碳化塔是純堿生產的主要設備。在塔內傳質結晶和傳熱三種過程同時進行,且存在著氣、液、固三相,影響工作質量及生產能力的因素很多。對碳化塔結構的要求是:在滿足氯化鈉高利用率、良好 NaHCO3結晶質量(晶粒大而均勻)、CO2高利用率及易于進行生產自控操作的前提下,力求有較大的生產能力。

　　由于碳酸化過程中存在著氣、液、固三相,在結構上要求氣液兩相有良好的接觸,生成的固體不至于下沉而堵塞氣液通道和及使取走大量的反應熱以保證適宜的取出溫度。歷史上使用過的碳酸化設備有很多種,如索爾維式(Solvay)碳化塔,荷尼曼式( Honigmann)碳酸化器,布勒瓦德式( Boulouvarol)和什賴布(Schreib)碳化塔等

　　近些年來,國內堿行業出現了碳化塔結構改進的熱潮。國外一批新型塔型,通過技術交流也介紹進來,有的已經被采用,如大孔徑篩板碳化塔。由于對關鍵部件進行了深入的研究,以及計算機集散控制及仿真技術的應用,使結構元件的作用及過程的規律性進一步被掌握,對塔的結構進行改造,已收到許多成效,使過去存在的某些設備問題,諸如:塔漏箱頻繁;結疤堆積堵塞;吸收速率低,結晶細;腐蝕嚴重出紅堿;設備工程周期較短等,都有了顯著的改觀,有些技術難題已開始獲得解決。

　　一、索爾維碳化塔

　　Solvay碳化塔是一座鑄鐵塔。國內外現今仍以索爾維標準塔為通用的塔型,即圓圈、菌帽及底斗,冷卻水箱的疊裝為基本型式。在這種塔內交叉進行著多種過程,即相際傳質、化學反應、間壁傳熱及結晶成長等由于過程的復雜,迄今未能導出反應過程速率(吸收與化學反應速率,結晶成長速率)的關聯式,并據以進行設備計算、確定關鍵尺寸而只能依據一些經驗或半經驗的結構特征參數及公式,進行計算與比較。

　　Solvay碳化塔上段各空圈高為380~400m;下段的各冷卻水箱用許多根冷卻管裝在長方型鑄鐵管板間而成。含CO2氣自底部和中部通入,氣泡沿每層倒錐形開口的下盤鋸齒邊緣上升至菌帽下,再經菌帽的鋸齒邊緣穿過冷卻箱升到上層的下盤之下,成Z字形流動。碳酸化液體則逆向流動,碳酸氫鈉漿液的出口,則位于塔底下段氣進口的對方。每塔有冷卻水箱8~12個,分3~4層出水冷卻水由底部一個冷卻水箱進入,據塔內碳酸化液的溫度情況由下層、中層或上層排出一部分冷卻水。排出的冷卻水或放入地溝或回到循環水系統中去。中國沿海許多堿廠,都用海水作為冷卻水箱的用水,一部分外排;一部分用于化鹽工序的化鹽水。隨著海水淡化技術的應用,部分沿海堿廠采用淡化海水作循環水使用。

　　為了加快冷卻水的流速以提高傳熱系數,每一冷卻水箱中,水是呈多程流動的。根據水的流向區分,有田字形和弓字形兩種冷卻水箱。www.akdamarlokanta.com