一种高效筛板式纯碱碳化塔的制作方法

本技术属于纯碱生产加工设备，具体涉及一种高效筛板式纯碱碳化塔，可应用于纯碱生产的不锈钢及不锈钢复合板材质的高效纯碱碳化塔，尤其适用于传统铸铁碳化塔技术升级改造。

背景技术：

1、碳化塔是纯碱生产的关键设备，同时存在气液固三相进行传热传质结晶化学反应过程，co2转化率、产品颗粒度和单塔产能是衡量碳化塔性能的关键技术指标。

2、目前国内纯碱生产的碳化塔大多采用传统索尔维式铸铁菌帽碳化塔，典型设备规格为从下至上，设备直径分别φ3m/φ3.4m/φ3m，设备总高约30m，如图1所示(其中：101为底座；102为气体分布帽；103为冷却箱；104为冷却管；105为传统菌帽；106为塔圈)：下段冷却段塔体材料为铸铁，内部安装换热管，两个水箱之间夹着铸铁菌帽；中段反应段铸铁塔节夹持铸铁菌帽；上段吸收段塔也是由铸铁塔节和铸铁菌帽组成。

3、由于大量采用铸铁材质，特别是反应段和吸收段介质温度较高，铸铁材料耐腐蚀性能下降，长时间使用后内件和塔体都腐蚀严重，菌帽失去作用，碳化塔转化效率降低，碳化塔产能下降。铸铁腐蚀后以fe离子形式进入塔内的反应液，最终导致纯碱产品中铁离子含量较高，甚至出现红碱(由于铁离子含量高，纯碱外观显示为红色)，不能满足高端用户的需求。

技术实现思路

1、为了实现传统碳化塔的技术升级改造，提高碳化塔转化率，提升单塔产能，同时减少操作过程中介质对塔体的腐蚀，保证产品质量，我们开发了一种高效筛板式纯碱碳化塔解决上述腐蚀及产能问题，提高纯生产核心反应器的综合技术性能。

2、本实用新型的目的通过下述技术方案来实现：

3、一种高效筛板式纯碱碳化塔，包括由下至上依次布置的冷却段、反应段和吸收段，冷却段内由下至上依次布置有冷却水箱，冷却水箱之间布置有菌帽，反应段内由下至上依次布置有菌帽和筛板，吸收段由下至上依次布置有菌帽和筛板。

4、进一步的，所述的冷却段和吸收段的塔径为2.8～3.4m，反应段的塔径为3.6～4.0m。

5、进一步的，所述的冷却段的塔体为添加ni和cr元素铸铁材质或不锈钢复合碳钢材质，反应段和吸收段的塔体为奥氏体不锈钢材质或不锈钢复合板材质。

6、进一步的，所述的冷却段上布置有5～10个冷却水箱。

7、进一步的，所述的冷却水箱包括封闭联箱、连通联箱和换热管，封闭联箱与连通联箱之间连接若干位于塔内的换热管，连通联箱上设有水箱连通口。

8、进一步的，所述的冷却水箱的封闭联箱位于同一塔侧，冷却水箱的连通联箱位于另一塔侧，最上层的连通联箱的上方水箱连通口为冷却水出口，最下层的连通联箱的下方水箱连通口为冷却水进口。

9、进一步的，所述的换热管可拆卸连接在封闭联箱与连通联箱之间，换热管为钛管或不锈钢管。

10、进一步的，所述的菌帽塔盘开孔通气面积为5～25％。

11、进一步的，所述的筛板上均布圆形筛孔，筛孔尺寸φ8～φ50mm，开孔率1～15％。

12、进一步的，所述的冷却段上设有进气嘴，冷却段内布置有位于进气嘴处的气体分布器，冷却段的塔底封头上设有出碱口，吸收段上设有进液口，吸收段的塔顶封头上设有气相出口。

13、本实用新型的有益效果：

14、(1)通过在反应段及吸收段设置高效筛板和菌帽，可提高转化率并增加产能，显著提升纯碱生产关键核心设备的综合技术性能。

15、(2)对碳化塔材质进行优化，提高了部件的耐腐蚀性能，保证产量的可靠稳定，同时降低了设备及内件厚度，减轻了设备重量，实现设备轻量化。

16、前述本实用新型主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本实用新型可采用并要求保护的方案；并且本实用新型，(各非冲突选择)选择之间以及和其他选择之间也可以自由组合。本领域技术人员在了解本方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本实用新型所要保护的技术方案，在此不做穷举。

技术特征：

1.一种高效筛板式纯碱碳化塔，包括由下至上依次布置的冷却段（1）、反应段（2）和吸收段（3），其特征在于：所述的冷却段（1）内由下至上依次布置有冷却水箱（4），冷却水箱（4）之间布置有菌帽（6），反应段（2）内由下至上依次布置有菌帽（6）和筛板（7），吸收段（3）由下至上依次布置有菌帽（6）和筛板（7）；

2.根据权利要求1所述的高效筛板式纯碱碳化塔，其特征在于：所述的冷却段（1）和吸收段（3）的塔径为2.8~3.4m，反应段（2）的塔径为3.6~4.0m。

3.根据权利要求1所述的高效筛板式纯碱碳化塔，其特征在于：所述的冷却段（1）上布置有5~10个冷却水箱（4）。

4.根据权利要求1或3所述的高效筛板式纯碱碳化塔，其特征在于：所述的冷却水箱（4）包括封闭联箱、连通联箱和换热管（5），封闭联箱与连通联箱之间连接若干位于塔内的换热管（5），连通联箱上设有水箱连通口（12）。

5.根据权利要求4所述的高效筛板式纯碱碳化塔，其特征在于：所述的冷却水箱（4）的封闭联箱位于同一塔侧，冷却水箱（4）的连通联箱位于另一塔侧，最上层的连通联箱的上方水箱连通口（12）为冷却水出口（11），最下层的连通联箱的下方水箱连通口（12）为冷却水进口（13）。

6.根据权利要求4所述的高效筛板式纯碱碳化塔，其特征在于：所述的换热管（5）可拆卸连接在封闭联箱与连通联箱之间，换热管（5）为钛管或不锈钢管。

7.根据权利要求1所述的高效筛板式纯碱碳化塔，其特征在于：所述的菌帽（6）塔盘开孔通气面积为5~25%。

8.根据权利要求1或7所述的高效筛板式纯碱碳化塔，其特征在于：所述的筛板（7）上均布圆形筛孔，筛孔尺寸φ8~φ50mm，开孔率1~15%。

9.根据权利要求1所述的高效筛板式纯碱碳化塔，其特征在于：所述的冷却段（1）上设有进气嘴（16），冷却段（1）内布置有位于进气嘴（16）处的气体分布器（15），冷却段（1）的塔底封头（18）上设有出碱口（14），吸收段（3）上设有进液口（8），吸收段（3）的塔顶封头（9）上设有气相出口（10）。

技术总结
本技术公开了一种高效筛板式纯碱碳化塔，包括由下至上依次布置的冷却段、反应段和吸收段，冷却段内由下至上依次布置有冷却水箱，冷却水箱之间布置有菌帽，反应段内由下至上依次布置有菌帽和筛板，吸收段由下至上依次布置有菌帽和筛板。本技术的有益效果：通过在反应段及吸收段设置高效筛板和菌帽，可提高转化率并增加产能，显著提升纯碱生产关键核心设备的综合技术性能；对碳化塔材质进行优化，提高了部件的耐腐蚀性能，保证产量的可靠稳定，同时降低了设备及内件厚度，实现设备轻量化；碳化塔设备净重和操作重均低于索尔维塔，用于老厂改造中可充分利用原有设备基础和框架，在实现提产增效的基础上最大化地节约项目投资。

技术研发人员：李瑞峰,金亚男,孔祥明,黄旭
受保护的技术使用者：中国成达工程有限公司
技术研发日：20231108
技术公布日：2024/8/27