[实用新型]一种碳酸化塔和碳酸化系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种纯碱工业产品的制备装置，具体是涉及到一种碳酸化塔和碳酸化系统。

背景技术

纯碱工业从1865年诞生至目前，已历时150余年，纯碱工业产品包括纯碱、小苏打、碳酸氢铵等。碳酸化工艺是制碱工业（含纯碱、小苏打、碳酸氢铵生产等）最关键的步骤，它要求有较快的吸收速度和较高的碳酸化完成度。

《纯碱工学》第二版，化学工业出版社，P181页介绍了碳酸化塔，重点介绍了索尔维碳酸化塔、筛板式碳酸化塔和复合筛板式碳酸化塔。索尔维碳酸化塔是比利时人索尔维建厂时使用，至今仍被作为标准塔型沿用至今，尽管制碱行业曾提出几种改进塔型，但是只局限控制塔高的变化，或者菌帽大小、形状变化，也有人提出用筛板和菌帽塔混合组成塔型加强应用，但是这些碳酸化塔仍有以下缺点。

1、塔内结构极为复杂，索尔维碳酸化塔是一种铸铁塔，由圆圈、菌帽和斗底组成，塔的上段是空圈，各空圈等高，下端的各冷却水箱用许多根冷却管在长方形铸铁管板固而成。中段为圆圈加菌帽构成，除上段空圈外，中下两端塔体内均装有倒锥形开口的下盘和菌帽组成。塔高一般25-28米，塔径最大处为3.2米，这种塔内交叉进行着多种过程，迄今未能导出反应速率的关联式，并据此进行设计，而只能依据一些经验。

2、结疤堆积堵塞，塔体内壁及菌帽，以及冷却水管外壁，很容易遇上碳酸氢钠结疤，使得各塔圈中的通道缩小，在塔内各处形成空腔，只有依靠停止生产，进行清洗，所以缩短设备使用时间，塔的生产效率较低。

3、产品结晶颗粒细，比重轻，多为针形结晶。由于塔的反应机理是依据液相和气相的接触，靠进入的气相鼓泡和菌帽浸润的液膜进行传质反应产生晶体。这种情况下，液膜表面更新较慢，其反应进行的方式是液态的，故结晶颗粒增长很难，没有成长粗大的条件，长时间生产实践证明，这种碳酸化塔只能生产出颗粒少于100μm，比重0.8，针形晶体。

4、很难控制。由于塔体内几乎被菌帽与倒锥形充满，气体二氧化碳进入后，生成固相碳酸氢钠，塔体高达26米以上，气体又是多段进入塔体内，由三个人控制各自的进气阀门，稍有失误就易出现堵塔或者空塔，如不及时处理妥当，生产就无法进行，各碱厂碳酸化工段的操作工，需要有数年以上经验工人操作。

近年来，世界各国制碱企业对碳酸化塔结构进行不断改进，如大孔径筛板塔已被少数厂家采用，收到一些成效，但是并没有得到根本改变。

《纯碱工学》第二版，化学工业出版社，碳酸氢钠的结晶动力学分析中，介绍了晶体粒度大小对于产品的重要性。要制得粗粒晶体，就应该严格控制过量晶核的形成。降低过饱和度和减慢溶液的搅拌速度是减慢晶核生成速度的有效办法。

氨盐水碳酸化的主要阻力是在液膜上，气膜的阻力与液膜阻力相比是可以忽略的，正因为碳酸化速度是由液膜控制的，所有使液膜表面不断更新就能加快二氧化碳的吸收，气体鼓泡通过液体，能促进液膜不断更新。沿袭已久，迄今仍广泛采用的菌帽碳酸化塔，正好能满足这种要求。

在进行具体控制时，其一般原则是：第一不能只顾反应速度而不管晶核正常成长需要的时间，从而减小结晶的粒度，导致过滤、煅烧条件恶化；第二不能只顾加快出碱而不管碳酸化氨盐水必要的停留时间，从而降低氯化钠的转化率，同时增加各种物料和能源的消耗。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种碳酸化塔和碳酸化系统，塔内结构简单，不会结垢堵塞，控制简单，制备得到的产品结晶颗粒粗，含氯量低。

本实用新型的碳酸化塔包括塔壳、冷却水箱、设置在塔壳上的进气口、出气口、进料口和出料口，设置在塔壳内部的搅拌轴、和搅拌轴连接的电机、固定在搅拌轴上的搅拌叶片，所述塔壳内侧固定有挡板。

优选的，所述塔壳包括塔壁，所述挡板通过挡板固定件固定在塔壁内侧。

优选的，所述挡板的数目为3-4个，均匀分布在塔壁内侧。

优选的，所述冷却水箱包括固定在塔壳的塔壁外部的夹套，以及分别设置在夹套上下两端的上密封件和下密封件，所述夹套、塔壁、上密封件和下密封件组成冷却腔，冷却腔的上下部分别连接有冷却水出口和冷却水进口。

优选的，所述塔壳下部设置有进气口，进气口出口上方设置有分气盘。

优选的，所述分气盘为圆形或多边形，其边缘为锯齿状。

优选的，所述搅拌叶片为螺旋桨叶片。