純堿碳化塔

簡介

純堿(碳酸鈉)生產(chǎn)中碳化過程所用的主要設(shè)備，其作用是利用索爾維法的氨鹽水或侯氏制堿法的氨母液來吸收二氧化碳，制得碳酸氫鈉，后者送去煅燒，則分解為碳酸鈉。碳化過程所放出的大量熱需從塔內(nèi)移出，因此，塔的結(jié)構(gòu)必須滿足吸收、結(jié)晶、冷卻等過程的要求。

常用碳化設(shè)備為索爾維式碳化塔(見圖)。高約20~30m,塔內(nèi)裝有菌帽型塔板,塔板下面是帶孔的錐形隔板，上面是周邊開有鋸齒的錐形菌帽，起分布?xì)怏w的作用，這種塔板不妨礙懸浮液的流動。自塔高1/2處以下，在兩個塔板之間，裝有很多橫穿的冷卻管，管內(nèi)通水，以移去反應(yīng)過程中放出的熱量。塔內(nèi)自上而下分成3個反應(yīng)區(qū)域:①吸收區(qū)。在塔上部，溶液吸收二氧化碳，尚無結(jié)晶析出。②生成區(qū)。在塔中部，約從塔高2/3處開始析出碳酸氫鈉結(jié)晶，并繼續(xù)吸收二氧化碳，使結(jié)晶長大。③冷卻區(qū)。在塔下部，吸收二氧化碳的同時進(jìn)行冷卻，結(jié)晶繼續(xù)成長。生成區(qū)的溫度對結(jié)晶質(zhì)量影響很大，通常要求在60~65℃。含結(jié)晶的懸浮液從塔底部取出。取出液在索爾維法生產(chǎn)中，溫度控制在25~30℃，在侯氏制堿法中控制在34~40℃。吸收后尾氣從塔頂排出。

在制堿過程中，碳化塔內(nèi)壁,特別是冷卻管表面,會形成碳酸氫鈉疤層。作業(yè)時間越長，疤層越厚。當(dāng)疤層結(jié)到一定厚度后，由于傳熱效率下降，以及氣、液通道變小，作業(yè)便不能正常進(jìn)行。所以碳化塔一般作業(yè)幾十小時后，需要進(jìn)行清洗。通常，將幾臺碳化塔編成一組，輪換清洗。

碳化塔一般都用鑄鐵制造，近年來在侯氏制堿法中開始用碳鋼制造，內(nèi)加防腐蝕層。冷卻管用鑄鐵(有的還在管外加防腐蝕層)，也有用不銹鋼的，少數(shù)用鈦材。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,現(xiàn)研究采用帶溢流管的篩板塔、外部冷卻式碳化塔等新結(jié)構(gòu)。