一种微界面强化联合制碱的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种微界面强化联合制碱的装置，包括碳化塔，所述碳化塔的一侧开设有进气口和进液口，所述碳化塔的内部设置有复合式微界面发生器，所述进气口与所述复合式微界面发生器连通用以将进来的气体进行破碎分散，所述进液口连通有AII液储液罐用以给所述碳化塔提供AII液，所述复合式微界面发生器浸没在所述碳化塔内的液面以下用以使所述AII液充当所述复合式微界面发生器的液相介质。本装置通过在碳化塔的内部设置有复合式微界面发生器，将进来的气体破碎分散为微气泡，增大了气体与AII液的相界传质面积，可以使用CO2浓度较低的气体，缩小设备的占地面积，降低反应温度和压力，节约成本。节约成本。节约成本。

【技术实现步骤摘要】
一种微界面强化联合制碱的装置


[0001]本技术涉及碳化塔制碱领域，具体而言，是一种微界面强化联合制碱的装置。

技术介绍

[0002]在联碱企业，使用碳化液(AII)制碱，其中碳化液含有多种组分，呈分子态的有：H2O、CO2、H2CO3、NH3、NH4OH、(NH4)2CO3、NH4HCO3、NH4COONH2、NaCl、Na2CO3、NaHCO3、NH4Cl等；呈离子态的有：H
+
、OH
‑
、HCO3‑
、CO
32
‑
、NH2COO
‑
、NH
4+
、Na
+
、Cl
‑
、SO
42
‑
。碳酸化反应是一个包括吸收、结晶以及传热的复杂化学反应过程。其反应机理复杂，尚无定论，主要有以(NH4)2CO3为中间产物和以NH4COONH2为中间产物两种理论。现以NH4COONH2为中间产物的理论为例说明反应过程：
[0003](1)氨基甲酸铵的生成：2NH4OH(液)+CO2(气)＝NH4COONH2(液)+2H2O(液) ΔH＝
‑
97.8kJ/mol；
[0004](2)氨基甲酸铵水解生成碳酸氢铵：NH4COONH2(液)+2H2O(液)＝NH4HCO3(液)+NH4OH(液) ΔH＝+33.3kJ/mol；
[0005](3)碳酸氢铵与氯化钠复分解反应生成碳酸氢钠和氯化铵：NH4HCO3(液)+NaCl(液)＝NaHCO3(固)+NH4Cl(液) ΔH＝
‑
15.4kJ/mol；
[0006](4)总反应：NH3+NaCl+H2O+CO2→
NaHCO3↓
+NH4Cl。
[0007]现有碳化塔技术为：来自结晶工序的AII液自碳化塔顶部进入，温度38～42℃，压力0.4MPa，流量75m3/h。二氧化碳自压缩工序来，下段气温度30℃～50℃，压力0.32～0.35MPa，流量3600～4800Nm3/h，CO2浓度85％～90％，中段气现场未使用。塔顶碳化尾气温度50℃，压力20～50kPa，流量391～900Nm3/h，CO2浓度为8～20％，NH3浓度约为2.1％。塔底取出液出料温度38～42℃，压力0.2MPa，流量80m3/h，固定氨CNH3浓度≥84tt。塔内充满液体，是以液相为连续相的筛板塔。
[0008]碳化塔从上到下大致可分为吸收段、生成段和冷却段。第一区段由塔上最高液位至临界点，吸收CO2的量约占吸收总量的35～37％，液柱高度8～9m。第二区段从临界点到冷却开始，吸收CO2的占比为11～16％，液柱高度1.5～3m。第三区段从冷却开始至塔底，吸收CO2的占比为50～53％，液柱高度12～13m。
[0009]现有技术中心存在的问题有以下几个方面：
[0010](1)碳化塔底部进气经过内部设置的菌帽完成初始分布后鼓泡进入液相，由于气泡直径偏大(毫厘米级别)，气液相界面积偏小，且气泡在上升过程中容易聚并且分布不均匀，使得气液传质和宏观反应等速率较低。这样现有碳化塔的反应效率有待提高，导致设备庞大笨重，增加了设备投资和占地面积。
[0011](2)碳化塔中吸收反应过程跟冷却结晶过程捆绑在一起，因此当冷却结晶段出现产物晶体堵塞而必须进行周期性停车清洗时，势必会拖累吸收反应过程一起停止。这样现有碳化塔的CO2吸收强度受到很大限制。
[0012](3)碳化塔尾气中CO2含量较高，且底部进气需要加压到0.35MPa，设备投资和动力
消耗较高。此外现有工艺中底部进气中二氧化碳浓度要求达到85％以上，这样二氧化碳浓度较低(75％)的气体无法得到利用。
[0013](4)碳化塔材质为铸铁，耐腐蚀性亟待提升，以及整体装置的自动化控制水平较低。
[0014](5)碳化塔的排放尾气中氨含量经常超标。
[0015]有鉴于此，特提出本技术。

技术实现思路

[0016]本技术的第一目的在于提供一种微界面强化联合制碱的装置，本装置通过在碳化塔的内部设置有复合式微界面发生器，将进来的气体破碎分散为微气泡，增大了气体与AII液的相界传质面积，可以使用CO2浓度较低的气体，缩小设备的占地面积，降低反应温度和压力，节约成本。
[0017]为了实现本技术的上述目的，特采用以下技术方案：
[0018]本技术提供一种微界面强化联合制碱的装置，包括碳化塔，所述碳化塔的一侧开设有进气口和进液口，所述碳化塔的内部设置有复合式微界面发生器，所述进气口与所述复合式微界面发生器连通用以将进来的气体进行破碎分散，所述进液口连通有AII液储液罐用以给所述碳化塔提供AII液，所述复合式微界面发生器浸没在所述碳化塔内的液面以下用以使所述AII液充当所述复合式微界面发生器的液相介质。
[0019]现有技术中，存在下列几个方面的问题：
[0020]其一，现有碳化塔底部进气经过内部设置的菌帽完成初始分布后鼓泡进入液相，由于气泡直径偏大(毫厘米级别)，气液相界面积偏小，且气泡在上升过程中容易聚并且分布不均匀，使得气液传质和宏观反应等速率较低。这样现有碳化塔的反应效率有待提高，导致设备庞大笨重，增加了设备投资和占地面积。
[0021]其二，碳化塔中吸收反应过程跟冷却结晶过程捆绑在一起，因此当冷却结晶段出现产物晶体堵塞而必须进行周期性停车清洗时，势必会拖累吸收反应过程一起停止。这样现有碳化塔的CO2吸收强度受到很大限制。
[0022]其三，碳化塔尾气中CO2含量较高，且底部进气需要加压到0.35MPa，设备投资和动力消耗较高，此外现有工艺中底部进气中CO2浓度要求达到85％以上，这样CO2浓度较低(如75％的CO2)的气体无法得到利用。
[0023]其四，碳化塔的排放尾气中氨含量经常超标。
[0024]本技术相较于现有技术具有以下优点，首先，本技术在碳化塔中设置有复合式微界面发生器，复合式微界面发生器包括气动式微界面发生器和液动式微界面发生器，碳化塔的侧壁设置有进气口和进液口，进气口连通有复合式微界面发生器的液动式微界面发生器，气体现在液动式微界面发生器里被破碎为微气泡，紧接着气体通过连通管道被输送至气动式微界面发生器进行二次分散破碎，被分散破碎的微气泡从气动式微界面发生器里出来，正好与从碳化塔底部进液口进来的AII液想接触，气体成为微气泡后增大了与AII液的相界传质面积，这样提高了反应效率、降低了反应压力和温度。其中，气体的主要部分为CO2，其余部分为结晶器出来的尾气；AII液为碳化液，其含有多种组分，呈分子态的有：H2O、CO2、H2CO3、NH3、NH4OH、(NH4)2CO3、NH4HCO3、NH4COONH2、NaCl、Na2CO3、NaHCO3、NH4Cl等；呈离
子态的有：H
+
、OH
‑
、HCO3‑
、CO<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微界面强化联合制碱的装置，其特征在于，包括碳化塔，所述碳化塔的一侧开设有进气口和进液口，所述碳化塔的内部设置有复合式微界面发生器，所述进气口与所述复合式微界面发生器连通用以将进来的气体进行破碎分散，所述进液口连通有AII液储液罐用以给所述碳化塔提供AII液，所述复合式微界面发生器浸没在所述碳化塔内的液面以下用以使所述AII液充当所述复合式微界面发生器的液相介质。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述进气口连通有CO2进气管道和结晶器尾气管道，所述CO2进气管道和所述结晶器尾气管道并联。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述复合式微界面发生器包括气动式微界面发生器和液动式微界面发生器，所述气动式微界面发生器与所述液动式微界面发生器之间通...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志炳，周政，张锋，李磊，孟为民，王宝荣，杨高东，罗华勋，杨国强，田洪舟，曹宇，
申请(专利权)人：南京延长反应技术研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：