各温度指标得到有效改善，中温可以达到在66℃以上，取温可以控制在32℃以下。

4、碳化塔取出碳酸氢钠结晶颗粒较粗，沉降时间在80S左右，沉量可以达到28%。取出CNH₃得到有效提高，基本在90tt左右，进出塔的固定氨差值在50tt，转化率可以提高到75%。

5、单塔处理合成变换气量得到极大提高，最高有9000m³/h，合成尾气CO₂含量在0.15%以下，解决了合成精炼气体净化问题。

Claims (5)

1.一种大型加压碳化塔，包括上段塔体、下部水箱以及连接上段塔体与下部水箱的中段锥状塔体，在上段塔体内分别设有若干台笠帽，下部水箱设有若干个塔节，每个塔节上方均设有一台笠帽；其特征在于：所述的笠帽由底板、顶盖和若干块筋板组成；筋板呈中心对称固定在底板上，顶盖固定在筋板上；在底板的中部设有通孔，设有通孔处的底板边沿为锯齿状边沿；

上段塔体内所设的笠帽为24台，其中，自上而下的第1至第21台笠帽的底板的开孔率为9.8%；第22-24台笠帽的底板的开孔率为12.8%；

在中段锥状塔体内也设有1台笠帽，该笠帽的底板的开孔率为13.3%；且在中段锥状塔体还设有中部进气口；

下部水箱内所设的塔节为8节，所设笠帽为8台，自上而下的8台笠帽的开孔率分别为15.9%、15.5%、15.1%、14.7%、14.3%0、13.9%、13.6%、13.2%；且在第二和第七节塔节上分别设有2个进气口。

2.根据权利要求1所述的大型加压碳化塔，其特征在于：所述的底板为倒锥状，所述的顶盖为锥状。

3.根据权利要求1所述的大型加压碳化塔，其特征在于：上段塔体的公称直径为2700mm；所述碳化塔的高度为26.4m。

4.根据权利要求1所述的大型加压碳化塔，其特征在于：中段锥状塔体上所设的中部进气口的公称直径为150mm。

5.根据权利要求1所述的大型加压碳化塔，其特征在于：

上段塔体内自上而下的第1至第21台笠帽的顶盖的直径为2340mm，底板的外径为2580mm，第22-24台笠帽的顶盖的直径为2340mm，底板的外径为2580mm；

中段锥状塔体内所设的笠帽的顶盖直径为2180mm，底板的外径为2380mm；

下部水箱内所设的8台笠帽的顶盖的直径为1940mm，底板的外径为2080mm。

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