專利名稱：生產優質重堿的碳化塔的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及合成法生產純堿的氨母液II的碳酸化及氨堿法中的氨鹽水碳酸化的碳化塔，屬于合成法制堿的主要設備領域。
合成法生產重堿的碳化塔有索爾維鑄鐵碳化塔及外冷式碳化塔，中國純堿工業協會主編，《純堿工學》P482—483，1990.7化工出版社和王楚主編，《純堿生產工藝與設備計算》P302表4—8，報導聯合制堿的索爾維鑄鐵碳化塔
2.5mxH26.5m，采用0.4MPa進氣壓力，85％CO2氣進制堿塔，在生產能力為110t/d時，獲得82μm平均粒徑的重堿，純堿密度426kg/m3，重堿的濾餅水分≥20％，三塔一組的
2.5×H26.5m碳化塔，倒塔時，堿疤厚達15—16mm，制堿塔及清洗塔尾氣CO2損失共計48Nm3/t堿，可見索爾維鑄鐵碳化塔生產的重堿平均粒徑偏小，密度低，要求高濃度CO2氣制堿，重堿濾餅水份含量高，堿疤厚，制堿塔及清洗塔尾氣CO2損失大，污染大氣。
本實用新型的目的是針對現有技術的不足而提供一種生產優質重堿的碳化塔。這種碳化塔為異徑塔，該碳化塔分為上、下兩段，上段塔直徑＝下段塔直徑＋(0.2～0.6)m，冷卻段高有為塔總高的三分之一，上段有效容積與下段有效容積之比為2～3.3∶1。并在冷卻箱和笠帽結構設計上作了很大改進。利用制堿塔堿液預熱清洗氨II和/或氨鹽水，相應提高碳化塔中部溫度，生成“園柱箱形晶體”重堿。采用“部分堿漿循環法”也是提高重堿粒徑和純堿密度的有效措施。
本實用新型的目的由以下技術方案來實現。
生產優質重堿的碳化塔分為上、下兩段，上段含有生成段(9)，吸收段(11)和分離段(14)，下段為冷卻段，上段塔直徑＝下段塔直徑＋(0.2～0.6)m，冷卻段高為塔總高的三分之一，上段有效容積與冷卻段有效容積之比為2～3.3∶1。冷卻段內設有8個冷卻箱(5)和9個冷卻段笠帽(6)，冷卻箱和冷卻段笠帽上支撐固定在冷卻段的塔壁上，冷卻箱為多層列管式，并設有冷卻水進口(3)和循環水進口(4)，排水口設在第6#冷卻箱上。塔底座(19)設有CO2氣進口(2)，氣體分布器(18)和重堿出口(20)。生成段(9)和吸水段(11)內設有若干笠帽(8)(10)(13)，也分別固定在相應的塔壁上，分離段(14)上端設有尾氣出口(15)，碳化塔由底座(19)支承固定。塔外設有清洗氨II泵(1)和晶漿泵(16)，通過導管和上、下段的連接組成碳化塔整體。
冷卻箱(5)為多層列管式，冷卻箱的箱體用三根弧形鋼板(21)補強，冷卻箱能承受2.5MPa的壓力，碳化塔工作壓力為0.8—1.9MPa，冷卻水的進口(3)，出水口匯入循環水進口(4)，并由6#冷卻箱上端的出水口排出，清洗氨II和/或氨鹽水由7#冷卻箱徑8#冷卻箱后進入管口(12)。
吸收段(11)，生成段(9)和冷卻段內各笠帽(13)(10)(8)(6)的頂蓋和底盤均為大傾角扇形鋼板制成，目的是增加重堿漿料與CO2氣的接觸面和均勻分布，有利于重堿的生成和緩慢冷卻，用導管(17)和晶漿泵(16)抽出一部分晶漿送至生成段上端25#笠帽(10)的頂蓋中心處均勻流下。冷卻段笠帽高hc＝18—24％Dc，生成段笠帽高ha＝18—20％Dc，Dc為冷卻段塔內徑。笠帽通道面積f1為上笠帽f2與下笠帽頂蓋間的間隙通道面積f1＝20～25％Fc，f2為底盤中心孔截面積f2＝20—25％Fc，f3為頂蓋與底盤之間形成通道面積f3＝20％Fc，f4為頂蓋與塔壁之間形成通道面積f4＝30—33％Fc，Fc為冷卻段塔體截面積Fc=(πDc4)2]]>按上述要求設計的笠帽，其頂蓋及底盤均不存堿，同時笠帽的通道又有“低氣速”及“低液速”的特性，在低濃度16—65％CO2氣的緩慢反應下，促使重堿晶粒增大。
將清洗氨II和/或氨鹽水由泵(1)泵入7#冷卻箱經8#冷卻箱作冷劑，利用制堿塔的堿液熱量預熱清洗氨II和/或氨鹽水，再送至吸收段上端進入管口(12)，使氨II和/或氨鹽水溫度提高8—10℃，相應提高碳化塔中部溫度，生成“園柱箱形晶體”重堿，抑制結晶段細晶的產生，增加重堿平均粒度。
采用“部分堿漿循環法”，也是提高重堿粒徑的補充措施，將8#冷卻箱上的9#笠帽頂上的堿漿，用導管(17)及晶漿泵(16)抽出一部分晶漿送至生成段的上端25#笠帽(10)的頂蓋中心處均勻下流，令返回的重堿晶粒再繼續成長，獲得更大的結晶，平均晶粒將達270μm，純堿密度850kg/m3，重堿的濾餅水份10.5％。
本實用新型的另一核心技術是采用低濃度16-65％CO2氣替代高濃度85％CO2氣制堿，如46—65％CO2混合氣；≤40％CO2石灰窯氣或者26—27％CO2變換氣；以及天然氣為原料的低濃度16—17％CO2變換氣，均可用作制堿的CO2氣源，生產優質重堿。
在進制堿塔的CO2氣的分壓相同條件下，低濃度CO2氣更有利于提高重堿的粒徑，故將制堿壓力由0.4MPa升到0.8MPa，就能令制堿塔尾氣串入清洗塔，作為清洗氣的氣源，清洗塔尾氣中CO2，氣含量可降至0.2％以下。
重堿從冷卻塔底出料，經過濾，煅燒等工序后獲得純堿。
本實用新型具有如下優點1.本碳化塔適用于各種低濃度16—65％CO2氣制堿，可以節約電能。如用聯堿廠的1.2MPa變換氣制堿，可節電71.7kw·h/t堿；以天然氣為原料生產合成氨的聯堿廠采用兩組塔生產，一組塔為0.8MPa混合氣制堿；另一組塔為1.9MPa變換氣制堿，估計每噸堿節約電60kw·h，2.由于制堿塔的CO2氣損失由48Nm3/t降至2Nm3/t堿，減少對大氣的污染。
3.重堿粒徑增大至270μm，純堿密度850kg/m3，同時也降低重堿的濾餅水份至10.5％，節約了蒸汽。
下面通過附圖和實施倒對本實用新型進行具體描述
圖1為碳化塔結構示意圖(1)清洗氨II泵，(2)CO2氣進塔管，(3)≤20℃冷卻水進口，(4)循環水進口，(5)冷卻箱，(6)冷卻段笠帽，(7)9#笠帽，(8)生成段笠帽，(9)生成段，(10)25#笠帽，(11)吸收段，(12)清洗氨II進塔管口(13)吸收段笠帽，(14)分離段，(15)尾氣出口管，(16)晶漿泵，(17)導管，(18)氣體分布器，(19)底座。(20)重堿出口管。
圖2為冷卻段笠帽結構示意圖圖3為吸收段笠帽結構示意圖圖4為冷卻箱結構示意圖(21)弧形鋼板。
圖5為冷卻箱花板示意圖圖6為索爾維塔舊笠帽結疤示意圖實施例下面通過實施例對本實用新型進行具體描述，有必要在此指出的是以下實施例只用于對本實用新型進行進一步說明，不能理解為對本實用新型保護范圍的限制，該領域的技術人員可以根據上述內容對本實用新型作出一些非本質的改進和調整。
本實用新型提供的生產優質重堿的碳化塔如
圖1～5所示；碳化塔分為上、下兩段，上段含有生成段(9)吸收段(11)和分離段(14)，下段為冷卻段。碳化塔上段塔直徑＝下段塔直徑＋(0.2～0.6)m，冷卻段高為塔總高的三分之一，上段有效容積與下段有效容積之比為2～3.3∶1，冷卻段內設有8個冷卻箱(5)和9個冷卻段笠帽(6)，冷卻箱和冷卻段笠帽上支撐分別固定在冷卻段的塔壁上，冷卻箱為多層列管式，并設有冷卻水進口(3)和循環水進口(4)，排水口設在5#冷卻箱上，塔底座(19)設有CO2氣進口(2)，氣體分布器(18)和重堿出口(20)，生成段(9)和吸收段(11)內皆設有若干笠帽(8)(10)(13)，也分別固定在相應的塔壁上，分離段(14)的上端設有尾氣出口(15)，碳化塔由塔底的底座(19)支承固定，塔外設有清洗氨II泵(1)和晶漿泵(16)，通過導管和上下段的連接組成碳化塔整體。
冷卻箱(5)為多層列管式，冷卻箱的箱體用三根弧形鋼板(21)補強，冷卻箱能承受2.5MPa的壓力。碳化塔的工作壓力為0.8—1.9MPa。冷卻水進口(3)，出水口匯入循環水進口(4)，并由6#冷卻箱上端的出水口排出，清洗氨II和/或氨鹽水由7#冷卻箱經8#冷卻箱后進入管口(12)。
吸收段(11)，生成段(9)和冷卻段各笠帽頂蓋和底盤均為大傾角扇形鋼板制成，用導管(17)和晶漿泵(16)抽出部分晶漿送至生成段上端25#笠帽(10)的頂蓋中心處均勻流下。冷卻段笠帽高hc＝18—24％Dc，生成段笠帽高ha＝18—20Dc，Dc為冷卻段塔內徑。笠帽通過面積f1為上笠帽f2與下笠帽頂蓋間的間隙通道面積f1＝20～25％Fc，f2為底盤中心孔截面積f2＝20～25％Fc，f3為頂蓋與底盤之間形成通道面積f3＝20％Fc，f4為頂蓋與塔壁之間形成通道面積f4＝30～33％Fc，Fc為冷卻段塔體截面積Fc=(πDc4)2]]>。按上述要求設計的笠帽，其頂蓋和底盤均不存堿。同時笠帽的通道又有“低氣速”及“低液速”的特性，在低濃度16～65％CO2氣的緩慢反應下，促使重堿晶粒增大。
權利要求1.一種生產優質重堿的碳化塔，碳化塔分為上、下兩段，上段含有生成段(9)吸收段(11)和分離段(14)，下段為冷卻段，其特征在于該碳化塔上段塔直徑＝下段塔直徑＋(0.2～0.6)m，冷卻段高為塔總高的三分之一，上段有效容積與冷卻段有效容積之比為2～3.3∶1。冷卻段內設有8個冷卻箱(5)和9個冷卻段笠帽(6)，冷卻箱和冷卻段笠帽上支撐分別固定在冷卻段的塔壁上，冷卻箱為多層列管式，并設有冷卻水進口(3)和循環水進口(4)，排水口設在6#冷卻箱上，塔底座(19)下設有CO2氣進口(2)，氣體分布器(18)和重堿處口(20)，生成段(9)和吸收段(11)由設有若干笠帽(8)(10)(13)，也分別固定在相應的塔壁上，分離段(14)的上端設有尾氣出口(15)，碳化塔由底座(19)支承固定，塔外設有清洗氨II泵(I)晶漿泵(16)，通過導管和上下段的連接組成碳化塔整體。
2.按照權利要求1所述生產優質重堿的碳化塔，其特征在于該碳化塔的冷卻箱為多層列管式，冷卻箱的箱體用三根弧形鋼板(21)補強，冷卻箱能承受2.5MPa的壓力，碳化塔的工作壓力為0.8～1.9MPa，冷卻水的進口(3)，出水口匯入循環水進口(4)，并由6#冷卻箱上端的出水口排出，清洗氨II和/或氨鹽水由7#冷卻箱經8#冷卻箱后進入管口(12)。
3.按照權利要求1或2所述生產優質重堿的碳化塔，其特征在于該碳化塔的吸收段(11)、生成段(9)和冷卻段各笠帽頂蓋和底盤均為大傾角扇形鋼板制成，用導管(17)和晶漿泵(16)抽出一部分晶漿送至生成段上端25#笠帽(10)的頂蓋中心處均勻流下，冷卻段笠帽高hc＝18—24％Dc，生成段笠帽高ha＝18—20％Dc，Dc為冷卻段塔內徑，笠帽通道面積f1為上笠帽f2與下笠帽頂蓋間的間隙通道面積f1＝20—25％Fc，f2為底盤中心孔截面積f2＝202—5％Fc，，f3為頂蓋與底盤之間形成通道面積f3＝20％Fc，f4為頂蓋與塔壁之間形成通道面積f4＝30—33％Fc，Fc為冷卻段塔體截面積Fc=(πDc4)2]]>。
專利摘要一種生產優質重堿的碳化塔，該碳化塔分為上、下兩段，上段塔直徑＝下段塔直徑+(0.2～0.6)m，冷卻段高為塔總高的三分之一，上段有效容積與下段有效容積之比為2～3.3∶1。并在冷卻箱和笠帽結構設計上作了很大改進。利用制堿塔的堿液預熱清洗氨Ⅱ和/或氨鹽水，相應提高碳化塔中部溫度，生成“圓柱箱形晶體”重堿，采用“部分堿漿循環法”也是提高重堿粒徑和純堿密度的有效措施。它還具有降低重堿濾餅水份，達到節能、省氣和減少環境污染的效果。
文檔編號C01D7/18GK2353731SQ9822820
公開日1999年12月15日 申請日期1998年1月26日 優先權日1998年1月26日
發明者劉季芳 申請人:劉季芳