碳化塔一般都用铸铁制造,近年来在
侯氏制碱法中开始用碳钢制造,内加防腐蚀层。纯碱碳化塔尾气及过滤尾气中氨的综合利用。 碳化塔的铸铁冷却小管的腐蚀是很严重的,以大化为例,80年一年就要大修四座碳化塔,仅小管一项就需200吨铸铁,20余万元。且由于腐蚀泄漏,还给生产带来了更多的问题
纯碱(碳酸钠)生产中碳化过程所用的主要设备,其作用是利用索尔维法的
氨盐水或
侯氏制碱法的氨母液来吸收
二氧化碳,制得碳酸氢钠,后者送去煅烧,则分解为碳酸钠。碳化过程所放出的大量热需从塔内移出,因此,塔的结构必须满足
吸收、
结晶、冷却等过程的要求。
常用
碳化设备为索尔维式碳化塔(见图)。高约20~30m,塔内装有菌帽型塔板,塔板下面是带孔的锥形隔板,上面是周边开有锯齿的锥形菌帽,起分布气体的作用,这种塔板不妨碍悬浮液的流动。自塔高1/2处以下,在两个塔板之间,装有很多横穿的冷却管,管内通水,以移去反应过程中放出的热量。塔内自上而下分成3个反应区域:①吸收区。在塔上部,溶液吸收二氧化碳,尚无结晶析出。②生成区。在塔中部,约从塔高2/3处开始析出碳酸氢钠结晶,并继续吸收二氧化碳,使结晶长大。③冷却区。在塔下部,吸收二氧化碳的同时进行冷却,结晶继续成长。生成区的温度对结晶质量影响很大,通常要求在60~65℃。含结晶的悬浮液从塔底部取出。取出液在索尔维法生产中,温度控制在25~30℃,在侯氏制碱法中控制在34~40℃。吸收后尾气从塔顶排出。
在制碱过程中,碳化塔内壁,特别是冷却管表面,会形成
碳酸氢钠疤层。作业时间越长,疤层越厚。当疤层结到一定厚度后,由于传热效率下降,以及气、液通道变小,作业便不能正常进行。所以碳化塔一般作业几十小时后,需要进行清洗。通常,将几台碳化塔编成一组,轮换清洗。
碳化塔一般都用铸铁制造,近年来在侯氏制碱法中开始用碳钢制造,内加防腐蚀层。冷却管用铸铁(有的还在管外加防腐蚀层),也有用不锈钢的,少数用钛材。为提高结晶质量,延长作业时间以及简化设备结构等,现研究采用带溢流管的筛板塔、外部冷却式碳化塔等新结构。