碳酸化塔及碳酸化系统技术方案

本发明专利技术涉及一种纯碱工业产品的制备装置，具体涉及一种碳酸化塔及碳酸化系统。其要解决的技术问题是提供一种碳酸化塔，克服了现有技术碳酸化塔成核速度慢、塔壁易结疤影响热交换的问题。本发明专利技术的碳酸化塔包括塔体、包裹设置在塔体中部的冷却水套、设置在塔体底部的进气口、设置在塔体顶部出气口、设置在塔顶的进料口和设置在塔底的出料口，塔体自顶部向下竖直布置有搅拌结构。布置有搅拌结构。布置有搅拌结构。

【技术实现步骤摘要】
碳酸化塔及碳酸化系统


[0001]本专利技术涉及一种纯碱工业产品的制备装置，具体涉及一种碳酸化塔及
[0002]碳酸化系统。

技术介绍

[0003]碳酸化塔是一种利用二氧化碳与酸性碱液间反应产生饱和碳酸氢盐的反应设备，截止目前，利用最广的仍旧是索尔维塔，该塔遵循自然结晶成核的几个基本原理：
[0004]1、料液溶液与二氧化碳接触形成过饱和溶液；
[0005]2、过饱和溶液在冷却条件下自然冷却结晶；
[0006]第二点为了让晶核自然生长，不能够对过饱和溶液的成核界面进行干扰，例如搅拌，如果搅拌很容易造成晶粒过细，成品结晶粉末化，不满足产品质量要求。
[0007]但是，如果不搅拌，现有技术的碳酸化塔容易在靠近冷却水套的部分爆发聚集成核结晶，时间一久，碳酸化塔的塔壁就会结疤，影响热交换和结晶速率，就需要定期进行清理，影响生产效率。

技术实现思路

[0008]本专利技术要解决的技术问题是提供一种碳酸化塔，克服了现有技术碳酸化塔成核速度慢、塔壁易结疤影响热交换的问题。
[0009]本专利技术的碳酸化塔包括塔体、包裹设置在塔体中部的冷却水套、设置在塔体底部的进气口、设置在塔体顶部出气口、设置在塔顶的进料口和设置在塔底的出料口，塔体自顶部向下竖直布置有搅拌结构。
[0010]优选的，所述搅拌结构伸入塔体内不超过塔体1/2。
[0011]优选的，所述塔体内靠近塔底位置还设有扰流板，所述扰流板将扰流板以上塔内空间与出料空间间隔开。
[0012]优选的，所述塔体内壁上部靠近搅拌叶片处设置有多块环绕搅拌叶片设置的扰流圆筒。
[0013]优选的，所述塔体下部设置有进气口，进气口出口上方设置有分气盘。
[0014]本专利技术还提供一种碳酸化系统，由多个碳酸化塔连接而成；碳酸化塔的出气口与单个或多个碳酸化塔的进气口通过气体连接管连通，或者碳酸化塔的进气口单独进气，碳酸化塔的出气口直接排气，上述两种连接方式自由组合；碳酸化塔的出料口与单个或多个碳酸化塔的进料口通过料液连接管连通。
[0015]所述料液连接管上安装有泵。
[0016]本专利技术的有益效果是，本专利技术依靠搅拌，气液得到良好的传质条件，形成晶体后，晶体能迅速分布扩散到液相中，整个过程均处于动态化，造成液膜不断更新，加快二氧化碳的吸收过程，反应速率与塔型静态化相比，效能高出很多。
[0017]此外，本专利技术克服了现有碳酸化塔普遍存在的冷却不均匀，或者说冷却效率不高
的问题，通过搅拌结构和扰流板在塔内形成结晶和冷却环流，使得结晶的速率大大增加，同时，克服了晶核成长不均匀的问题。
[0018]本领域技术人员认为大型碳化塔不能使用搅拌方式，主要在于搅拌会破环晶核成长，本专利技术克服了这种技术偏见，得到的产品的粒度、晶粒均匀程度远优于市场最好水平，取得了意想不到的技术效果。
附图说明
[0019]图1为碳酸化塔的结构示意图。
[0020]图2为碳酸化塔内环流效果图。
[0021]图3为碳酸化系统的结构示意图。
[0022]图4为扰流板结构示意图。
[0023]在图中，1塔体、2冷却水套、3扰流板、4分气盘、5出料口、6进气管、7搅拌叶、8入料口、9搅拌轴、10出气管、11扰流圆筒。
具体实施方式
[0024]实施例
[0025]如图1所示，本专利技术的碳酸化塔包括塔体1、冷却水套2、设置在塔底部的进气管6、设置在塔顶部的出气管10、进料口8和出料口5，设置在塔体内部的搅拌轴9、固定在搅拌轴9上的搅拌叶片7，所述塔体内侧固定有扰流板3。
[0026]所述分气盘4呈盘状，盘面开设有若干排气孔，任一排气孔与进气管6连同并设置有如图1所示的通道，确保二氧化碳气流能够均匀的充斥到整个碳酸化塔内，充分的与料液接触。
[0027]相对于现有技术的索尔维塔，本专利技术所提供的碳酸化塔内部设置有搅拌结构，搅拌结构的设置有利于增加二氧化碳和料液的接触界面，但是从理论上说却不利于晶核的成长。
[0028]比如，在实际生产当中，大厂一般采用菌帽式碳酸化塔，典型结构就是索尔维塔，索尔维碳酸化塔是最通用的塔型。目前的碳酸化塔都是静态传质结晶。现有文献表明，搅拌溶液不利于晶核的生长，造成晶体粒度细小。比如：碰撞成核过程形成的破碎晶核粒度分布特征，天津科技大学学报，第24卷，第1期，2009年2月，结论第三条中强调，搅拌速率的改变对大颗粒晶体碰撞成核的影响较为明显。结合相关文献和实际生产当中使用静态传质碳化塔的情况，基本可以确定搅拌不利于碳化过程中晶体的生长，造成晶体粒度不高。
[0029]理论与实践的经验均是如此，那么如何提高反应速率同时避免晶核成长被打断(晶核成长被打断容易造成结晶粉末化，产品粒度达不到要求)，本专利技术提供了一种思路：在封闭的塔体内通过设置扰流部件让塔内形成规则的环流，环流经过搅拌叶的时候料液与二氧化碳发生充分的混合反应生产产物，含有饱和产物的溶液环流经过塔体壁面与冷却水套接触时就自然结晶，结晶的过程中晶体周围的环境(主要是指反应产物的浓度、温度)均保持较为稳定的状态，也就避免了由于搅拌致使塔内反应液的环境时刻处于变化当中，不利于晶核成长。
[0030]为了实现上述效果，本专利技术在塔体内壁上部靠近搅拌叶片处设置有多块环绕搅拌
叶片设置的扰流圆筒11，扰流圆筒11根据搅拌叶片的数量设计，例如图1设计了三段搅拌叶片7，且搅拌叶片越靠近塔顶其尺寸越大，越靠近扰流板3其叶片直径越小，同样的，环绕搅拌叶片设计的扰流圆筒11的尺寸也应当适应性的随搅拌叶片的直径进行设置。
[0031]这样做的目的在于尽可能的较少塔体下部的紊流现象(紊流就是由于搅拌叶片搅拌产生的不规则流动)，紊流对于维持塔内溶液规则环流是不利的，而且，塔体下部是结晶成核的密集区去，过饱和的反应液从塔顶经搅拌叶片向下输送，经过一级一级搅拌叶片传递，其与二氧化碳充分混合，输送到接近成核区域时，应当尽可能降低紊流，保证环流的环境稳定。为了使环流规则的流向冷却水套(也就是塔体冷却区域)，本专利技术还在塔下部设置了扰流板3，扰流板3由若干块不连续的弧形板构成，其以搅拌轴穿过的中线为中心线，环绕塔体内壁排列。
[0032]如图2所示，在搅拌叶片7、扰流圆筒11、扰流板3的共同作用下，塔内会形成均匀的环流，环流自塔顶经搅拌叶7、扰流板3、扰流圆筒与冷却水套间的成核空间循环流动，流动过程中产生的过量产物就会自然沉降到塔底。
[0033]进一步的，为了尽可能降低紊流现象，本专利技术还可以设置搅拌叶片的转速不同，越靠近扰流板3的叶片转速越低，这样，也就使得过饱和反应液在进入成核区时避免成核环境不稳定。
[0034]本专利技术的进料口8进入的液体为料液，即碳酸化液，如铵盐卤水(生产纯碱)、纯碱液(生产小苏打)或氨水(生产碳酸氢铵)，料液进入塔体内，充满塔体内部空间，最后从出料口5排出，进入下一步工序。本专利技术进气管6进入的气体为二氧化碳气体，在料液进入塔体内的同时，二氧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳酸化塔，包括塔体、冷却水箱、设置在塔体上的进气管、出气管、进料口和出料口，其特征是，所述塔体自顶部向下竖直布置有搅拌结构。2.根据权利要求1所述的碳酸化塔，其特征在于，所述搅拌结构伸入塔体内不超过塔体1/2。3.根据权利要求1所述的碳酸化塔，其特征在于，所述塔体内靠近塔底位置还设有扰流板，所述扰流板将扰流板以上塔内空间与出料空间间隔开。4.根据权利要求1所述的碳酸化塔，其特征在于，所述塔体下部设置有进气口，进气口出口上方设置有分气盘。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：周小平，周游，
申请(专利权)人：湖南海联三一小苏打有限公司，
类型：发明
国别省市：