[發明專利]一種碳酸化塔、碳酸化系統和方法

有效

• 申請號: 201610075359.4
• 申請日: 2016-02-03
• 公開（公告）號: CN105731500A
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發明（設計）人: 周游;周小平;李業泳
• 申請（專利權）人: 衡陽市海聯鹽鹵化工有限公司
• 主分類號: C01D7/00
• 分類號: C01D7/00
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 曾志鵬

技術領域

本發明涉及一種純堿工業產品的制備裝置及方法，具體是涉及到一種碳酸化塔、碳酸化系統和方法。

背景技術

純堿工業從1865年誕生至目前，已歷時150余年，純堿工業產品包括純堿、小蘇打、碳酸氫銨等。碳酸化工藝是制堿工業（含純堿、小蘇打、碳酸氫銨生產等）最關鍵的步驟，它要求有較快的吸收速度和較高的碳酸化完成度。

《純堿工學》第二版，化學工業出版社，P181頁介紹了碳酸化塔，重點介紹了索爾維碳酸化塔、篩板式碳酸化塔和復合篩板式碳酸化塔。索爾維碳酸化塔是比利時人索爾維建廠時使用，至今仍被作為標準塔型沿用至今，盡管制堿行業曾提出幾種改進塔型，但是只局限控制塔高的變化，或者菌帽大小、形狀變化，也有人提出用篩板和菌帽塔混合組成塔型加強應用，但是這些碳酸化塔仍有以下缺點。

1、塔內結構極為復雜，索爾維碳酸化塔是一種鑄鐵塔，由圓圈、菌帽和斗底組成，塔的上段是空圈，各空圈等高，下端的各冷卻水箱用許多根冷卻管在長方形鑄鐵管板固而成。中段為圓圈加菌帽構成，除上段空圈外，中下兩端塔體內均裝有倒錐形開口的下盤和菌帽組成。塔高一般25-28米，塔徑最大處為3.2米，這種塔內交叉進行著多種過程，迄今未能導出反應速率的關聯式，并據此進行設計，而只能依據一些經驗。

2、結疤堆積堵塞，塔體內壁及菌帽，以及冷卻水管外壁，很容易遇上碳酸氫鈉結疤，使得各塔圈中的通道縮小，在塔內各處形成空腔，只有依靠停止生產，進行清洗，所以縮短設備使用時間，塔的生產效率較低。

3、產品結晶顆粒細，比重輕，多為針形結晶。由于塔的反應機理是依據液相和氣相的接觸，靠進入的氣相鼓泡和菌帽浸潤的液膜進行傳質反應產生晶體。這種情況下，液膜表面更新較慢，其反應進行的方式是液態的，故結晶顆粒增長很難，沒有成長粗大的條件，長時間生產實踐證明，這種碳酸化塔只能生產出顆粒少于100μm，比重0.8，針形晶體。

4、很難控制。由于塔體內幾乎被菌帽與倒錐形充滿，氣體二氧化碳進入后，生成固相碳酸氫鈉，塔體高達26米以上，氣體又是多段進入塔體內，由三個人控制各自的進氣閥門，稍有失誤就易出現堵塔或者空塔，如不及時處理妥當，生產就無法進行，各堿廠碳酸化工段的操作工，需要有數年以上經驗工人操作。

近年來，世界各國制堿企業對碳酸化塔結構進行不斷改進，如大孔徑篩板塔已被少數廠家采用，收到一些成效，但是并沒有得到根本改變。

《純堿工學》第二版，化學工業出版社，碳酸氫鈉的結晶動力學分析中，介紹了晶體粒度大小對于產品的重要性。要制得粗粒晶體，就應該嚴格控制過量晶核的形成。降低過飽和度和減慢溶液的攪拌速度是減慢晶核生成速度的有效辦法。

氨鹽水碳酸化的主要阻力是在液膜上，氣膜的阻力與液膜阻力相比是可以忽略的，正因為碳酸化速度是由液膜控制的，所有使液膜表面不斷更新就能加快二氧化碳的吸收，氣體鼓泡通過液體，能促進液膜不斷更新。沿襲已久，迄今仍廣泛采用的菌帽碳酸化塔，正好能滿足這種要求。

在進行具體控制時，其一般原則是：第一不能只顧反應速度而不管晶核正常成長需要的時間，從而減小結晶的粒度，導致過濾、煅燒條件惡化；第二不能只顧加快出堿而不管碳酸化氨鹽水必要的停留時間，從而降低氯化鈉的轉化率，同時增加各種物料和能源的消耗。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種碳酸化塔、碳酸化系統和方法，塔內結構簡單，不會結垢堵塞，控制簡單，制備得到的產品結晶顆粒粗，含氯量低。

本發明的碳酸化塔包括塔殼、冷卻水箱、設置在塔殼上的進氣口、出氣口、進料口和出料口，設置在塔殼內部的攪拌軸、和攪拌軸連接的電機、固定在攪拌軸上的攪拌葉片，所述塔殼內側固定有擋板。

優選的，所述塔殼包括塔壁，所述擋板通過擋板固定件固定在塔壁內側。

優選的，所述擋板的數目為3-4個，均勻分布在塔壁內側。

優選的，所述冷卻水箱包括固定在塔殼的塔壁外部的夾套，以及分別設置在夾套上下兩端的上密封件和下密封件，所述夾套、塔壁、上密封件和下密封件組成冷卻腔，冷卻腔的上下部分別連接有冷卻水出口和冷卻水進口。

優選的，所述塔殼下部設置有進氣口，進氣口出口上方設置有分氣盤。

優選的，所述分氣盤為圓形或多邊形，其邊緣為鋸齒狀。

優選的，所述攪拌葉片為螺旋槳葉片。