[其他]自然循环外冷式碳化塔

说明书

本发明涉及化学工业中生产碳酸氢钠的设备。

在纯碱工业中，过去一直采用索尔维塔（Solvaycarbonator）。这种塔的上部为多层垂直布置的泡罩，下部为冷却水箱。由于塔内生成的碳酸氢钠会在冷却水管外壁上形成结疤，降低冷却效果，生产中必须采用两台以上的索尔维塔编组作业，轮流使其中一台塔进行清洗。这会增加设备投资和运行、维修费用。

作为对索尔维塔的改进，英国专利NO.1520249（1978.8.2）提出在塔内采用内循环管结构，塔内无冷却水管，需要时再从反应区放出一些反应液（本专利说明中将氨盐水及其与二氧化碳反应所生成的悬浮液统称为“反应液”）进行冷却后再返回反应区。由于这种塔内各反应区中气相和液相为并流接触，吸收效率较低;同时为了移出碳化反应放出的热量，必须将反应液引出进行冷却后再返回反应区，而该专利并未提出具体解决方案。

本发明的任务，是要提供一种生产碳酸氢钠的设备-自然循环外冷式碳化塔。它具有高的二氧化碳吸收率，能获得粒径大的碳酸氢钠结晶，不需要定期轮流清洗塔体，同时在将塔内反应液引入外冷器冷却后再返回塔内的过程中，不需要动力装置来实现反应液在碳化塔和外冷器之间的连续循环。

本发明的特征是反应液在塔体外冷却时，反应液在塔体和外冷器之间采用自然循环。附图是本发明所提供的生产碳酸氢钠的设备即自然循环外冷式碳化塔的垂直面剖视图。

塔体（2）是一个钢制的等径的或异径的圆筒体。塔体内装有一个或多个内循环管（5）。在塔体内还可以装设一块或多块筛板（6）;也可以装设一个或多个泡罩（7）;也可以装设一个或多个笠帽（4）;也可以同时装设筛板、泡罩和笠帽或同时装设这三种内件中的任何二种。

在塔体外部有一个或多个外冷器（11）通过连接管与塔体（2）相连，组成反应液的自然循环回路。外冷器最好是列管式换热器，也可用其他类型换热器。连接管的形状和外冷器的结构使该循环回路的流动阻力尽可能小。采用一个外冷器时连接管上可不设阀门;采用多个外冷器时连接管上设有阀门（10），最适宜的阀门是角阀。

在塔体上部，有反应液进口（8）和尾气出口（9）;在塔体中部，有中段气进口（3）;在塔体下部，有下段气进口（1）和反应液取出口（12）。

本发明的生产碳酸氢钠的设备用碳钢制造时要经过防腐蚀处理。

碳化反应液由反应液进口（8）进入，二氧化碳气体由下段气进口（1）和中段气进口（3）通入。二氧化碳由下向上通过碳化塔，在塔内与反应液反应生成碳酸氢钠。未被反应液吸收的二氧化碳和惰性气体由尾气出口（9）排出。反应液由上向下通过碳化塔，在塔内与二氧化碳反应生成含有碳酸氢钠结晶的悬浮液，然后从反应液取出口（12）排出。

在塔内具有内循环管（5）的部份，内循环管和塔壁之间的区域与内循环管管内区域之间形成内循环回路。由于这两个区域内的液体含有的气体量不一样，因此密度也不一样，这种密度差推动反应液在内循环回路中循环，这种循环特别有利于碳酸氢钠结晶的成长。

在由塔体（2）和外冷器（11）组成的反应液循环回路中，塔内液体与外冷器内液体之间也因含有的气体量不同而产生密度差，而塔内液体与外冷器内液体之间因温度不同而使这种密度差进一步扩大，再加上气体在塔内上升时的气升力，使反应液在塔体（2）和外冷器（11）之间实现连续循环，即温度较高的塔内反应液进外冷器冷却后，重新返回塔内。利用密度差和气升作用来实现塔内液体在塔体和外冷器之间的自然循环，是本发明的基本特征。和强制循环相比，不仅节约设备投资和动力消耗，还有利于碳酸氢钠结晶的成长。

在塔内可以装设笠帽（4），或筛板（6），或泡罩（7），也可以同时装有其中两种或三种。反应液和二氧化碳在通过这些内件时，可以提高二氧化碳的吸收率。

本发明的碳化塔对于液相和气相间发生放热反应需要进行冷却、生成物为悬浮液且导致结疤的工艺过程同样适用。

实施例1

塔径0.5m;塔高25m;内循环管2个;外冷器2台，F＝20.1m²/台;塔体与外冷器用胶膜阀连接;塔内装有筛板16块，笠帽9个。碳化塔单位容积产量为0.8t/日·m³;碳酸氢钠平均粒径118.56μ;取出液固定氨平均85.3滴度;尾气含二氧化碳低于2%。

实施例2