專利名稱：高效自然循環(huán)外冷式碳化塔的制作方法
專利說明
一、技術(shù)領(lǐng)域本實(shí)用新型涉及一種化學(xué)工業(yè)中生產(chǎn)碳酸氫鈉的碳化塔。
二背景技術(shù)：
申請(qǐng)?zhí)枮?7103005的中國(guó)專利公開了一種自然循環(huán)外冷式碳化塔，其結(jié)構(gòu)是塔體外部有一個(gè)或多個(gè)外冷器與塔體相連組成反應(yīng)液循環(huán)回路，反應(yīng)液在塔體和外冷器之間采用自然循環(huán)；塔體內(nèi)裝有一個(gè)或多個(gè)內(nèi)循環(huán)管，塔體內(nèi)還可以裝設(shè)一塊或多塊篩板，一個(gè)或多個(gè)泡罩，一個(gè)或多個(gè)笠帽。此種碳化塔相對(duì)于強(qiáng)制循環(huán)碳化塔，節(jié)約了設(shè)備投資和動(dòng)力消耗，有利于碳酸氫鈉結(jié)晶的成長(zhǎng)，二氧化碳的吸收效率有較大提高，但存在以下不足1、尾氣中二氧化碳的含量仍然偏高，碳酸氫鈉的結(jié)晶粒度仍然偏??；2、塔的連續(xù)作業(yè)周期較短，最長(zhǎng)為1個(gè)月，若操作有波動(dòng)時(shí)，塔底容易堆堿，連續(xù)作業(yè)時(shí)間將縮短到10多天。
三
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種改進(jìn)的生產(chǎn)碳酸氫鈉的碳化塔，以進(jìn)一步提高二氧化碳的利用率和塔單位容積的生產(chǎn)強(qiáng)度，增大碳酸氫鈉的結(jié)晶粒度，延長(zhǎng)塔的連續(xù)作業(yè)周期。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是保留申請(qǐng)?zhí)枮?7103005的中國(guó)專利中塔體外部有一個(gè)或多個(gè)外冷器與塔體相連組成反應(yīng)液循環(huán)回路、反應(yīng)液在塔體和外冷器之間采用自然循環(huán)的結(jié)構(gòu)，改進(jìn)塔體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。塔體內(nèi)從上至下安裝開孔率為0.2～1.2％的低開孔率篩板，低開孔率篩板上設(shè)置有溢流孔，相鄰篩板之間相隔有間距。由于篩板的開孔率低，篩板下會(huì)形成氣墊層，阻止液體在篩板間軸向反混，使母液僅通過溢流孔向下流動(dòng)，氣體通過篩孔向上運(yùn)動(dòng)，因而可提高二氧化碳的吸收效率。由于二氧化碳吸收效率的提高，縮短了塔體上部吸收區(qū)，擴(kuò)大了塔體中部和下部結(jié)晶區(qū)，其結(jié)果是碳酸氫鈉結(jié)晶粒度增大，尾氣二氧化碳含量降低，二氧化碳利用率提高，塔單位容積的生產(chǎn)強(qiáng)度提高。
本實(shí)用新型還采取了以下技術(shù)措施1、安裝在塔體上部吸收區(qū)的低開孔率篩板的溢流孔位于篩板邊緣，相鄰兩篩板的溢流孔相對(duì)于塔體的軸線對(duì)稱分布，溢流孔中裝配有溢流管；安裝在塔體中部吸收與結(jié)晶區(qū)的低開孔率篩板的溢流孔位于篩板中心部位，溢流孔上方設(shè)置有擋液構(gòu)件；安裝在塔體下部吸收、結(jié)晶與冷卻區(qū)的低開孔率篩板為環(huán)形篩板，溢流孔位于篩板中心部位。
2、塔體上部吸收區(qū)及下部吸收、結(jié)晶與冷卻區(qū)的直徑均為D1，塔體中部吸收與結(jié)晶區(qū)的直徑為D2，D2是D1的1.2～1.5倍，形成中部擴(kuò)大的異徑塔。中部塔體擴(kuò)大后，結(jié)晶在該區(qū)的停留時(shí)間增加，可增大結(jié)晶粒度，同時(shí)降低了塔內(nèi)過飽和度峰值，使塔內(nèi)結(jié)疤速度減慢，有利于延長(zhǎng)塔的連續(xù)作業(yè)周期。
3、塔體下部吸收、結(jié)晶與冷卻區(qū)設(shè)置了采用氣體動(dòng)力活化晶漿的進(jìn)氣分布器，該進(jìn)氣分布器與進(jìn)氣管連接。進(jìn)氣分布器由環(huán)形管和導(dǎo)氣管構(gòu)成，環(huán)形管上分布有多個(gè)出氣孔，導(dǎo)氣管至少為兩段，各段導(dǎo)氣管的一端與環(huán)形管的內(nèi)環(huán)面連接，另一端與進(jìn)氣管連接。該技術(shù)措施解決了操作波動(dòng)所造成的塔底堆堿問題，從而保證和延長(zhǎng)了塔的作業(yè)周期。
4、塔體中部吸收與結(jié)晶區(qū)設(shè)置了循環(huán)管。
本實(shí)用新型具有以下有益效果1、提高了二氧化碳的利用率，例如，在塔徑相同的條件下，申請(qǐng)?zhí)枮?7103005的中國(guó)專利所公開的“自然循環(huán)外冷式碳化塔”尾氣CO2濃度為4～10％，本實(shí)用新型提供的碳化塔尾氣CO2濃度僅為2％。
2、增大了碳酸氫鈉的結(jié)晶粒度，例如，申請(qǐng)?zhí)枮?7103005的中國(guó)專利所公開的“自然循環(huán)外冷式碳化塔”，當(dāng)其塔徑為2.2米和2.5米時(shí)，碳酸氫鈉結(jié)晶的平均粒徑為110μm，本實(shí)用新型提供的碳化塔，當(dāng)其塔徑為2.2米和2.8米時(shí)，碳酸氫鈉結(jié)晶的平均粒徑為120～140μm。
3、提高了塔的生產(chǎn)強(qiáng)度，例如，申請(qǐng)?zhí)枮?7103005的中國(guó)專利所公開的“自然循環(huán)外冷式碳化塔”，當(dāng)其塔徑為2.2米和2.5米時(shí)，單位容積產(chǎn)量分別為0.7噸/日·米3和0.66噸/日·米3，本實(shí)用新型提供的碳化塔，當(dāng)其塔徑為2.2米和2.8米時(shí)，單位容積產(chǎn)量分別為0.86噸/日·米3和0.9噸/日·米3。
4、延長(zhǎng)了塔的連續(xù)作業(yè)時(shí)間，申請(qǐng)?zhí)枮?7103005的中國(guó)專利所公開的“自然循環(huán)外冷式碳化塔”，其連續(xù)作業(yè)時(shí)間最多為1個(gè)月，當(dāng)操作有波動(dòng)時(shí)，縮短到10多天，而本實(shí)用新型提供的碳化塔，連續(xù)作業(yè)時(shí)間可穩(wěn)定地達(dá)到1～2個(gè)月。
四

圖1是本實(shí)用新型所提供的高效自然循環(huán)外冷式碳化塔的一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；圖2是本實(shí)用新型所提供的高效自然循環(huán)外冷式碳化塔的另一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；圖3是本實(shí)用新型所提供的高效自然循環(huán)外冷式碳化塔的又一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；圖4是低開孔率篩板與溢流管的組合示意圖；圖5是圖4的俯視圖；圖6是進(jìn)氣分布器的一種結(jié)構(gòu)圖；圖7是圖6的俯視圖。
圖中，1-塔體、2-出氣口、3-低開孔率篩板、4-進(jìn)液口、5-溢流孔、6-溢流管、7-擋液構(gòu)件、8-外冷器、9-進(jìn)氣管、10-出堿管、11-循環(huán)管、12-進(jìn)氣分布器、13-環(huán)形管、14-導(dǎo)氣管、15-出氣孔。
五具體實(shí)施方式
實(shí)施例1本實(shí)施例中的高效自然循環(huán)外冷式碳化塔的結(jié)構(gòu)如圖1所示，由塔體1、外冷器8和低開孔率篩板3組裝而成。塔體1的塔徑為2.2米、高為30米，其頂部開有出氣口2，其上部開有進(jìn)液口4，其下部設(shè)有進(jìn)氣管9，其底部設(shè)有出堿管10。安裝在塔體上部吸收區(qū)的低開孔率篩板3的開孔率為0.65％，溢流孔5位于篩板邊緣，相鄰兩篩板的溢流孔相對(duì)于塔體的軸線對(duì)稱分布，溢流孔中裝配有溢流管6，如圖4、圖5所示，相鄰篩板之間的間距為0.5米；安裝在塔體中部吸收與結(jié)晶區(qū)的低開孔率篩板3的開孔率為0.6％，溢流孔5位于篩板中心部位，溢流孔上方設(shè)置有擋液構(gòu)件7，相鄰篩板之間的間距為2.2米；安裝在塔體下部吸收、結(jié)晶與冷卻區(qū)的低開孔率篩板3為環(huán)形篩板，開孔率為0.7％，溢流孔5位于篩板中心部位，相鄰篩板之間的間距為2米。外冷器8配置3臺(tái)，直徑為1.2米，連接在塔體1下部吸收、結(jié)晶與冷卻區(qū)。
實(shí)施例2本實(shí)施例中的高效自然循環(huán)外冷式碳化塔的結(jié)構(gòu)如圖2所示，由塔體1、外冷器8、低開孔率篩板3和循環(huán)管11組裝而成。塔體1為異徑塔，上部和下部的塔徑D1為2.2米、中部的塔徑D2為3米、高為30米，其頂部開有出氣口2，其上部開有進(jìn)液口4，其下部設(shè)有進(jìn)氣管9，其底部設(shè)有出堿管10。安裝在塔體上部吸收區(qū)的低開孔率篩板3的開孔率為0.7％，溢流孔5位于篩板邊緣，相鄰兩篩板的溢流孔相對(duì)于塔體的軸線對(duì)稱分布，溢流孔中裝配有溢流管6，如圖4、圖5所示，相鄰篩板之間的間距為0.5米；安裝在塔體中部吸收與結(jié)晶區(qū)的低開孔率篩板3的開孔率為0.43％，溢流孔5位于篩板中心部位，溢流孔上方設(shè)置有擋液構(gòu)件7，相鄰篩板之間的間距為2.2米；安裝在塔體下部吸收、結(jié)晶與冷卻區(qū)的低開孔率篩板3為環(huán)形篩板，開孔率為0.83％，溢流孔5位于篩板中心部位，相鄰篩板之間的間距為1.95米。循環(huán)管11設(shè)置在塔體中部吸收與結(jié)晶區(qū)。外冷器8配置3臺(tái)，直徑為1.2米，連接在塔體1下部吸收、結(jié)晶與冷卻區(qū)。
實(shí)施例3本實(shí)施例中的高效自然循環(huán)外冷式碳化塔的結(jié)構(gòu)如圖3所示，由塔體1、外冷器8、低開孔率篩板3、循環(huán)管11和進(jìn)氣分布器12組裝而成。塔體1為異徑塔，上部和下部的塔徑D1為2.8米、中部的塔徑D2為3.8米、高為30米，其頂部開有出氣口2，其上部開有進(jìn)液口4，其下部設(shè)有進(jìn)氣管9，其底部設(shè)有出堿管10。安裝在塔體上部吸收區(qū)的低開孔率篩板3的開孔率為0.51％，溢流孔5位于篩板邊緣，相鄰兩篩板的溢流孔相對(duì)于塔體的軸線對(duì)稱分布，溢流孔中裝配有溢流管6，如圖4、圖5所示，相鄰篩板之間的間距為0.5米；安裝在塔體中部吸收與結(jié)晶區(qū)的低開孔率篩板3的開孔率為0.53％，溢流孔5位于篩板中心部位，溢流孔上方設(shè)置有擋液構(gòu)件7，相鄰篩板之間的間距為2.4米；安裝在塔體下部吸收、結(jié)晶與冷卻區(qū)的低開孔率篩板3為環(huán)形篩板，開孔率為0.74％，溢流孔5位于篩板中心部位，相鄰篩板之間的間距為2米。循環(huán)管11設(shè)置在塔體中部吸收與結(jié)晶區(qū)。進(jìn)氣分布器12安裝在塔體1下部吸收、結(jié)晶與冷卻區(qū)的底部，其結(jié)構(gòu)如圖6、圖7所示，由環(huán)形管13和導(dǎo)氣管14構(gòu)成，環(huán)形管上分布有多個(gè)出氣孔15，導(dǎo)氣管為3段，各段導(dǎo)氣管的一端與環(huán)形管的內(nèi)環(huán)面連接，另一端與進(jìn)氣管9連接。外冷器8配置3臺(tái)，直徑為1.5米，連接在塔體1下部吸收、結(jié)晶與冷卻區(qū)。
權(quán)利要求1.一種高效自然循環(huán)外冷式碳化塔，包括塔體(1)、與塔體連接的外冷器(8)，反應(yīng)液在塔體和外冷器之間的循環(huán)方式為自然循環(huán)，其特征在于塔體內(nèi)從上至下安裝有開孔率為0.2～1.2％的低開孔率篩板(3)，低開孔率篩板上設(shè)置有溢流孔(5)，相鄰篩板之間相隔有間距。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效自然循環(huán)外冷式碳化塔，其特征在于A、安裝在塔體(1)上部吸收區(qū)的低開孔率篩板的溢流孔位于篩板邊緣，相鄰兩篩板的溢流孔相對(duì)于塔體的軸線對(duì)稱分布，溢流孔中裝配有溢流管(6)，B、安裝在塔體(1)中部吸收與結(jié)晶區(qū)的低開孔率篩板的溢流孔(5)位于篩板中心部位，溢流孔上方設(shè)置有擋液構(gòu)件(7)，C、安裝在塔體(1)下部吸收、結(jié)晶與冷卻區(qū)的低開孔率篩板為環(huán)形篩板，溢流孔(5)位于篩板中心部位。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高效自然循環(huán)外冷式碳化塔，其特征在于塔體(1)上部吸收區(qū)及下部吸收、結(jié)晶與冷卻區(qū)的直徑均為D1，塔體(1)中部吸收與結(jié)晶區(qū)的直徑為D2，D2是D1的1.2～1.5倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高效自然循環(huán)外冷式碳化塔，其特征在于塔體(1)下部吸收、結(jié)晶與冷卻區(qū)設(shè)置有進(jìn)氣分布器(12)，該進(jìn)氣分布器與進(jìn)氣管(9)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高效自然循環(huán)外冷式碳化塔，其特征在于塔體(1)下部吸收、結(jié)晶與冷卻區(qū)設(shè)置有進(jìn)氣分布器(12)，該進(jìn)氣分布器與進(jìn)氣管(9)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高效自然循環(huán)外冷式碳化塔，其特征在于進(jìn)氣分布器(12)由環(huán)形管(13)和導(dǎo)氣管(14)構(gòu)成，環(huán)形管上分布有多個(gè)出氣孔(15)，導(dǎo)氣管至少為兩段，各段導(dǎo)氣管的一端與環(huán)形管的內(nèi)環(huán)面連接，另一端與進(jìn)氣管(9)連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高效自然循環(huán)外冷式碳化塔，其特征在于進(jìn)氣分布器(12)由環(huán)形管(13)和導(dǎo)氣管(14)構(gòu)成，環(huán)形管上分布有多個(gè)出氣孔(15)，導(dǎo)氣管至少為兩段，各段導(dǎo)氣管的一端與環(huán)形管的內(nèi)環(huán)面連接，另一端與進(jìn)氣管(9)連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高效自然循環(huán)外冷式碳化塔，其特征在于塔體(1)中部吸收與結(jié)晶區(qū)設(shè)置有循環(huán)管(11)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高效自然循環(huán)外冷式碳化塔，其特征在于塔體(1)中部吸收與結(jié)晶區(qū)設(shè)置有循環(huán)管(11)。
專利摘要一種高效自然循環(huán)外冷式碳化塔，包括塔體、與塔體連接的外冷器，塔體內(nèi)從上至下安裝開孔率為0.2～1.2％的低開孔率篩板，塔體既可以是同徑又可以是異徑，若為異徑塔，塔體中部的塔徑大于塔體上部和下部的塔徑。塔體下部還可以設(shè)置進(jìn)氣分布器，以氣體動(dòng)力活化塔底晶漿。由于篩板的開孔率低，篩板下會(huì)形成氣墊層，阻止液體在篩板間軸向反混，因而可提高CO
文檔編號(hào)B01J10/00GK2620581SQ0323445
公開日2004年6月16日 申請(qǐng)日期2003年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月19日
發(fā)明者周光耀 申請(qǐng)人:中國(guó)成達(dá)工程公司