專利名稱：一種非金屬材料塔頂?shù)奶蓟闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種碳化塔，尤其是涉及一種制取碳酸氫鈉的碳化塔。
背景技術(shù)：
目前主要有兩種碳化塔，菌帽塔和篩板塔，國內(nèi)大中型純堿廠主要以菌帽碳化塔為主，其結(jié)構(gòu)一直沿用傳統(tǒng)的索爾維碳化塔型。該碳化塔主塔體的塔頂為分離段，中部為采用菌帽式塔板的吸收段和結(jié)晶生成段，主塔體下部為各冷卻箱內(nèi)均設(shè)有冷卻管的冷卻段及底座，整個塔體為異徑塔。菌帽塔具有塔體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，傳質(zhì)效率低，結(jié)晶質(zhì)量差等缺點。20世紀末，部分堿廠開始應(yīng)用異徑篩板碳化塔。篩板式碳化塔的中上段，即分離、吸收結(jié)晶段采用篩板，下部冷卻段的冷卻水箱之間設(shè)菌帽，在冷卻箱之間設(shè)有一空圈，設(shè)中段進氣口。底部有底座，有下段氣進口及出堿口。在篩板塔中氣液分流、返混現(xiàn)象輕，塔液濃度梯度大，有利于吸收；氣液互相分散，接觸充分；塔內(nèi)有效容積大。由于冷卻段以上的塔體直徑大，其截面積比冷卻段大，篩板塔的有效容積率又高，因此該塔上段的有效容積率比菌帽塔大，相對傳統(tǒng)的菌帽塔在提高傳質(zhì)效率和結(jié)晶質(zhì)量上有一定的優(yōu)勢。但在結(jié)構(gòu)設(shè)計上仍有待改
盡
口 ο為提高結(jié)晶質(zhì)量，延長作業(yè)時間以及簡化設(shè)備結(jié)構(gòu)等，對碳化塔的結(jié)構(gòu)做了諸多研究，結(jié)合篩板和菌帽式塔板的優(yōu)缺點進行設(shè)計。如采用帶溢流管的篩板塔、外部冷卻式碳化塔等新結(jié)構(gòu)。CN2687102Y公開了一種多級內(nèi)循環(huán)碳化塔，整塔結(jié)構(gòu)為:塔上段即吸收段與結(jié)晶段運用內(nèi)循環(huán)塔板，塔板由底盤、導(dǎo)流筒、帽蓋、降液管構(gòu)成；下部冷卻段的水箱之間仍設(shè)菌帽，在整個冷卻段中增設(shè)2 3個內(nèi)循環(huán)塔板，降液管下口插人菌帽帽蓋下；塔頂空圈，塔底底座，進氣圈等同菌帽塔。CN100388960C公開了一種聯(lián)堿生產(chǎn)用碳化塔，包括殼體及依次設(shè)于殼體中的分離段、帶篩板式塔板的吸收段和帶笠帽式塔板的生成段在內(nèi)的主塔體，冷卻段，底座及設(shè)于塔體與冷卻段之間防止母液返混的篩板式塔板。純堿工業(yè)從索爾維制堿法工業(yè)化開始，絕大部分設(shè)備都是采用鑄鐵材料。目前設(shè)備材料主要是采用加入適量稀有金屬的改性鑄鐵，或者在鑄鐵或碳鋼構(gòu)件上襯覆耐堿膠層。鑄鐵設(shè)備加入稀有金屬，可以改變鑄鐵的硬度、耐腐蝕性和耐沖刷性，但加入量很難掌握，加入太多或太少都會降低效果。同時在碳化塔內(nèi)在大量CO2氣體的強力攪動下，沖刷腐蝕加劇了碳化塔的腐蝕，造成了碳化液含鐵量升高。CN201710989U利用鈦材料的優(yōu)良防腐蝕性能，強的自鈍化能力研究了一種鈦制碳
化塔篩板塔盤。CN1559903A公開了篩板、笠帽混合結(jié)構(gòu)的碳化塔，其中在主塔體下部結(jié)晶生成段和冷卻段之間還設(shè)有一防止母液返混的篩板；而吸收段和結(jié)晶生成段的塔板分別為設(shè)有溢流管的篩板式塔板和笠帽式塔板；篩板式塔板及笠帽式塔板分設(shè)于相應(yīng)的吸收段和結(jié)晶生成段中兩兩塔圈之間并與各塔圈可拆卸式緊固成一體，防止母液返混的篩板則與結(jié)晶生成段底部塔圈下口及冷卻段頂部冷卻箱上口緊固成一體。不管是菌帽塔還是篩板塔，現(xiàn)有技術(shù)碳化塔塔頂材料均為鑄鐵材料，且氣液分離段均設(shè)有塔板，從而大大增加了其表面積，常常銹蝕嚴重，增加產(chǎn)品的含鐵量，嚴重影響產(chǎn)品質(zhì)量；此外，長時期生銹腐蝕的表面會突凹不平，易結(jié)疤，疤垢累積過多時占據(jù)氣流通道，阻礙氣流，引起冒塔甚至塔堵。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是克服已有技術(shù)的缺點，提供一種能增強其防腐性能，改善其運行狀況，提高產(chǎn)品質(zhì)量的一種碳化塔。本實用新型提供一種碳化塔，它包括從上至下依次設(shè)置的氣液分離段、吸收和結(jié)晶段、冷卻段以及底座，其特征在于:所述碳化塔的上述各段的塔體或塔筒體具有大致相等的內(nèi)、外直徑，塔頂?shù)臍庖悍蛛x段呈現(xiàn)為一種包括筒體和封頭的儲罐形式且該儲罐的筒體(或塔圈)和封頭都由非金屬材料制成，該儲罐的筒體(或塔圈)內(nèi)部為空圈或空腔的形式；冷卻段的塔板為菌帽塔板形式，吸收和結(jié)晶段的塔板為篩板形式。這里所述的“碳化塔的上述各段的塔體或塔筒體具有大致相等的內(nèi)、外直徑”是指碳化塔的上述各段的塔體或塔筒體具有相等或大約相等的內(nèi)直徑和外直徑。“大致相等”與“相等或大約相等”同義?！按蠹s相等”這里表示有±5%(優(yōu)選±3%)的公差(或誤差)。優(yōu)選地，各層中使用的增強材料都是無堿無捻纖維紗，優(yōu)選無堿無捻玻璃纖維紗。優(yōu)選，篩板全由鈦合金制造。一般情況下，本實用新型提供一種碳化塔，整個塔體以鑄鐵材料為主，塔頂全為非金屬材料，篩板全為鈦合金，從上至下依次分為氣液分離段、吸收段和結(jié)晶生成段、冷卻段及底座，其中，非金屬材料塔頂?shù)臍庖悍蛛x段為空圈，其頂部設(shè)有尾氣出口、放空口和吹蒸汽口，冷卻段設(shè)有7 9個冷卻水箱、冷卻水箱間設(shè)有菌帽和中段氣進口，吸收段和結(jié)晶生成段設(shè)有鈦合金篩板，上部設(shè)有氨鹽水或中和水進口，接近氣液分離段的塔圈(或筒體)的兩塊篩板孔徑為30 40mm,開孔率為1.5 2.0%,其它10 12塊篩板孔徑為35 45mm,開孔率為2.0 2.5%。相鄰三個孔之間均呈正三角型排列。底座上設(shè)有下段氣進口和堿液出口。所述碳化塔的塔頂為非金屬材料，優(yōu)選為玻璃鋼非金屬材料。一般，塔頂儲罐的筒體采用纏繞工藝由樹脂和增強材料組成的玻璃鋼材料制成，而罐頂法蘭及儲罐的其它配件采用手糊工藝由樹脂和增強材料組成的玻璃鋼材料制成。所述塔頂儲罐包括內(nèi)表層、防滲層、結(jié)構(gòu)層和外表層。這些層是由樹脂和增強材料(優(yōu)選纖維增強材料，例如玻璃纖維材料)制成，所有層的增強材料可以使用任何用于制造玻璃鋼的增強材料，優(yōu)選都使用無堿無捻纖維紗。其中，儲罐的內(nèi)表層設(shè)計厚度為0.1 8mm,優(yōu)選0.15 7mm,更優(yōu)選0.2 6mm,進一步優(yōu)選0.22 5mm,仍然優(yōu)選0.25 2mm,優(yōu)選0.3 Imm,更優(yōu)選0.4 0.6mm。儲罐的防滲層設(shè)計厚度為2 15mm,優(yōu)選3 IOmm,更優(yōu)選3.5 6mm,更優(yōu)選4 5mm。儲罐的筒身(或筒體或塔圈)結(jié)構(gòu)層的厚度為7 30mm,優(yōu)選8 20mm,更優(yōu)選10 15mm,再更優(yōu)選12 14mm。儲罐的封頭結(jié)構(gòu)層厚度為10 35mm,優(yōu)選11 30mm,更優(yōu)選12 25mm,優(yōu)選15 20mm,更優(yōu)選16 18_。儲罐的外表層厚度為0.1 4mm,優(yōu)選0.2 3mm,優(yōu)選0.3 2mm,更優(yōu)選0.35 1.5mm,更優(yōu)選0.4 0.6mm。內(nèi)表層和防滲層分別使用雙酚A改性環(huán)氧乙烯基樹脂(例如D 411型、D441型、D510型、SW901型、SW905型的雙酚A環(huán)氧乙烯基樹脂，廣州市眾鑫玻璃鋼制品有限公司或河北三陽盛業(yè)玻璃鋼制品有限公司或(河北省冀州市)中意玻璃鋼有限公司)和增強材料制成。儲罐的結(jié)構(gòu)層是通過使用間苯型樹脂，例如聚間苯二甲酸乙二醇酯型(例如S902型，A407-901型，A400-976型，或A400-972型，廣州市眾鑫玻璃鋼制品有限公司或河北三陽盛業(yè)玻璃鋼制品有限公司)，和增強材料來制成的。外表層使用膠衣樹脂和任選的增強材料制成，以防老化。內(nèi)表層含膠量>90wt%(基于內(nèi)表層總重量)。防滲層含膠量60 90wt%，優(yōu)選70 80wt% (基于防滲層總重量)。結(jié)構(gòu)層含膠量20 50%，優(yōu)選30 40%。外表層含膠量95 100wt%。外表層加入0.5 2wt%(基于外表層的樹脂的總重量)的紫外線吸收劑(例如U V -9型紫外線吸收劑)，優(yōu)選加入0.8 1.2wt%的紫外線吸收劑(例如U V -9型紫外線吸收劑)。含膠量是指樹脂含量(wt%)。這里所述的膠衣樹脂是指用于纖維增強塑料制品表面上使制品表面性能(例如耐候性、耐老化性或耐水性等)提高的樹脂。例如，作為膠衣樹脂，可以使用可UV固化的不飽和聚酯樹脂。這里所述的“任選”表示有或沒有?！翱杖Α北硎尽翱盏乃Α?。所述碳化塔塔頂?shù)乃?或塔頂儲罐的筒體)與下一段鑄鐵塔體采用玻璃鋼法蘭加接。本實用新型碳化塔為等徑碳化塔，結(jié)構(gòu)簡單，造價低。為了增加結(jié)晶生成段碳化液的容積和停留時間，為NaHCO3晶體的析出和成長提供較好的條件，純堿行業(yè)一直沿用結(jié)晶生成段徑大于吸收段和冷卻段的異徑碳化塔，本實用新型碳化塔由于結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，直徑為Φ3000的等徑碳化塔對于晶體的生長有足夠大的容積，而且生產(chǎn)能力比背景技術(shù)直徑為Φ 3000/3400/3000的異徑菌帽塔大8% 15%。吸收段和結(jié)晶段具有一個或兩個或多個(例如3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、
15個)篩板形式的塔板。所述碳化塔接近氣液分離段的塔圈的I 3塊(例如2塊)篩板(即吸收段和結(jié)晶段的塔板)孔徑為30 40mm，開孔率為1.5 2.0%，其它篩板(例如其它4-12塊、其它6-12塊或其它10 12塊篩板)孔徑為35 45mm，開孔率為2.0 2.5%，相鄰三個孔之間均呈正三角型排列。篩板上有溢流管，直徑為500 700mm，溢流管的向上伸出長度(即上段)為300 400mm，溢流管的向下伸出長度(即下段)為800 900mm，溢流管的中心軸到篩板中心的中心距為900 1100mm。溢流管與其篩板體的上交界面處的管壁上有2 5個(例如3、4個)弧長為90 110mm，高為50 60mm的溢流孔。本實用新型裝置投入生產(chǎn)運行以后，效果良好，其塔頂為非金屬材料，降低了鐵份的含量，有效降低了產(chǎn)品的鐵份，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，氣液分離段為空圈，利用液體的自身重力進行氣液分離，尾氣中夾雜的極少量液體可以通過尾氣凈氨塔吸收，由于氣液分離段為空圈(或空腔)，一方面能有效防止塔頂結(jié)疤，解決長期以來困擾各堿廠的由于塔頂氣流受阻而冒塔的難題，另一方面結(jié)構(gòu)簡單，構(gòu)價低。另外，其篩板的篩孔和溢流管科學(xué)設(shè)計，傳質(zhì)效率好，產(chǎn)品結(jié)晶質(zhì)量高，操作彈性大，抗穩(wěn)定性強。

圖1為本實用新型的碳化塔結(jié)構(gòu)示意圖。[0024]I為塔頂氣液分離段，2為吸收段和結(jié)晶段，2-1為篩板，2-2為中和水或氨鹽水入口，3為冷卻段，3-1為中段氣進口，3-2為菌帽，3-3為冷卻水箱，4為底座，4-1為下段氣進口，4-2為出堿口。圖2為本實用新型的非金屬材料塔頂結(jié)構(gòu)示意圖。201為氣液分離段，202為視鏡，203為吹蒸汽口，204為尾氣出口，205為放空口，206為儀表口。圖3為本實用新型的溢流管結(jié)構(gòu)示意圖。301為溢流管的上段，302為溢流管的下段，303為溢流孔。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做詳細描述。本實施例以生產(chǎn)能力為280t/d的碳化塔為例:如圖1、2、3所示本實用新型的碳化塔，Φ3000*30400，塔體從上至下依次分為氣液分離段1、吸收段和結(jié)晶生成段2、冷卻段3及底座4，其中，塔頂?shù)臍庖悍蛛x段為空圈201，其頂部設(shè)有尾氣出口 204、放空口 205和吹蒸汽口 203，冷卻段設(shè)有8個冷卻水箱3-3、冷卻水箱間設(shè)有8個菌帽3-2和中段氣進口 3_1，吸收段和結(jié)晶生成設(shè)有篩板2-1，上部設(shè)有氨鹽水或中和水進口 2-2，接近氣液分離圈的兩塊篩板孔徑為30 40mm,開孔率為1.5 2.0%,其它11塊篩板孔徑為35 45mm,開孔率為2.0 2.5%，相鄰三個孔之間均呈正三角型排列，吸收段上部設(shè)有中和水或氨鹽水入口2-2，底座上設(shè)有下段氣進口 4-1和堿液出口 4-2。本實用新型碳化塔的塔頂2全為玻璃鋼非金屬材料，Φ3000*2300，塔頂?shù)膬尥搀w采用玻璃鋼纏繞工藝制作，法蘭罐頂及其它配件采用手糊工藝制作，包括內(nèi)表層、防滲層、結(jié)構(gòu)層和外表層。這些層的增強材料選使用無堿無捻纖維紗。其中，內(nèi)表層設(shè)計為
0.4 0.6mm,防滲層設(shè)計4 5mm,筒身結(jié)構(gòu)層12 14mm,封頭結(jié)構(gòu)層16 18mm,夕卜表層0.4 0.6mm,內(nèi)表層和防滲層選用D 411雙酚A乙烯基樹脂，結(jié)構(gòu)層選用間苯樹脂A400-972，外表層選用膠衣樹脂，以防老化，內(nèi)表層含膠量> 90%,防滲層含膠量70 80%，結(jié)構(gòu)層含膠量30 40%，外表層含膠量100%，外表層加入0.8 1.2%的U V -9型紫外線吸收劑；塔頂與下一段鑄鐵的塔體采用玻璃鋼法蘭加接。本實用新型碳化塔氣液分離段為空圈201，冷卻段塔板為鑄鐵菌帽塔板，其它塔板為鈦合金篩板，篩板有溢流管，直徑為500 700mm，上溢流管301高300 400mm，下溢流管302高800 900mm，溢流管中心到篩板中心的中心距為900 1100mm，溢流管與其篩板體的上交界面處的管壁上有2 5個弧長為90 110mm，高為50 60mm的溢流孔303。本實用新型碳化塔為等徑碳化塔，接近氣液分離圈的兩塊篩板孔徑為30 40mm，開孔率為1.5 2.0%，其它篩板孔徑為35 45mm，開孔率為2.0 2.5%，均呈正三角型排列。以下為利用以上裝置生產(chǎn)碳酸氫鈉的過程:溫度控制在35 45°C的中和水(78m3/h)經(jīng)中和水泵送至碳化塔的中和水入口，在塔內(nèi)中和水與塔中部進入的中段氣(7600m3/h)和塔下部進入的下段氣(4800m3/h)逆流吸收進行化學(xué)反應(yīng)，生成碳酸氫鈉懸浮液，經(jīng)過冷卻水箱控制出堿溫度在28 32°C之間，堿液(80m3/h )利用塔壓從出堿口壓入出堿槽送往濾過，反應(yīng)尾氣由塔頂尾氣出口排出。
權(quán)利要求1.一種碳化塔，它包括從上至下依次設(shè)置的氣液分離段、吸收和結(jié)晶段、冷卻段以及底座，其特征在于:所述碳化塔的上述各段的塔體或塔筒體具有大致相等的內(nèi)、外直徑，塔頂?shù)臍庖悍蛛x段呈現(xiàn)為一種包括筒體和封頭的儲罐形式且該儲罐的筒體和封頭都由非金屬材料制成，該儲罐的筒體內(nèi)部為空圈或空腔的形式；冷卻段的塔板為菌帽塔板形式，吸收和結(jié)晶段的塔板為篩板形式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化塔，其特征在于:所述塔頂?shù)臍庖悍蛛x段的儲罐由玻璃鋼材料制成；吸收和結(jié)晶段、冷卻段以及底座的塔體或筒體部分各自獨立地是由鑄鐵、不銹鋼或陶瓷制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的碳化塔，其特征在于:塔頂儲罐的筒體采用纏繞工藝由玻璃鋼材料制成，而罐頂法蘭及儲罐的其它配件采用手糊工藝由玻璃鋼材料制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的碳化塔，其特征在于:塔頂儲罐包括內(nèi)表層、防滲層、結(jié)構(gòu)層和外表層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的碳化塔，其特征在于:內(nèi)表層的厚度為0.1 8mm，防滲層的厚度為2 15mm，儲罐的筒體結(jié)構(gòu)層的厚度為7 30mm，儲罐的封頭結(jié)構(gòu)層的厚度為10 35mm,夕卜表層的厚度為0.1 4mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化塔，其特征在于:所述篩板上有溢流管。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的碳化塔，其特征在于:所述溢流管直徑為500 700mm，溢流管的向上伸出長度為300 400mm，溢流管的向下伸出長度為800 900mm，溢流管的中心軸到篩板中心的中心距為900 1100mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的碳化塔，其特征在于:在溢流管與其所在的篩板體的上交界面處的管壁上有2 5個弧長為90 110mm，高為50 60mm的溢流孔。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化塔，其特征在于:與氣液分離段的塔圈最接近的兩塊篩板的篩孔徑為30 40mm,開孔率為1.5 2.0%,其它篩板孔徑為35 45mm,開孔率為2.0 2.5%。
專利摘要本實用新型公開了一種塔頂為非金屬材料碳化塔，其塔頂為玻璃鋼非金屬材料，氣液分離段為空圈，與下一段鑄鐵塔體采用玻璃鋼法蘭加接，冷卻段塔板為菌帽塔板，其它塔板為篩板，其篩板的篩孔和溢流管科學(xué)設(shè)計。本實用新型裝置投入生產(chǎn)運行以后，效果較好，其塔頂為非金屬材料，有效降低了產(chǎn)品的鐵份，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，其塔頂氣液分離段為空圈，能有效防止塔頂結(jié)疤，解除塔頂氣流阻礙，有效改善冒塔問題；另外，其篩板的篩孔和溢流管科學(xué)設(shè)計，傳質(zhì)效率好，產(chǎn)品結(jié)晶質(zhì)量高，操作彈性大，抗穩(wěn)定性強。
文檔編號B01J19/00GK202924757SQ20122064021
公開日2013年5月8日 申請日期2012年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月28日
發(fā)明者王遠, 丁超然, 李鳳朝, 杜維剛, 姜家國, 侯景純, 王井祥 申請人:江蘇井神鹽化股份有限公司