CN211419594U - 一种新型碳酸氢钠处理塔 - Google Patents

Abstract

一种新型碳酸氢钠处理塔，包括塔体，塔体顶部设有气体出口，塔体上部设有进液口，塔体下部设有气体进口和物料出口，处理塔内设置有若干带有筛孔及降液筒的筛板，处理塔内设置有若干循环管，处理塔下部设置有若干塔内或塔外的换热管组；具备物料取出容易、酸氢钠停留时间长(或者碳酸氢钠分解率高、物料不结疤)、运行周期长，制造周期短、维修简便、结构紧凑、投资省、操作简单、运行稳定的特点。

Description

一种新型碳酸氢钠处理塔

技术领域

本实用新型属于化工生产技术领域，尤其涉及一种新型碳酸氢钠处理塔。

背景技术

申请号为201220073119.8的中国专利公开了一种制取碳酸氢钠的不冷式处理塔，处理塔本身不设置内置或外置冷却器，上下相邻的两个碳酸氢钠生成段之间不设置间隔件，其内部自下而上依次设有物料取出段、碳酸氢钠生成段、尾气洗涤段，处理塔底部和上部侧壁分别设有物料出口、气体进口、进液口和气体出口，所述处理塔内碳酸氢钠生成段由四部分组成，包括一个气体收集器、一个循环管、一个具有一定开孔率的筛板、二个或多个降液管。

此类型的处理塔经工业实践，该塔产出的碳酸氢钠结晶粒度分析报告的数据：面积平均粒径66.1μm，比表面积0.028m2/g；其它塔型的数据：面积平均粒径40.2μm，比表面积0.046m2/g，工业生产结果表明该塔型优于其它塔型。

存在以下不足：1、工艺发生变化，处理塔没有设置换热器，出塔液温度偏高；2、气体收集器的表面堆积固体物料，造成运行周期缩短。

申请号为201810186973.7的中国专利公开了一种生产小苏打的方法和装置，该装置投入工业生产，一次投料生产成功，目前产量、消耗、运行周期等指标均达到或超过设计能力。

该装置中的碳酸氢钠处理塔，存在以下不足：1、投料量波动值稍大，塔内菌帽物料堵塞；2、投料量波动值稍大，塔内填料容易堵塞。

实用新型内容

为了解决上面的问题，本实用新型提供一种既可以制取，也可以分解碳酸氢钠的处理塔，具备物料取出容易、酸氢钠停留时间长(或者碳酸氢钠分解率高、物料不结疤)、运行周期长，制造周期短、维修简便、结构紧凑、投资省、操作简单、运行稳定的特点。

本实用新型采用的技术方案是：一种新型碳酸氢钠处理塔，其特征在于：包括塔体，塔体顶部设有气体出口，塔体上部设有进液口，塔体下部设有气体进口和物料出口，处理塔内设置有多个带有筛孔及降液筒的筛板，处理塔内设置有多个循环管，处理塔下部设置有多个塔内或塔外的换热管组；多个循环管，所述循环管为沿塔体轴向设置的圆筒形结构，所述循环管的数量为两个以上，所述循环管的直径与塔体直径的比值为0.2～0.9，所述循环管的高度为150～4500mm。

进一步的，若干带有筛孔及降液筒的筛板，所述筛板上筛孔的开孔率为0.25％～10.5％，所述筛孔的孔径为8～100mm，所述筛板与筛板之间的间距为250～15000mm，所述筛板上降液筒的形状为弧形、圆形、梯形或其组合，所述降液筒的数量为两个以上，所述降液筒的总截面积与所述塔体横截面积的比值为0.02～0.32，所述降液筒的长度为30～3500mm。

进一步的，所述多个塔内或塔外的换热管组，所述换热管组沿塔体轴向或径向布置，所述换热管组均设置有进出管口以供换热媒介进出，所述换热管组的数量为一个或一个以上。

进一步的，所述循环管布置在所述筛板之间，所述循环管底部与所述筛板上平面之间的间距为30～2500mm。

进一步的，所述换热管组布置在所述筛板之间，所述换热管组底部与所述筛板上平面之间的间距为30～2500mm。

本实用新型的有益效果和特点是：

1、物料取出容易、酸氢钠停留时间长(碳酸氢钠分解率高、物料不结疤)、运行周期长，制造周期短、维修简便、结构紧凑、投资省、操作简单、运行稳定。

2、通过设置塔内或塔外的换热管组，移出反应热，以更好的适应工艺发生的变化。

3、取消气体收集器，调整筛孔的分布范围，依然使气体向上进入循环管，同时避免了气体收集器的表面堆积固体物料造成运行周期缩短的弊端 (针对制取过程)。

4、取消菌帽及填料，避免菌帽及填料的表面堆积固体物料造成堵塞及运行周期缩短的弊端(针对分解过程)。

4、处理塔下部设置有多个塔内的换热管组，换热管组沿塔体径向布置，处理塔下部每个碳酸氢钠换热段由二部分组成，包括一个沿塔体径向布置的换热管组、一个带有多个个筛孔及至少两个降液筒的筛板。筛板将气体收集，通过筛孔的作用将气体分散，向上通过换热管组的间隙，扰动径向换热管上表面堆积的碳酸氢钠结晶，以减少堆碱的弊端，气体由筛板上的筛孔向上离开该碳酸氢钠换热段。碳酸氢钠结晶随反应液通过降液筒下降，向下通过换热管组的间隙，与换热管换热，碳酸氢钠结晶随反应液通过降液筒离开该碳酸氢钠换热段。筛板能够有效阻止液体在筛板间轴向返混，提高二氧化碳的吸收效率(或提高碳酸氢钠的分解效率)。

5、处理塔下部设置有多个塔外的换热管组，换热管组沿塔体轴向布置，处理塔下部每个碳酸氢钠换热段由三部分组成，包括一个或多个沿塔体轴向布置的循环管、一个或多个沿塔体轴向布置的塔外的换热管组、一个带有多个个筛孔及至少两个降液筒的筛板。筛板将气体收集，向上进入循环管，利用循环管内外液体含气量不同形成的密度差推动液体在循环管内外形成循环。

对于制取过程：气体在与液体接触的过程中被切割为数量众多的小气泡，小气泡参与该循环，在循环过程中不断被吸收，有效延长气液接触反应的时间及提高吸收效率，气体由筛板上的筛孔向上离开该碳酸氢钠生成段。碳酸氢钠结晶随反应液通过降液筒下降，细小的碳酸氢钠结晶及反应液参与该循环，细小的碳酸氢钠结晶在循环过程中不断长大，较大的碳酸氢钠结晶随反应液通过降液筒下降离开该碳酸氢钠生成段。塔外的换热管组的反应液进口布置在筛板的下方，塔外的换热管组的反应液出口布置在下一层筛板的上方，反应液由反应液进口进入换热管组的管程，与换热管换热，反应液被冷却，反应液由反应液出口进入下一层筛板的上方，由于换热管内无气体且反应液被冷却而密度增加，换热管与循环管之间的密度差推动液体在换热管与循环管之间形成循环，提高了换热管组的换热效果。筛板能够有效阻止液体在筛板间轴向返混，提高二氧化碳的吸收效率。

对于分解过程：气体在与液体接触的过程中被切割为数量众多的小气泡，小气泡参与该循环，在循环过程中不断被吸收，有效延长气液接触的时间及提高分解效率，气体由筛板上的筛孔向上离开该碳酸氢钠分解段。碳酸氢钠结晶随反应液通过降液筒下降，细小的碳酸氢钠结晶及反应液参与该循环，细小的碳酸氢钠结晶在循环过程中不断溶解、分解、变小，较小的碳酸氢钠结晶随反应液通过降液筒下降离开该碳酸氢钠分解段。塔外的换热管组的反应液进口布置在筛板的下方，塔外的换热管组的反应液出口布置在下一层筛板的上方，反应液由反应液进口进入换热管组的管程，与换热管换热，反应液被加热，反应液由反应液出口进入下一层筛板的上方，换热管与循环管之间的密度差推动液体在换热管与循环管之间形成循环，提高了换热管组的换热效果。筛板能够有效阻止液体在筛板间轴向返混，提高碳酸氢钠的分解效率。

本实用新型解决了物料堆积、结疤、堵塞，反应液输出管难以正常降液，间隔件上部(或菌帽及填料)堆积大量碳酸氢钠结晶影响气体的正常分布造成偏流，影响气液接触效果，进而影响气液传质的弊端。确保物料不堆积、不结疤、不堵塞，运行周期长；确保气液不短路、气液接触充分、二氧化吸收反应完全(或碳酸氢钠分解反应完全)；缩短装置的制造周期，方便维修。

对于制取过程，本实用新型具备碳酸氢钠结晶粒径大、物料取出容易、气体在塔体内部贯通上升、液体在塔体内部贯通下降、物料不结疤、运行周期达到65天以上，制造周期短、维修简便、结构紧凑、投资省、操作简单、运行稳定的特点，实用性强，经工业实践证明适用于纯碱及小苏打的生产，可以更换原处理塔的内件以降低投资成本。

对于分解过程，本实用新型具备碳酸氢钠停留时间长、碳酸氢钠分解率高、物料不堆积、物料不结疤、长周期连续运行，制造周期短、维修简便、结构紧凑、投资省、操作简单、运行稳定的特点，实用性强，经工业实践证明适用于重碱制取小苏打的生产。

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3是本实用新型中筛板及降液管的放大图；

图4是图2的俯视图；

图中标记：1-塔体，2为气体进口，3-气体出口，4-进料口，5-物料出口，6-筛板，7-筛孔，8-降液筒，9-循环管，10-换热管组，11-换热管组的反应液进口，12-换热管组的反应液出口，13-换热管组的换热媒介进口， 14-换热管组的换热媒介出口。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行进一步说明：

请参照图1，实施例一：如图1、图3和图4所示，本实用新型为制取 (分解)碳酸氢钠的处理塔，包括塔体1，塔体顶部设有气体出口3，塔体上部设有进液口4，塔体下部设有气体进口2和物料出口5，处理塔内设置有多个带有筛孔7及降液筒8的筛板6，处理塔内设置有多个循环管9，处理塔下部设置有多个塔内的换热管组10。

多个带有筛孔及降液筒的筛板，所述筛板上筛孔的开孔率1.25％～3.5％，所述筛孔的孔径为20～50mm，所述筛板与筛板之间的间距为1050～1500mm，所述筛板上降液筒的形状为弧形、圆形、梯形或其组合，所述降液筒的数量为4～8个，所述降液筒的总截面积与所述塔体横截面积的比值为 0.12～0.22，所述降液筒的长度为200～550mm。

多个循环管，所述循环管为沿塔体轴向设置的圆筒形结构，所述循环管的数量为十个，所述循环管的直径与塔体直径的比值为0.5～0.75，所述循环管的高度为650～1000mm。

多个塔内的换热管组，所述换热管组沿塔体径向布置，所述换热管组均设置有进出管口以供换热媒介进出，所述换热管组的数量为八个。

所述筛板上分布于所述循环管在所述筛板的投影面积内的筛孔的截面积和与所述筛板上筛孔的截面积总和的比值为85％～95％。

所述循环管布置在所述筛板之间，所述循环管底部与所述筛板上平面之间的间距为200～250mm。

所述换热管组布置在所述筛板之间，所述换热管组底部与所述筛板上平面之间的间距为200～250mm。

本实用新型的具体生产过程如下：

(1)制取碳酸氢钠的过程如下：

含有二氧化碳的工业气体由气体进口2进入筛板6下方，与溶液接触进行碳酸化反应，气液密度差推动气体向上通过筛孔7穿过筛板6，进入换热管组10的管间间隙，与换热管换热，扰动径向换热管上表面堆积的碳酸氢钠结晶，以减少堆碱的弊端，气液密度差推动气体向上离开换热管组10 的管间间隙，向上通过筛孔7穿过筛板6，进入上一个换热管组10。气体经过八个换热管组10后进入处理塔中上部。气体向上通过筛孔7穿过筛板6，进入循环管9的空间，循环管9内外液体含气量不同形成的密度差推动液体和小气泡在循环管9内外形成循环，气液密度差推动气体向上脱离该循环，离开循环管9的空间，由筛孔7向上穿过筛板6，进入上一个循环。气体经过十个循环后进入处理塔顶部，向上由气体出口3排出。

入塔溶液由进液口4向下进入处理塔内，与通过筛孔7的上升的气体逆流接触进行碳酸化反应，反应生成碳酸氢钠，溶液由降液筒8穿过筛板6 向下进入循环管9的空间，循环管9内外液体含气量不同形成的密度差推动液体和小气泡在循环管9内外形成循环，随反应进行产生的碳酸氢钠结晶参与该循环，碳酸氢钠结晶和溶液在重力作用下向下脱离该循环，离开循环管9的空间，由降液筒8向下穿过筛板6，进入下一个循环。碳酸氢钠结晶和溶液经过十个循环后进入处理塔下部。碳酸氢钠结晶和溶液通过降液筒8向下穿过筛板6，向下进入换热管组10的管间间隙，与换热管换热，碳酸氢钠结晶和溶液在重力作用下向下离开换热管组10，由降液筒8向下穿过下一层筛板6，进入下一个换热管组10。碳酸氢钠结晶和溶液经过八个换热管组10后进入处理塔下部的物料出口5，离开处理塔。

(2)分解碳酸氢钠的过程如下：

蒸汽由气体进口2进入筛板6下方，与溶液接触进行碳酸氢钠分解反应，气液密度差推动气体向上通过筛孔7穿过筛板6，进入换热管组10的管间间隙，与换热管换热，扰动径向换热管上表面堆积的碳酸氢钠结晶，以减少堆碱的弊端，气液密度差推动气体向上离开换热管组10的管间间隙，向上通过筛孔7穿过筛板6，进入上一个换热管组10。气体经过八个换热管组10后进入处理塔中上部。气体向上通过筛孔7穿过筛板6，进入循环管9的空间，循环管9内外液体含气量不同形成的密度差推动液体及液体夹带的碳酸氢钠固体结晶和小气泡在循环管9内外形成循环，气液密度差推动气体向上脱离该循环，离开循环管9的空间，由筛孔7向上穿过筛板6，进入上一个循环。气体经过十个循环后进入处理塔顶部，向上由气体出口3 排出。

含有碳酸氢钠固体结晶的溶液由进料口4向下进入处理塔内，与通过筛孔7的上升的气体逆流接触进行碳酸氢钠分解反应，反应生成二氧化碳，溶液由降液筒8穿过筛板6向下进入循环管9的空间，循环管9内外液体含气量不同形成的密度差推动液体及液体夹带的碳酸氢钠固体结晶和小气泡在循环管9内外形成循环，未分解完全的碳酸氢钠结晶和溶液在重力作用下向下脱离该循环，离开循环管9的空间，由降液筒8向下穿过筛板6，进入下一个循环。碳酸氢钠结晶和溶液经过十个循环后进入处理塔下部。碳酸氢钠结晶和溶液通过降液筒8向下穿过筛板6，向下进入换热管组10 的管间间隙，与换热管换热，碳酸氢钠结晶和溶液在重力作用下向下离开换热管组10，由降液筒8向下穿过下一层筛板6，进入下一个换热管组10。分解后的溶液经过八个换热管组10后进入处理塔下部的出料口5，离开处理塔。

实施例二：如图2、图3和图4所示，本实施例与实施例一基本相同，相同之处不再重复叙述，不同之处为：

多个循环管，所述循环管为沿塔体轴向设置的圆筒形结构，所述循环管的数量为十三个，所述循环管的直径与塔体直径的比值为0.5～0.75，所述循环管的高度为650～1000mm。

处理塔下部设置有多个塔外的换热管组10。

多个塔外的换热管组，所述换热管组沿塔体轴向布置，所述换热管组均设置有进出管口以供换热媒介进出，所述换热管组的数量为三个。

本实用新型的具体生产过程与实施例一基本相同，相同之处不再重复叙述，不同之处为：

塔外的换热管组10的反应液进口11布置在筛板6的下方，塔外的换热管组10的反应液出口12布置在下一层筛板6的上方，反应液由反应液进口11进入换热管组10的管程，与换热管换热，反应液被冷却，反应液由反应液出口12进入下一层筛板6的上方，由于换热管内无气体且反应液被冷却而密度增加，换热管与循环管9之间的密度差推动液体在换热管与循环管9之间形成循环，提高了换热管组的换热效果。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的结构关系及原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种新型碳酸氢钠处理塔，其特征在于：包括塔体，塔体顶部设有气体出口，塔体上部设有进液口，塔体下部设有气体进口和物料出口，处理塔内设置有若干带有筛孔及降液筒的筛板，处理塔内设置有若干循环管，处理塔下部设置有若干塔内或塔外的换热管组，若干带有筛孔及降液筒的筛板，所述筛板上筛孔的开孔率为0.25％～10.5％，所述筛孔的孔径为8～100mm，所述筛板与筛板之间的间距为250～15000mm，所述筛板上降液筒的形状为弧形、圆形、梯形或其组合，所述降液筒的数量为两个以上，所述降液筒的总截面积与所述塔体横截面积的比值为0.02～0.32，所述降液筒的长度为30～3500mm。

2.根据权利要求1所述的新型碳酸氢钠处理塔，其特征在于：若干循环管，所述循环管为沿塔体轴向设置的圆筒形结构，所述循环管的数量为两个以上，所述循环管的直径与塔体直径的比值为0.2～0.9，所述循环管的高度为150～4500mm。

3.根据权利要求1所述的新型碳酸氢钠处理塔，其特征在于：若干塔内或塔外的换热管组，所述换热管组沿塔体轴向或径向布置，所述换热管组均设置有进出管口以供换热媒介进出，所述换热管组的数量为一个或一个以上。

4.根据权利要求1或2或3所述的新型碳酸氢钠处理塔，其特征在于：所述循环管布置在所述筛板之间，所述循环管底部与所述筛板上平面之间的间距为30～2500mm。

5.根据权利要求1或2或3所述的新型碳酸氢钠处理塔，其特征在于：所述换热管组布置在所述筛板之间，所述换热管组底部与所述筛板上平面之间的间距为30～2500mm。

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