用于小苏打生产的无冷却段碳化塔的制作方法

本实用新型涉及化工设备技术领域，尤其涉及一种用于小苏打生产的无冷却段碳化塔。

背景技术：

工业上通常采用碳酸钠溶液碳酸化制小苏打，将制备的碳酸钠溶液先进入澄清桶澄清，去除不溶杂质，澄清后的碱液送入过滤器，去除更细微的杂质颗粒后送入碳化塔上部，与塔下部通入的二氧化碳气体进行碳酸化反应。作为小苏打生产中的核心设备，目前碳化塔主要的缺点是由于进塔窑气CO2浓度为 40％左右，塔容量不足，致使碳化尾气CO2含量居高不下(一般15％，甚至更高)、有效利用率很低，仅60％左右，增加了气体损耗；采用夹套或水箱冷却效果较差，效率低，塔内流体主体温度与塔壁处流体温差大，造成塔壁易结疤，影响设备作业周期。目前设备的材质为碳钢或铸铁，含碳量较高，耐腐蚀性能不佳，铁锈对小苏打的品质有较大影响，且设备笨重。塔板采用菌帽结构形式，该结构存在液体轴向返混，传质效率低，气体消耗高，作业周期短，影响产品品质等问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足之处，提供一种结构更合理、轻便、高效及作业周期更长的用于小苏打生产的无冷却段碳化塔。

本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是：一种用于小苏打生产的无冷却段碳化塔包括塔体，其上部设有进液口、洗水口及排气口，中部设有蒸汽口，下部设有进气口及出料口，塔体内沿轴向等距设有至少两个塔板，其由塔盘及降液板组成，进气口通过套管式法兰连接安装在塔体下部，塔体可以按工艺需要增加高度，塔容积及塔板数量可以随之增加。

塔盘上菱形布置一组等间距圆形通孔，塔盘开孔率不同且开孔率较低，开孔率为1.5％～3.8％，孔径为φ10mm～φ30mm。

塔盘一端与塔体内壁垂直相连，另一端垂直焊有降液板。

降液板上对称开有至少两个矩形通孔，通孔的下边缘等于或稍低于塔盘的上表面，降液板的上边缘高于塔盘的上表面，相邻塔板的降液板沿塔体轴线左右对称布置。

塔盘与塔体连接部分的下方固定有筋板。

进气口中的进气管伸入到塔体内部，端部开设向下的坡口。

碳化塔的材质全部为不锈钢。

本实用新型的有益效果如下：

1.本实用新型通过材质的改变，含碳量降低，耐腐蚀型性能更佳，减少铁锈对小苏打产品质量的影响，保证了小苏打的品质，且设备更轻便。

2.本实用新型通过塔体自然冷却，取消了塔体下部夹套或水箱冷却,不仅使塔壁结疤现象减轻，而且保证了整个反应过程温度梯度不发生突变，防止二次结晶的析出，保证小苏打的结晶质量。

3.本实用新型通过塔板结构的改变，生产能力远大于相同直径的菌帽式塔，这是由于塔盘上菱形布置一组等间距圆形通孔，虽然开孔率不同且开孔率较低，但开孔数量较多，从而保证了所需的气液接触面积，并使进塔的CO2气体经塔盘通孔后呈喷射状，形成极细的分散性极好的气泡与制碱液进行充分传质反应，塔板效率大大提高。降液板使气液分道，并使碳化液在塔内呈“S”形自上而下流动，气体在塔盘通孔处喷射分散与碳化液逆向吸收传质，避免了液体的轴向返混，使碳化液的反应梯度保持相对稳定。

4.本实用新型通过增加碳化塔塔体高度，并相应增加塔板数量及塔容积，提高处理能力，使碳化尾气CO2含量降低至10％～12％，气体损耗减少，气体利用率大幅提高，并增加碳化液在塔内的停留时间，有利于碳化转化率和小苏打结晶质量的提高。

附图说明

图1为用于小苏打生产的无冷却段碳化塔结构示意图

图2为用于小苏打生产的无冷却段碳化塔塔板示意图

图3为进气口示意图

图4为图2的A方向视图

图5为图2的B-B剖面图

其中：1-塔体 2-出料口 3-塔板 4-蒸汽口 5-洗水口 6-排气口 7- 进液口 8-进气口 9-降液板 10-塔盘 11-筋板 12-进气管

具体实施方式

如图1所示，一种用于小苏打生产的无冷却段碳化塔，塔体1上部设有进液口7、洗水口5及排气口6，中部设有蒸汽口4，下部设有进气口8及出料口2，塔体1内沿轴向等距设有至少两个塔板3，如图2所示，塔板3由塔盘 10及降液板9组成，塔盘10一端与塔体1内壁垂直相连，另一端垂直焊接有降液板9，降液板9的上边缘高于塔盘10的上表面，下边缘高于下层塔盘10 的上表面100mm～150mm，使碳化液的流动更顺畅、气液接触更充分，相邻塔板3的降液板9沿塔体1轴线左右对称布置。塔体1直径φ900mm～φ2000mm。

本实用新型通过塔体自然冷却，取消塔体下部夹套或水箱冷却,不仅使塔壁结疤现象减轻，而且保证了整个反应过程温度梯度不发生突变，防止二次结晶的析出，保证小苏打的结晶质量，相邻塔板3的降液板9沿塔体1采用轴线左右对称布置方式，使碳化液在塔内呈“S”形自上而下流动，增大了气液接触的面积，提高了塔的吸收效率从而提高小苏打产品品质。

如图4所示，塔盘10按照菱形布置开有一组等间距圆形通孔，塔盘10开孔率不同且开孔率较低，开孔率为1.5％～3.8％，孔径为φ10mm～φ30mm，如图5所示，降液板9上左右对称开有三个矩形通孔，通孔的下边缘等于或低于塔盘10的上表面，通过塔板3结构的改变，生产能力远大于相同直径的菌帽式塔，这是由于塔盘10上菱形布置一组等间距圆形通孔，虽然开孔率不同且开孔率较低，但开孔数量较多，从而保证了所需的气液接触面积，并使进塔的 CO2气体经塔盘10通孔后呈喷射状，形成极细的分散性极好的气泡与制碱液进行充分传质反应，塔板3效率大大提高。降液板9使气液分道，并使碳化液在塔内呈“S”形自上而下流动，气体在塔盘10通孔处喷射分散与碳化液逆向吸收传质，避免了液体的轴向返混，使碳化液的反应梯度保持相对稳定。降液板 9上左右对称的矩形通孔，还可以在设备检修时使得液体通过矩形通孔流入到下一层的塔盘10上，以此类推，达到使液体排净的目的。

如图3所示，进气口8通过套管式法兰连接在塔体1下部，方便安装、拆卸及更换，进气管12伸入到塔体1内部，端部开有斜面向下的坡口，有效缓解气体对塔壁的冲刷。

如图2所示，塔盘10与塔体1连接部分的下方固定有筋板11，防止变形，保证塔板3的稳定运行。

塔体1高度可以按工艺需要增加，塔板3数量可以随之增加，通过增加碳化塔塔体1高度，相应增加了塔板3数量，提高了碳化塔处理能力，降低了碳化尾气CO2含量，减少了气体损耗，气体利用率提高，使碳化液在塔内的停留时间延长，有利于碳化转化率和小苏打结晶质量的提高。

碳化塔的材质为不锈钢，使得碳化塔的含碳量降低，耐腐蚀型性能更佳，大幅度减少铁锈对小苏打品质的影响，且设备更轻便。

工业上通常采用碳酸钠溶液碳酸化制小苏打，将制备的碳酸钠溶液首先进入澄清桶澄清，去除不溶杂质，澄清后的碱液送入过滤器，去除更细微的杂质颗粒后送入碳化塔上部的进液口7，碳化液经轴向若干个等距塔板3自上而下“S”形流动，与塔体1下部进气口8通入的CO2气体进行碳酸化反应，得到的小苏打晶浆经出料口2送入分离机进行固液分离处理，未反应的气体经塔体 1上部的排气口6排出。塔体1上部的洗水口5及中部的蒸汽口4对运行一定时间的塔内部进行吹扫及清洗。