專利名稱：聯堿法制堿用篩板、笠帽混合結構碳化塔的制作方法
技術領域：
本發明屬于一種化學工業生產用設備，特別是一種采用聯堿法制取純堿用的碳酸化塔(碳化塔)。
背景技術：
目前，聯堿法生產純堿普遍采用索爾維笠帽碳化塔作為其碳酸化設備。該碳化塔主塔體的塔頂為分離段，在中部吸收段和結晶生成段均采用笠帽式塔板，主塔體下部為各冷卻箱內均設有冷卻水管的冷卻段及底座，整個塔體為異徑塔。此類塔化塔雖然具有可用于聯堿法生產純堿，但卻存在笠帽結構復雜、笨重；碳化液與其逆流的CO2(反應)氣體接觸時間短、接觸面積小，對二氧化碳的吸收不充分；塔內軸向返混嚴重而又進一步影響二氧化碳的吸收效果；塔頂排出的尾氣中二氧化碳含量高達10～25％，損耗大；中部高溫區由于軸向返混驟冷而產生大量的晶核，既降低了高溫區的高度，又影響了結晶粒度的增大，若為了確保結晶粒度而提高中部溫度，又將使反應上移，加大尾氣中二氧化碳的含量。此外，由于笠帽下部存在死氣區，采用大量笠帽塔板，又降低了塔腔內的有效反應容積，影響碳化塔的生產能力。因而，上述背景技術存在塔體內結構復雜、笨重、碳化液對CO2的吸收不充分，結晶質量差、粒度小，尾氣中CO2含量高、原料氣消耗大，生產率低等缺陷。
發明內容
本發明的目的是在背景技術基礎上，改進設計一種聯堿法制堿用篩板、笠帽混合結構碳化塔，以達到簡化塔體結構、提高碳化液對CO2的吸收率和結晶質量，有效降低尾氣中CO2的濃度及其耗量，延長高溫區的高度，增大塔體內腔的有效反應容積及提高其生產率等目的。
本發明的解決方案是將碳化塔吸收段的所有笠帽式塔板改進設計為帶溢流管的篩板，以解決原笠帽塔板存在的死氣區問題、增大其有效反應容積及減化塔板結構、降低其重量；篩板上兩相泡沫化良好、有效大的氣液接觸表面積，從而提高其吸收效率，有效抑制軸向返混，同時使反應區上移，進一步促進CO2的吸收；篩板式塔板使母液吸收路徑增大、篩板上的徑向混合好、給大粒度均勻結晶提供了良好的生成條件。同時在結晶生成段與冷卻段之間增設環形篩板，以防止被冷卻的母液返混到結晶生成段，確保結晶生成段有足夠高的有效區域，阻止大量細晶的形成。此外，為了防止笠帽下形成死氣區，在笠帽下的塔板上環形開設一組氣孔，促使笠帽下的反應氣與母液對流，加快其反應速度。因此，本發明碳化塔包括塔圈疊合而成的主塔體殼體及依次設于殼體內的分離段、帶塔板的吸收段和結晶生成段在內的主塔體，在主塔體頂部及吸收段上部的塔圈上還分別設有尾氣排放口和母液進液口，位于主塔體下部包括內設冷卻管的冷卻箱組及設于各冷卻箱之間的笠帽式塔板在內的冷卻段，以及設于冷卻段底部帶原料氣進氣口及堿液出口的塔體底座；關鍵在于在主塔體下部結晶生成段和冷卻段之間還設有一防止母液返混的篩板；而吸收段和結晶生成段的塔板分別為設有溢流管的篩板式塔板和笠帽式塔板；篩板式塔板及笠帽式塔板分設于相應的吸收段和結晶生成段中兩兩塔圈之間并與各塔圈可拆卸式緊固成一體，防止母液返混的篩板則與結晶生成段底部塔圈下口及冷卻段頂部冷卻箱上口緊固成一體。上述防止母液返混的篩板為中心帶溢流管的篩板，各篩孔的直徑為φ25～40mm，篩孔總面積為板體面積的1.8～3.0％。而設于結晶生成段和冷卻段的笠帽式塔板，在笠帽下的塔板上環形開設有一組氣孔。該組氣孔的個數為4～12個，各孔的直徑為φ30～50mm，而所述在吸收段設有溢流管的篩板式塔板，在溢流管頂端還設有一環形斜板，溢流管內徑φ700～800mm，偏心設于篩板的一側、對稱于該溢流管的另一側的板體有一為相應于溢流管內孔截面積的1.3～1.6倍的無孔板體，塔體內各塔板錯位設置、即上塔板的溢流管正對下塔板上無孔板體的中心，而下塔板溢流管則正對上塔板上的無孔板體中心。為了使較大粒徑的顆粒及堿垢順利排入下一層塔板，在吸收段篩板式塔板的溢流管與其篩板體的上交界面處的管壁上還對稱設置有2～4個直徑為φ40～60mm的徑向溢流孔，以形成雙向溢流。篩板式塔板的篩孔直徑φ10～30mm，篩孔的總截面積為相應塔板面積的0.5～2.0％。各篩板式塔板的孔數相同，而孔徑在其范圍內下層塔板孔徑較大、而上一層為較小孔徑塔板。為了進一步減少尾氣中的霧沫夾帶，在主塔體內的分離段頂部與尾氣排放口之間增設一笠帽式塔板。
本發明碳化塔具有以下特點1、塔體結構先進、簡單，運行穩定、可靠，篩板式塔板的重量僅為相應笠帽式塔板的20～30％，塔體內參與反應的有效容積較背景技術增大7～15％；塔體總重量可降低近10％；2、CO2的吸收率高，出塔尾氣中CO2含量低；當中部溫區較背景技術高出5℃時，尾氣中CO2含量較背景技術低50～70％，有效降低了原料氣的消耗；3、碳化塔中部溫度可較背景技術提高4～8℃、高溫區加長、有利于結晶生成；防止冷卻段母液返混篩板的設置，又有效防止了大量細晶的形成；有利于晶粒增大，提高結晶質量；4、吸收率的提高、有效反應容積的增大等，使輸出的堿液中含堿量提高3～5％，塔體的生產能力可較背景技術提高10～20％。
附圖及
圖1、為本發明碳化塔結構示意圖；圖2、為吸收段篩板式塔板A向視圖(俯視圖)圖中1、尾氣排放口，2、分離段，3、塔圈，4、吸收段，4-1、母液進液口，4-2、篩板式塔板，4-3、溢流管，4-4、無孔板體，4-5、環形斜板，4-6、溢流孔，5、結晶生成段，5-1、笠帽式塔板，5-2、氣孔，6、冷卻段，6-1、冷卻箱，6-2、冷卻管，6-3、笠帽式塔板，6-4、氣孔，7、底座，7-1、堿液出口，7-2、原料氣進氣口，8、防止母液返混篩板，8-1、溢流管。
實施例1本實施例以生產能力為170T/日的聯堿生產用碳化塔為例頂部尾氣排放口1，分離段2，吸收段4及結晶生成段5的塔圈3的材質、結構、尺寸及設置個數均與背景技術相同；冷卻水箱6-1、冷卻管6-2及底座7亦均與背景技術同。結晶生成段5的笠帽式塔板5-1、冷卻段6的塔板6-3的板體、笠帽的材質、直徑、高度等均與背景技術同，本實施例在沿塔帽環口下的塔板上，環形等弧度設置8個直徑為φ38mm的氣孔5-2及6-4。本實施例在吸收段4、設篩板式塔板4-2共10塊，該塔板材質為鋼板、厚10mm，直徑φ3000mm，篩孔直徑底層為φ25mm，每上一層孔徑減小1.0mm，頂層為φ16mm，各層篩孔數相等且均勻分布，其中底層篩孔總橫截面積為塔板面積的1.75％，各溢流管4-3，內徑750mm，環形斜板4-5外徑φ870mm，管壁上開設2個φ50mm的溢流孔4-6；防止母液返混篩板8，各篩孔孔徑φ30mm，總篩孔面積為該塔板面積的2％，該塔板上溢流管8-1設于板體中心，其管體內徑及環形斜板外徑均與吸收段溢流管4-3及其環形斜板4-5同，但管壁不設溢流孔。
本實施例每個篩板式塔板重750～900kg僅為笠帽式塔板重(每個3250kg)的23～27.6％，整個塔體可較背景技術輕8.5％；而生產能力則可提高18％左右。
實施例2本實施例在分離段2的頂部與尾氣排放口1之間增設一結構、尺寸均與實施例1中笠帽式塔板6-3相同的塔板，以減少尾氣的霧沫夾帶。本實施例尾氣中CO2含量僅為背景技術的30％左右。
權利要求
1.一種聯堿法制堿用篩板、笠帽混合結構碳化塔，包括塔圈疊合而成的主塔體殼體及依次設于殼體內的分離段、帶塔板的吸收段和結晶生成段在內的主塔體，在主塔體頂部及吸收段上部的塔圈上還分別設有尾氣排放和母液進液口，位于主塔體下部包括內設冷卻管的冷卻箱組及設于各冷卻箱之間的笠帽式塔板在內的冷卻段，以及設于冷卻段底部帶原料氣進氣口及堿液出口的塔體底座；其特征在于在主塔體下部結晶生成段和冷卻段之間還設有一防止母液返混的篩板；而吸收段和結晶生成段的塔板分別為設有溢流管的篩板式塔板和笠帽式塔板；篩板式塔板及笠帽式塔板分設于相應的吸收段和結晶生成段中兩兩塔圈之間并與各塔圈可拆卸式緊固成一體，防止母液返混的篩板則與結晶生成段底部塔圈下口及冷卻段頂部冷卻箱上口緊固成一體。
2.按權利要求1所述聯堿法制堿用篩板、笠帽混合結構碳化塔；其特征在于所述防止母液返混的篩板為中心帶溢流管的篩板，各篩孔的直徑為φ25～40mm，篩孔總面積為板體面積的1.8～3.0％。
3.按權利要求1所述聯堿法制堿用篩板、笠帽混合結構碳化塔；其特征在于所述設于結晶生成段和冷卻段的笠帽式塔板，在笠帽下的塔板上環形開設有一組氣孔，以促使笠帽下的反應氣與母液對流。
4.按權利要求1所述聯堿法制堿用篩板、笠帽混合結構碳化塔；其特征在于所述在笠帽下的塔板上環形開設有一組氣孔，其氣孔的個數為4～12個，各孔的直徑為φ30～50mm。
5.按權利要求1所述聯堿法制堿用篩板、笠帽混合結構碳化塔；其特征在于所述吸收段設有溢流管的篩板式塔板，在溢流管頂端還設有一環形斜板，溢流管內徑φ700～800mm，偏心設于篩板的一側、對稱于該溢流管的另一側的板體有一為相應于溢流管內孔截面積的1.3～1.6倍的無孔板體，塔體內各塔板錯位設置、即上塔板的溢流管正對下塔板上無孔板體的中心，而下塔板溢流管則正對上塔板上的無孔板體中心。
6.按權利要求1或5所述聯堿法制堿用篩板、笠帽混合結構碳化塔；其特征在于在吸收段篩板式塔板的溢流管與其篩板體的上交界面處的管壁上還對稱設置有2～4個直徑為φ40～60mm的徑向溢流孔，以便形成雙向溢流。
7.按權利要求1所述聯堿法制堿用篩板、笠帽混合結構碳化塔；其特征在于所述篩板式塔板的篩孔直徑φ10～30mm，篩孔的總截面積為相應塔板面積的0.5～2.0％。
8.按權利要求1或7所述聯堿法制堿用篩板、笠帽混合結構碳化塔；其特征在于所述篩板式塔板的孔數相同，而孔徑在其范圍內下層塔板孔徑較大、而上一層為較小孔徑塔板。
9.按權利要求1所述聯堿法制堿用篩板、笠帽混合結構碳化塔；其特征在于在主塔體內的分離段頂部與尾氣排放口之間增設有一笠帽式塔板。
全文摘要
該發明屬于化工設備中的聯堿生產用碳化塔。包括殼體及依次設于殼體中的分離段、帶篩板式塔板的吸收段和帶笠帽式塔板的生成段在內的主塔體，冷卻段，底座及設于塔體與冷卻段之間防止母液返混的篩板式塔板。該碳化塔由于在吸收段采用篩板式結構的塔板同時設置了防止母液返混的塔板，并在分離段頂部增設一笠帽式塔板，而具有塔體結構先進、簡單、重量輕、CO
文檔編號B01D53/18GK1559903SQ20041002186
公開日2005年1月5日 申請日期2004年2月20日 優先權日2004年2月20日
發明者許昌黎, 帥永康, 徐肇俊, 張誼群, 廖益盛, 殷澤彪 申請人:自貢鴻鶴化工股份有限公司