CN204224269U

CN204224269U - 一种用于小苏打生产的碳化塔

Info

Publication number: CN204224269U
Application number: CN201420613793.XU
Authority: CN
Inventors: 周光耀; 胡小翔; 裴宏伟; 廖伟球; 周永华; 李瑞峰; 林士全
Original assignee: China Chengda Engineering Co Ltd
Current assignee: China Chengda Engineering Co Ltd
Priority date: 2014-10-23
Filing date: 2014-10-23
Publication date: 2015-03-25
Anticipated expiration: 2024-10-23

Abstract

本实用新型公开了一种用于小苏打生产的碳化塔，包括塔体，在所述塔体内沿其轴向设置有若干以液相为连续相的低开孔率且带降液管的筛板塔板，所述筛板塔板的开孔率为0.5～2.5%，在所述塔体下部设置有塔内或塔外管式冷却机构，所述碳化塔用于小苏打的生产中。本实用新型通过采用以液相为连续相、低开孔率带降液管的高效筛板塔用于小苏打的生产，代替了传统的菌帽塔板，大大提高了塔的吸收效率，使碳化塔尾气CO₂浓度降低，从而降低了原料CO₂的消耗量，并减少了原料气压缩能耗；而且采用的冷却机构能够大大提高冷却效率，塔内结疤减轻，塔的作业周期大幅提高，显著降低建设周期和运行成本。

Description

一种用于小苏打生产的碳化塔

技术领域

本实用新型属于化工技术领域，特别涉及一种用于小苏打生产的碳化塔。

背景技术

小苏打生产中碳化塔是核心设备。目前国内外小苏打生产的碳化塔一般都采用菌帽塔板，反应热的移去多数工厂都采用夹套冷却，有的无冷却结构，靠塔体散热自然冷却，少数工厂在塔下部设管式冷却水箱。目前小苏打碳化塔的主要缺点是吸收效率低和冷却效果差。由于菌帽塔板存在塔液轴向返混，降低了塔板的吸收效率。通常小苏打生产用石灰窑的窑气作为CO₂原料，进塔窑气CO₂浓度约为36～40%，小苏打碳化塔出气含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，同时增加原料气压缩消耗的功率。其次由于采用夹套冷却或靠塔体散热自然冷却，都不能充分移去反应热和进塔液（80～85℃）的显热，即使在塔下设管式冷却水箱的小苏打碳化塔，由于冷却面结疤速度很快，换热效果也很差，其结果是出塔温度高，Na₂CO₃转化为NaHCO₃的转化率低，同时影响CO₂的吸收。Na₂CO₃转化率低，会增加进塔碱液的消耗量。此外，由于夹套冷却和塔体散热冷却结构，只能移去很少热量，因此这种结构只适用于小型塔，不能大型化。目前国内生产能力稍大的小苏打工厂，都设置多台直径很小的碳化塔，这样增加了建设投资和占地面积，也不利于操作和管理。因此开发吸收效率高、冷却效果好的小苏打碳化塔是目前提高小苏打生产技术水平的重要课题。

实用新型内容

本实用新型的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种吸收效率高、冷却效果好、操作周期长的用于小苏打生产的碳化塔。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种用于小苏打生产的碳化塔，包括塔体，在所述塔体上部分别设置有进液口和出气口，在所述塔体下部分别设置有进气口和出液口，其特征在于：在所述塔体内沿其轴向设置有若干以液相为连续相的低开孔率且带降液管的筛板塔板，所述筛板塔板的开孔率为0.5～2.5%，在所述塔体下部设置有塔内或塔外管式冷却机构，所述碳化塔用于小苏打的生产中。

本实用新型所述的用于小苏打生产的碳化塔，其若干带降液管的筛板塔板沿塔体轴向等间距分布，相邻筛板塔板上的降液管以塔体的轴心为中心对称分布。

本实用新型所述的用于小苏打生产的碳化塔，其在所述塔体下部采用塔内管式冷却机构，所述塔内管式冷却机构包括沿塔体轴向布置的至少两组管式冷却器，每个管式冷却器沿塔体径向设置且贯穿塔体，相邻两组管式冷却器之间通过弯管连通。

本实用新型所述的用于小苏打生产的碳化塔，其在所述塔体内、相邻两组管式冷却器之间设置有带降液管的筛板塔板。

本实用新型所述的用于小苏打生产的碳化塔，其在所述塔体下部采用塔外管式冷却机构，所述塔外管式冷却机构包括管式冷却罐，所述管式冷却罐的顶部和底部分别通过管道与塔体连通形成自然循环冷却结构。

本实用新型所述的用于小苏打生产的碳化塔，其在所述塔体内、与管式冷却罐形成自然循环冷却段中的筛板塔板上的降液管设置在其对应筛板塔板的轴心处。

本实用新型通过采用以液相为连续相、低开孔率带降液管的高效筛板塔用于小苏打的生产，代替了传统的菌帽塔板，大大提高了塔的吸收效率，使碳化塔尾气CO₂浓度从15～22%降低至10～15%，从而降低了原料CO₂的消耗量，并减少了原料气压缩能耗，此外，由于吸收效率提高，碳化完成液更接近反应平衡点，碳化完成液的转化率有所提高，可以减少进塔液的用量；而且采用的冷却机构能够大大提高冷却效率，塔内结疤减轻，塔的作业周期大幅提高，显著降低建设周期和运行成本。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的结构示意图。

图2是本实用新型实施例2的结构示意图。

图中标记：1为塔体，2为进液口，3为出气口，4为进气口，5为出液口，6为降液管，7为筛板塔板，8为管式冷却器，9为弯管，10为管式冷却罐。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1：如图1所示，一种用于小苏打生产的碳化塔，包括塔体1，在所述塔体1上部分别设置有进液口2和出气口3，在所述塔体1下部分别设置有进气口4和出液口5。

在所述塔体1内沿其轴向设置有若干以液相为连续相的低开孔率且带降液管6的筛板塔板7，该塔板当筛孔内气速达到一定值后再塔板下面会形成一个气垫层，从而阻止了塔液的轴向返混，提高了塔的吸收效率；其中，若干带降液管6的筛板塔板7沿塔体1轴向等间距分布，相邻筛板塔板7上的降液管6以塔体1的轴心为中心对称分布，所述筛板塔板7的开孔率为0.5～2.5%，在所述塔体1下部设置有塔内管式冷却机构，所述碳化塔用于小苏打的生产中。该碳化塔中通过采用以液相为连续相、低开孔率带降液管的高效筛板塔用于小苏打生产中，代替了传统的菌帽塔板，大大提高了塔的吸收效率，使碳化塔尾气CO₂浓度从15～22%降低至10～15%，从而降低了原料CO₂的消耗量，并减少了原料气压缩能耗，此外，由于吸收效率提高，碳化完成液更接近反应平衡点，碳化完成液的转化率有所提高，可以减少进塔液的用量；而且采用的冷却机构能够大大提高冷却效率，塔内结疤减轻，塔的作业周期大幅提高，显著降低建设周期和运行成本。

其中，所述塔内管式冷却机构包括沿塔体1轴向布置的五组管式冷却器8，每个管式冷却器8沿塔体1径向设置且贯穿塔体1，相邻两组管式冷却器8之间通过弯管9连通且等间距分布，在所述塔体1内、相邻两组管式冷却器8之间设置有带降液管6的筛板塔板7。该碳化塔针对目前多数工厂采用夹套冷却和塔体自然冷却存在冷却不充分，取出温度高，碳化完成液温度高，Na₂CO₃转化率低的问题，设计了在塔下部设塔内管式冷却器，通过控制冷却强度，大大减轻了冷却表面结疤速度，提高了冷却效率，使碳化完成液温度从通常的75～76℃降低至60～65℃，从而提高了碳化完成液的转化率。

本碳化塔根据进塔碱液和进气CO₂气体具体工艺指标，采用专门的关联动力学方程式进行塔内部结构计算和设计。根据反应的实际过程，沿塔的纵向分为不同的区域进行工艺计算和塔的水力学计算。塔板的开孔也依据结晶反应成长的机理和过程，采用孔径规格不同、数量不同和布置方式有别的设计，满足碳酸化的工艺过程要求，提高反应的传质、传热效率，避免塔板的堵塞，延长塔的作业周期。

具体实施案例：直径1.6m，高25m小苏打碳化塔，内设21块筛板塔板，塔下部设5个内部冷却的管式换热器，冷却面积120m²，塔生产能力日产75吨小苏打。尾气CO₂浓度10～12%，取出液温度60℃，作业周期72小时。

直径2m，高25m的小苏打碳化塔，内设15块筛板塔板，塔下部设5个内部管式冷却器，冷却面积500m²，日产小苏打130～150吨，尾气CO₂浓度10～12%，取出液温度60℃，作业周期72小时。

实施例2：如图2所示，在所述塔体1下部采用塔外管式冷却机构，所述塔外管式冷却机构包括管式冷却罐10，所述管式冷却罐10的顶部和底部分别通过管道与塔体1连通形成自然循环冷却结构，在所述塔体1内、与管式冷却罐10形成自然循环冷却段中的筛板塔板7上的降液管6设置在其对应筛板塔板7的轴心处。其他与实施例1相同。

具体实施案例：一台原有直径1.2m的菌帽碳化塔，内设22个菌帽塔板，采用夹套冷却，冷却面积为30m²，日产小苏打约50～60吨。

后用本实用新型的技术进行改造，将22块菌帽塔板改为20块筛板塔板，并在塔外下部新增一台自然循环管式冷却器，冷却器直径0.8m，冷却面积50m²。改造后塔的生产能力不变，但碳化塔尾气CO₂浓度从17～19%降至10～13%，碳化塔完成液温度从75～76℃降至65～70℃，取出固液比及转化率均有提高，塔内结疤减轻，塔的作业周期从30小时左右提高到50小时左右，塔的技术性能得到明显提升。

其中，上述两种冷却结构同时在小苏打碳化塔中使用，而且控制好冷却强度，大大提高冷却效率，在国内外还是首次。这两种技术的使用，使小苏打碳化塔的技术性能有很大的提升。使用该技术后，CO₂及碱液消耗量显著降低，塔的生产能力提高，塔内结疤减轻，塔的作业周期答复提高，显著降低建设费用和运行费用。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种用于小苏打生产的碳化塔，包括塔体（1），在所述塔体（1）上部分别设置有进液口（2）和出气口（3），在所述塔体（1）下部分别设置有进气口（4）和出液口（5），其特征在于：在所述塔体（1）内沿其轴向设置有若干以液相为连续相的低开孔率且带降液管（6）的筛板塔板（7），所述筛板塔板（7）的开孔率为0.5～2.5%，在所述塔体（1）下部设置有塔内或塔外管式冷却机构，所述碳化塔用于小苏打的生产中。

2.根据权利要求1所述的用于小苏打生产的碳化塔，其特征在于：若干带降液管（6）的筛板塔板（7）沿塔体（1）轴向等间距分布，相邻筛板塔板（7）上的降液管（6）以塔体（1）的轴心为中心对称分布。

3.根据权利要求1或2所述的用于小苏打生产的碳化塔，其特征在于：在所述塔体（1）下部采用塔内管式冷却机构，所述塔内管式冷却机构包括沿塔体（1）轴向布置的至少两组管式冷却器（8），每个管式冷却器（8）沿塔体（1）径向设置且贯穿塔体（1），相邻两组管式冷却器（8）之间通过弯管（9）连通。

4.根据权利要求3所述的用于小苏打生产的碳化塔，其特征在于：在所述塔体（1）内、相邻两组管式冷却器（8）之间设置有带降液管（6）的筛板塔板（7）。

5.根据权利要求1或2所述的用于小苏打生产的碳化塔，其特征在于：在所述塔体（1）下部采用塔外管式冷却机构，所述塔外管式冷却机构包括管式冷却罐（10），所述管式冷却罐（10）的顶部和底部分别通过管道与塔体（1）连通形成自然循环冷却结构。

6.根据权利要求5所述的用于小苏打生产的碳化塔，其特征在于：在所述塔体（1）内、与管式冷却罐（10）形成自然循环冷却段中的筛板塔板（7）上的降液管（6）设置在其对应筛板塔板（7）的轴心处。