[其他]自然循環外冷式碳化塔

在審

• 申請號: 101987000003005
• 申請日: 1987-04-28
• 公開（公告）號: CN87103005B
• 公開（公告）日: 1988-10-26
• 發明（設計）人: 談澤賢;管錫永;江振梁;杜元瑾;王昆明;柯昌荷;牛漫;周遠之;羊衛民;王楚;郭仿文;袁瑾瑾;張昌世;崔懷嵩
• 申請（專利權）人: 自貢市鴻鶴化工總廠;中國成都化工工程公司
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

自然循環外冷式碳化塔，是用于生產碳酸氫鈉的設備。其特征是反應液在塔體和外冷器之間通過密度差和氣升作用來實現自然循環。本發明的碳化塔解決了反應液在塔外冷卻問題，塔體可長期連續作業，提高了塔化塔的利用率，節省了設備投資和動力消耗，二氧化碳吸收率高，能生產出粒徑大的碳酸氫鈉結晶。本發明的碳化塔適用于碳酸氫鈉生產及與之相似的工藝過程。

本發明涉及化學工業中生產碳酸氫鈉的設備。

在純堿工業中，過去一直采用索爾維塔（Solvay carbonator）。這種塔的上部為多層垂直布置的泡罩，下部為冷卻水箱。由于塔內生成的碳酸氫鈉會在冷卻水管外壁上形成結疤，降低冷卻效果，生產中必須采用兩臺以上的索爾維塔編組作業，輪流使其中一臺塔進行清洗。這會增加設備投資和運行、維修費用。

作為對索爾維塔的改進，英國專利NO.1520249（1978.8.2）提出在塔內采用內循環管結構，塔內無冷卻水管，需要時再從反應區放出一些反應液（本專利說明中將氨鹽水及其與二氧化碳反應所生成的懸浮液統稱為“反應液”）進行冷卻后再返回反應區。由于這種塔內各反應區中氣相和液相為并流接觸，吸收效率較低;同時為了移出碳化反應放出的熱量，必須將反應液引出進行冷卻后再返回反應區，而該專利并未提出具體解決方案。

本發明的任務，是要提供一種生產碳酸氫鈉的設備-自然循環外冷式碳化塔。它具有高的二氧化碳吸收率，能獲得粒徑大的碳酸氫鈉結晶，不需要定期輪流清洗塔體，同時在將塔內反應液引入外冷器冷卻后再返回塔內的過程中，不需要動力裝置來實現反應液在碳化塔和外冷器之間的連續循環。

本發明的特征是反應液在塔體外冷卻時，反應液在塔體和外冷器之間采用自然循環。附圖是本發明所提供的生產碳酸氫鈉的設備即自然循環外冷式碳化塔的垂直面剖視圖。

塔體（2）是一個鋼制的等徑的或異徑的圓筒體。塔體內裝有一個或多個內循環管（5）。在塔體內還可以裝設一塊或多塊篩板（6）;也可以裝設一個或多個泡罩（7）;也可以裝設一個或多個笠帽（4）;也可以同時裝設篩板、泡罩和笠帽或同時裝設這三種內件中的任何二種。

在塔體外部有一個或多個外冷器（11）通過連接管與塔體（2）相連，組成反應液的自然循環回路。外冷器最好是列管式換熱器，也可用其他類型換熱器。連接管的形狀和外冷器的結構使該循環回路的流動阻力盡可能小。采用一個外冷器時連接管上可不設閥門;采用多個外冷器時連接管上設有閥門（10），最適宜的閥門是角閥。

在塔體上部，有反應液進口（8）和尾氣出口（9）;在塔體中部，有中段氣進口（3）;在塔體下部，有下段氣進口（1）和反應液取出口（12）。

本發明的生產碳酸氫鈉的設備用碳鋼制造時要經過防腐蝕處理。

碳化反應液由反應液進口（8）進入，二氧化碳氣體由下段氣進口（1）和中段氣進口（3）通入。二氧化碳由下向上通過碳化塔，在塔內與反應液反應生成碳酸氫鈉。未被反應液吸收的二氧化碳和惰性氣體由尾氣出口（9）排出。反應液由上向下通過碳化塔，在塔內與二氧化碳反應生成含有碳酸氫鈉結晶的懸浮液，然后從反應液取出口（12）排出。

在塔內具有內循環管（5）的部份，內循環管和塔壁之間的區域與內循環管管內區域之間形成內循環回路。由于這兩個區域內的液體含有的氣體量不一樣，因此密度也不一樣，這種密度差推動反應液在內循環回路中循環，這種循環特別有利于碳酸氫鈉結晶的成長。

在由塔體（2）和外冷器（11）組成的反應液循環回路中，塔內液體與外冷器內液體之間也因含有的氣體量不同而產生密度差，而塔內液體與外冷器內液體之間因溫度不同而使這種密度差進一步擴大，再加上氣體在塔內上升時的氣升力，使反應液在塔體（2）和外冷器（11）之間實現連續循環，即溫度較高的塔內反應液進外冷器冷卻后，重新返回塔內。利用密度差和氣升作用來實現塔內液體在塔體和外冷器之間的自然循環，是本發明的基本特征。和強制循環相比，不僅節約設備投資和動力消耗，還有利于碳酸氫鈉結晶的成長。

在塔內可以裝設笠帽（4），或篩板（6），或泡罩（7），也可以同時裝有其中兩種或三種。反應液和二氧化碳在通過這些內件時，可以提高二氧化碳的吸收率。