CN217808784U - 一种纯碱碳化塔 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种纯碱碳化塔，属于纯碱生产加工设备技术领域。本纯碱碳化塔，包括塔裙座，所述塔裙座上方设有塔本体，所述塔本体的底部设有出碱口和气体进口，所述气体进口的上方设有气体分布器，所述气体分布器设于塔本体的内部，所述塔本体的顶部设有进液口和气相出口；所述塔本体包括塔底封头，所述塔底封头的上方设有塔体，所述塔体内设有塔板，所述塔体的上方设有塔顶封头；所述塔底封头、塔体、塔顶封头、塔板和气体分布器均包括耐腐板，所述耐腐板的厚度不大于16mm，所述耐腐板的材质为不锈钢。本实用新型相对现有碳化塔，能够降低设备重量，节约运行成本，降低产品铁含量，提高产品白度，满足高端行业纯碱产品需求。

Description

一种纯碱碳化塔

技术领域

本实用新型涉及一种纯碱碳化塔，属于纯碱生产加工设备技术领域。

背景技术

纯碱是基础化工产品，在化学、冶金、陶瓷、玻璃、食品等行业需求广泛。碳化塔(也碳酸化塔)是纯碱生产的核心设备，纯碱生产的主要化学反应在该塔内进行，其内部兼有传质、吸收、化学反应、结晶、传热等多种过程，又含气、液、固等多相体系。其作用是利用索尔维法的氨盐水或侯氏制碱法的氨母液来吸收二氧化碳，制得碳酸氢钠，后者送去煅烧，则分解为碳酸钠。

传统纯碱生产的碳化塔大多采用索尔维式铸铁碳化塔。索尔维碳化塔一般采用铸铁材质，设备重量大，并且耐腐蚀性能差，长时间使用后内件和塔体腐蚀严重，腐蚀后的铁离子进入反应液，导致产品中铁离子含量较高，甚至出现红碱，不能满足高端用户的需求。为了减少操作过程中介质对塔体的腐蚀和保证产品质量，通常在新塔投运初始和正常生产中加入硫化钠，在铸铁表面形成硫化亚铁，从而减缓铸铁的腐蚀，但在使用一段时间后，依然会发生腐蚀，并且所生成的产物难以在一些对缓蚀剂敏感性较高的药品食品等行业中使用。

随着纯碱在光伏、制药等领域的应用，高端市场对纯碱产品的要求提高，对纯碱生产设备碳化塔的耐腐蚀性也提出了更高的要求。

实用新型内容

本实用新型目的在于：针对上述存在的问题，提供一种纯碱碳化塔，相对现有碳化塔，降低了设备重量，且运行中不需添加硫化钠缓蚀剂，节约运行成本，降低纯碱产品铁含量，提高产品白度，能够更好的减缓介质对塔体的腐蚀满足高端行业的纯碱需求。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种纯碱碳化塔，包括塔裙座，所述塔裙座上方设有塔本体，所述塔本体的底部设有出碱口和气体进口，所述气体进口的上方设有气体分布器，所述气体分布器设于塔本体的内部，所述塔本体的顶部设有进液口和气相出口；所述塔本体包括塔底封头，所述塔底封头的上方设有塔体，所述塔体内设有塔板，所述塔体的上方设有塔顶封头；所述塔底封头、塔体、塔顶封头、塔板和气体分布器均包括耐腐板，所述耐腐板的厚度不大于16mm，所述耐腐板的材质为不锈钢。

可供选择的，所述塔底封头的外侧和/或塔体的外侧还包括加强板，所述加强板设于塔体的中下部。

可供选择的，所述加强板的厚度不大于30mm。

可供选择的，所述出碱口设于塔底封头上。

可供选择的，所述气象出口设于塔顶封头上。

可供选择的，所述塔体包括自下而上设置的冷却段塔体、生成段塔体和吸收段塔体，所述冷却段塔体上设有冷却水箱，所述冷却水箱设于气体分布器的上方。

可供选择的，所述冷却水箱包括具有腔室的箱体，所述箱体上设有冷却水出口和冷却水进口，所述箱体的中部设有换热管，所述换热管通过管板设于箱体上，所述换热管与腔室连通；所述换热管和管板的材质为奥氏体不锈钢；所述箱体、冷却水出口和冷却水进口的材质为低合金钢。

可供选择的，所述冷却水出口设于箱体的上方，所述冷却水进口设于箱体的下方。

可供选择的，所述冷却水箱包括多个，所述冷却水箱沿竖直方向分布。

位于下方的所述冷却水箱的冷却水出口和相邻上方的所述冷却水箱的冷却水进口相连。综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型公开的一种纯碱碳化塔，降低了设备及内件厚度，减小了设备重量，实现设备轻量化；可降低产品铁份含量，提高产品白度这一重要指标；同时新塔投运不需添加硫化钠缓蚀剂，正常生产中也无需添加，可显著降低生产运行成本，并可避免对缓蚀剂敏感性较高的药品食品等行业应用限制；

2、本实用新型公开的一种纯碱碳化塔，在壁厚较大的塔底封头和塔体中下部增加加强板能够提升强度并且减少不锈钢的用量，进一步降低了设备成本；在冷却段塔体设置冷却水箱能够提升冷却效果，提高单塔产能和技术性能。

附图说明

图1是一种纯碱碳化塔的结构示意图；

图2是图1的A处放大图；

图3是图1的B处放大图。

图中标记：1-塔裙座，2-塔底封头，3-塔体，4-气体进口，5-气体分布器，6-冷却水箱，7-管板，8-换热管，9-塔板，10-进液口，11-塔顶封头，12-气相出口，13-冷却水出口，14-冷却水进口，15-出碱口，16-耐腐板，17-加强板。

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用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

一种纯碱碳化塔，如图1-3所示，包括塔裙座1，所述塔裙座1上方设有塔本体，所述塔本体的底部设有出碱口15和气体进口4，所述气体进口4的上方设有气体分布器5，所述气体分布器5设于塔本体的内部，所述塔本体的顶部设有进液口10和气相出口12；所述塔本体包括塔底封头2，所述塔底封头2的上方设有塔体3，所述塔体3内设有塔板9，所述塔体3的上方设有塔顶封头11；所述塔底封头2、塔体3、塔顶封头11、塔板9和气体分布器5均包括耐腐板16，所述耐腐板16的厚度不大于16mm，所述耐腐板16的材质为不锈钢。

具体的，所述塔裙座1能够用于支撑塔本体；所述出碱口15设于塔本体的底部能够用于取出生成的固液混合液；所述气体进口4设于塔本体的底部能够使反应气体向上经过塔内，进一步的，所述气体进口4设于塔体3上；所述气体分布器5设于气体进口4上方，能够使进入塔内的反应气体分布的更加均匀；所述进液口10设于塔本体的顶部能够使反应液体向下经过塔内，进一步的，所述进液口10设于塔体3上；所述气相出口12设于塔本体的顶部能够排出塔内顶部的气体；进一步的，所述塔底封头2和塔顶封头11为椭圆封头，所述椭圆封头具有良好的整体性能；所述塔板9能够使塔内的气液两相有效的接触，其中，所述塔板9为泛称，所述塔板9的形式可以为塔盘、降液管、笠帽、筛板等结构，所述塔板9数量根据工艺计算需要设置，且所述塔板9垂直分布；耐腐板16的厚度不大于16mm，与铸钢材质相比厚度更薄，能够降低塔本体及内件厚度，减小设备重量，从而实现设备轻量化，进一步的，所述耐腐板16的厚度根据塔体3的大小计算得出；所述不锈钢为奥氏体不锈钢，所述奥氏体不锈钢具有很好的耐腐蚀性能，从而能够更好的延缓腐蚀、降低纯碱产品铁含量。

作为另一具体的实施方式，所述塔底封头2的外侧和/或塔体3的外侧还包括加强板17，所述加强板17设于塔体3的中下部。所述塔体3的中上部受力相对较小，能够通过单层耐腐板16，实现设备轻量化，并且耐腐蚀；相对的，塔体3的中下部通过增加加强板17能够增加壁厚，从而增强塔体3的中下部的强度。进一步的，所述加强板的材质为碳钢，所述耐腐板与加强板通过轧制成为不锈钢复合板，所述不锈钢复合板的经济性较不锈钢板更优秀，并且相对铸铁同样能够减小设备重量，因此在本身壁厚较大的塔底封头和/或塔体可以采用不锈钢复合板；当然，在具体的实施中，所述加强板17也可以为其他材质。可供选择的，所述塔体3的中上部的耐腐板16的厚度大于中下部的耐腐板16的厚度，通过加强板17增加强度的同时还能够减少耐腐板16的用量，进一步的降低设备成本，其中，所述塔体3的中上部和中下部分别加工后，再通过焊接连接。

作为另一具体的实施方式，所述加强板17的厚度不大于30mm。能够在保证强度的范围内实现设备轻量化。

作为另一具体的实施方式，所述出碱口15设于塔底封头2上。由于塔底封头2设于塔体3的底端，能够通过出碱口15取出底端的固液混合液。进一步的，所述出碱口15设于塔底封头2最底端。

作为另一具体的实施方式，所述气相出口12设于塔顶封头11上。由于塔顶封头11设于塔体3的顶端，气相出口12能够尽可能多的排除塔本体内本身的气体，并且能够减少气体残留。进一步的，所述气相出口12设于塔顶封头11的最顶端，能够排出顶端的气体。

作为另一具体的实施方式，所述塔体3包括自下而上设置的冷却段塔体、生成段塔体和吸收段塔体，所述冷却段塔体上设有冷却水箱6，所述冷却水箱6设于气体分布器5的上方。碳化过程放出大量热，如果没有良好冷却，反应转化率即大大降低，所述冷却水箱6则能够更好的对冷却段塔体进行冷却，通过换热将反应热通过冷却水带走，进一步的，所述冷却水箱6的数量根据需要设置。

作为另一具体的实施方式，所述冷却水箱6包括具有腔室的箱体，所述箱体上设有冷却水出口13和冷却水进口14，所述箱体的中部设有换热管8，所述换热管8通过管板7设于箱体上，所述换热管8与腔室连通；所述换热管8和管板7的材质为奥氏体不锈钢；所述箱体、冷却水出口13和冷却水进口14的材质为低合金钢。由于换热管8和管板7需要与塔体3内的产品接触，因此采用奥氏体不锈钢能够耐腐蚀，并且能够降低自重；其余部位无需与产品接触，选取低合金钢能够具有较好的综合性能。具体的，所述换热管8设于冷却段塔体内，能够对塔内介质进行降温。

作为另一具体的实施方式，所述冷却水出口13设于箱体的上方，所述冷却水进口14设于箱体的下方。从下往上冷却是为了防止水由于收重力而过快流失,可以将冷却水箱6中的空气完全排出，使冷却水能够充满整个冷却水箱6，冷却时间延长而达到更好的效果。

作为另一具体的实施方式，所述冷却水箱6包括多个，所述冷却水箱6沿竖直方向分布。多个冷却水箱6能够使冷却段塔体达到更好的冷却效果，沿竖直方向设置能够使冷却段塔体的一定高度范围内的介质冷却。

作为另一具体的实施方式，在某相邻两个所述冷却水箱6中，位于下方的所述冷却水箱6的冷却水出口13和上方的所述冷却水箱6的冷却水进口14相连。能够通过向一个冷却水进口14注水实现两个冷却水箱6的冷却。在冷却水箱至少四个的情况下，可以将多个冷却水箱6分段进行连接，即分为至少两段，每段中至少有相邻两个所述冷却水箱6连接，也可以为每段中所有相邻的冷却水箱6均连接，分段引入温度低的冷却液，从而能够实现多段冷却。进一步的，可以将多个所述冷却水箱6连接至一体，即所有冷却水箱6中，任意相邻两个所述冷却水箱6均连接，能够方便的通过最底部的冷却水进口14和最顶部的冷却水出口13实现所有冷却水箱6的冷却。

本实施例所提供的一种纯碱碳化塔，其工作过程如下：

氨盐水从上部进入塔体3，充满塔体3。反应气体从塔底进入塔体3，在吸收段塔体，氨盐水吸收反应气体，尚无结晶析出；在生成段塔体，开始析出结晶，并继续吸收反应气体，使结晶长大；在冷却段塔体，吸收反应气体的同时进行冷却，结晶继续成长；吸收后尾气从塔顶排出，含结晶的悬浮液从塔底部取出后，进行固液分离。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型公开的一种纯碱碳化塔，降低了设备及内件厚度，减小了设备重量，实现设备轻量化；可降低产品铁份含量，提高产品白度这一重要指标；同时新塔投运不需添加硫化钠缓蚀剂，正常生产中也无需添加，可显著降低生产运行成本，并可避免对缓蚀剂敏感性较高的药品食品等行业应用限制；

2、本实用新型公开的一种纯碱碳化塔，在壁厚较大的塔底封头2和塔体3中下部增加加强板17能够提升强度并且减少不锈钢的用量，进一步降低了设备成本；在冷却段塔体3设置冷却水箱6能够提升冷却效果，提高单塔产能和技术性能。

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。

在本实用新型实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度不大于第二特征。

Claims (10)

1.一种纯碱碳化塔，其特征在于：包括塔裙座(1)，所述塔裙座(1)上方设有塔本体，所述塔本体的底部设有出碱口(15)和气体进口(4)，所述气体进口(4)的上方设有气体分布器(5)，所述气体分布器(5)设于塔本体的内部，所述塔本体的顶部设有进液口(10)和气相出口(12)；所述塔本体包括塔底封头(2)，所述塔底封头(2)的上方设有塔体(3)，所述塔体(3)内设有塔板(9)，所述塔体(3)的上方设有塔顶封头(11)；所述塔底封头(2)、塔体(3)、塔顶封头(11)、塔板(9)和气体分布器(5)均包括耐腐板(16)，所述耐腐板(16)的厚度不大于16mm，所述耐腐板(16)的材质为不锈钢。

2.如权利要求1所述的纯碱碳化塔，其特征在于：所述塔底封头(2)的外侧和/或塔体(3)的外侧还包括加强板(17)，所述加强板(17)设于塔体(3)的中下部。

3.如权利要求2所述的纯碱碳化塔，其特征在于：所述加强板(17)的厚度不大于30mm。

4.如权利要求1所述的纯碱碳化塔，其特征在于：所述出碱口(15)设于塔底封头(2)上。

5.如权利要求1所述的纯碱碳化塔，其特征在于：所述气相出口(12)设于塔顶封头(11)上。

6.如权利要求1所述的纯碱碳化塔，其特征在于：所述塔体(3)包括自下而上设置的冷却段塔体、生成段塔体和吸收段塔体，所述冷却段塔体上设有冷却水箱(6)，所述冷却水箱(6)设于气体分布器(5)的上方。

7.如权利要求6所述的纯碱碳化塔，其特征在于：所述冷却水箱(6)包括具有腔室的箱体，所述箱体上设有冷却水出口(13)和冷却水进口(14)，所述箱体的中部设有换热管(8)，所述换热管(8)通过管板(7)设于箱体上，所述换热管(8)与腔室连通；所述换热管(8)和管板(7)的材质为奥氏体不锈钢；所述箱体、冷却水出口(13)和冷却水进口(14)的材质为低合金钢。

8.如权利要求7所述的纯碱碳化塔，其特征在于：所述冷却水出口(13)设于箱体的上方，所述冷却水进口(14)设于箱体的下方。

9.如权利要求8所述的纯碱碳化塔，其特征在于：所述冷却水箱(6)包括多个，所述冷却水箱(6)沿竖直方向分布。

10.如权利要求9所述的纯碱碳化塔，其特征在于：在某相邻两个所述冷却水箱(6)中，位于下方的所述冷却水箱(6)的冷却水出口(13)和上方的所述冷却水箱(6)的冷却水进口(14)相连。

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