[发明专利]高效碳化反应方法

说明书

本发明公开了高效碳化反应方法，其包括：(1)预碳化反应；(2)碳化反应；其中，预碳化反应在管式预碳化反应器内完成，可以在短时间、短距离、有限空间、较高二氧化碳分压的环境内气、液激烈混合，显著提高液相中二氧化碳的溶解度，提高反应速率；碳化反应在全混碳化反应器内完成，碳化操作稳定，反应温度可控，产品粒度均匀适中。本发明采用在管式预碳化反应器中先进行预碳化反应，然后在全混碳化反应器中完成碳化反应，生产的小苏打半成品经干燥、煅烧后得到纯碱产品，产品达到优级纯碱质量要求；且系统运行周期长，运行稳定，生产效率高，设备维护成本低；制作和安装简易，操作运行稳定，便于大型化、自动化，具有广阔的应用前景。

技术领域：

本发明涉及碳化反应方法，特别是涉及一种高效碳化反应方法。

背景技术：

目前，在纯碱生产过程中的碳化反应一般是在碳化塔内一步完成，碳化效率低、单台碳化塔生产能力低。同时，碳化塔普遍采用传统立式塔结构，包括菌帽塔、筛板塔等，传统碳化塔存在以下不足：

1、塔体材质主要为铸铁，设备质量重、安装困难，且不耐压，不耐氨、铵、盐腐蚀，使用寿命较短，单台设备生产能力较小；

2、在生产过程中，由于设备腐蚀，容易造成产品中铁含量超标，影响产品质量；为提高碳化塔的耐腐蚀性，常采用的方式为利用硫化物钝化，该处理方式一方面增加生产成本，另一方面不利于生产操作上的稳定运行，影响生产效率；

3、传统碳化塔的塔壁和底部冷却水箱碳酸氢钠结晶容易在内壁结疤，尤其在北方冬季时碳化塔内壁结疤更为严重，一般运行2-3天就需要倒换一次塔，进行煮塔清洗，运行周期短，频繁倒塔，降低了碳化塔的生产效率，同时增加碳化塔运行维护成本，不利于生产操作上的稳定运行；

4、设备属于常压设备不承压，不能进行加压碳化，碳化效率低。

发明内容：

为解决以上技术问题，本发明的目的在于提供一种设备质量轻、耐压、耐氨、铵、盐腐蚀、操作运行稳定，且碳化效率高、生产能力大、不需要频繁清洗碳化塔的高效碳化反应方法。

本发明的目的由如下技术方案实施：高效碳化反应方法，其包括：(1)预碳化反应；(2)碳化反应；其中，

(1)预碳化反应：预碳化反应在管式预碳化反应器内完成，在标况下，预碳化反应过程中，二氧化碳气体与物料的体积比为8-23，二氧化碳气体进气温度为20-40℃，进气压力为0.2-0.6MPa，二氧化碳气体与物料在管式预碳化反应器中充分混合完成预碳化反应，形成预碳化后物料；

(2)碳化反应：碳化反应在全混碳化反应器内完成，在标况下，二氧化碳气体与预碳化后物料的体积比为26-61，二氧化碳气体进气温度为20-40℃，进气压力为0.2-0.6MPa，标况下循环倍率10-30倍。其中，循环倍率是全混碳化反应器的碳化塔循环泵的循环量与全混碳化反应器有效容积的比值。

进一步，所述全混碳化反应器的固液分离器顶部操作压力为0-0.2MPa。全混碳化反应器采用加压碳化，能够促进二氧化碳的吸收，提高反应效率。

进一步，所述管式预碳化反应器为两端密封的管状结构体，所述管状结构体的一端设有第一二氧化碳气进口和第一物料进口，所述管状结构体的另一端设有所述第二物料出口。物料经管式预碳化反应器底部进入，二氧化碳气体经底部进入，二者在管道内混合，二氧化碳气体溶解到物料中反应，由于二氧化碳气相分压高，增大了二氧化碳的液相溶解度，从而提高物料的碳化度，促进反应进行。

进一步，所述管状结构体的一端还设有冲洗水进口，所述管状结构体的另一端设有冲洗水出口。设置冲洗水进口和冲洗水出口用于停产时冲洗所述管状结构体，冲洗水为凝结水。

进一步，所述管状结构体为直管、弯管或倒置的U型管结构体中的任意一种。