一种用于生产碳酸氢钠的碳化装置
技术领域：
本实用新型涉及碳酸氢钠生产技术领域，具体地说涉及一种用于生产碳酸氢钠的碳化装置
背景技术：
精制的碳酸氢钠在商业上称为小苏打是一种重要的碱类产品，广泛应用于食品、医药等行业。碳化塔是生产小苏打的主要设备，常规碳酸化法制取小苏打的碳化塔均使用带有内置或外置冷却器，二氧化碳压缩气体和原料(含Na2CO3、NaHCO3、NaCl)同时送入碳化塔，在碳化塔内传质、结晶和传热三种过程同时进行，反应热通过碳化塔内部或外部设置冷却器。由于传质、结晶和传热三种过程在碳化塔内同时进行，导致碳化塔结晶后的晶体容易附着在碳化塔内壁上，结疤严重，掉落后容易堵塞管道，影响产品质量及生产稳定；大多生产小苏打的企业采用三塔一组生产运行，两塔生产一塔清洗备用，基本为6～8小时倒塔清洗。但是，频繁的倒塔、洗塔对生产系统的稳定运行和工艺指标造成波动，造成生产系统不稳定，给小苏打生产带来诸多不利影响。
实用新型内容：
本实用新型的目的在于提供一种用于生产碳酸氢钠的碳化装置，生产稳定。
本实用新型由如下技术方案实施：一种用于生产碳酸氢钠的碳化装置，其包括碳化塔和冷却结晶机构，在所述碳化塔的碳化塔主体中部沿圆周方向设置有至少两对上下设置的上清液排放口和混合液进口，在每对所述上清液排放口和所述混合液进口之间连接有一个所述冷却结晶机构；所述冷却结晶机构包括结晶管、循环泵和冷却器，在所述结晶管的进口的侧部连通有三通阀，在所述结晶管的中部设置有若干气体分布器，所述气体分布器的出气管与所述结晶管内部连通；所述结晶管的进口与所述上清液排放口通过第一控制阀连接，所述结晶管的出口与所述循环泵的进口连通，所述循环泵的出口与所述冷却器的进口连通，所述冷却器的出口通过第二控制阀与所述混合液进口连通，在所述冷却器的出口端的管路上连通有清洗出口，在所述清洗出口上装设有清洗控制阀。
进一步的，所述气体分布器包括水平套设在所述结晶管外部的环形主管道，和连通在所述环形主管道底部与所述结晶管之间的若干出气管；在所述环形主管道上连通有进气口。
进一步的，所述出气管由进气端向出气端由上向下倾斜设置。
进一步的，所述出气管的倾斜角度α为30°至60°。
进一步的，所述碳化塔包括碳化塔主体、集料斗、导流管，在所述碳化塔主体的上部内部固定有所述集料斗，在所述集料斗的下方连通有所述导流管，所述导流管的底部延伸至所述碳化塔主体的内底部；所述上清液排放口和所述混合液进口分别与所述集料斗下方和上方的所述碳化塔主体连通，在所述碳化塔主体的顶部连通有排气管，在所述排气管上装设有排气控制阀；在所述碳化塔主体的底部连通有排料口，在所述排料口上装设有排料控制阀。
进一步的，在所述碳化塔主体的内底部固定有分料锥，所述分料锥的中心线与所述导流管的中心线重合。
进一步的，在所述碳化塔主体的顶部和所述集料斗下方的所述碳化塔主体之间连通有平衡管。
进一步的，在所述碳化塔主体的顶部和所述集料斗下方的所述碳化塔主体之间连通有平衡管。
进一步的，在所述导流管的底部固定有喇叭状出料口。
本实用新型的优点：通过在碳化塔外部设置冷却结晶机构，实现在碳化塔外部添加二氧化碳压缩气体和原料，即传质、结晶和传热三种过程主要在冷却结晶机构中完成，通过第一、第二控制阀切换，可实现多组冷却结晶机构的在线清洗和生产，可有效解决碳化塔结疤、堵塞的问题，延长倒塔、洗塔的周期，有效降低倒塔退料频率，保证系统生产的稳定性，降低生产成本；二氧化碳压缩气体通过分布器实现均匀布气，可保证气体与原料充分混合，有利于晶体的生长，且混合液经过冷却结晶机构循环处理，结晶体在碳化塔底部聚集长大，可提高产品粒度。
附图说明：
图1为本实用新型的整体结构示意图。
图2为图1的俯视图。
碳化塔1、上清液排放口1.1、混合液进口1.2、碳化塔主体1.3、集料斗1.4、导流管1.5、排气管1.6、排气控制阀1.7、排料口1.8、排料控制阀1.9、分料锥1.10、平衡管1.11、喇叭状出料口1.12、冷却结晶机构2、结晶管2.1、循环泵2.2、冷却器2.3、第一控制阀2.4、第二控制阀2.5、三通阀2.6、气体分布器2.7、出气管2.7.1、环形主管道2.7.2、进气口2.7.3、清洗出口2.8、清洗控制阀2.9。
具体实施方式：
在本实用新型的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1和图2所示，一种用于生产碳酸氢钠的碳化装置，其包括碳化塔1和冷却结晶机构2，碳化塔1包括碳化塔主体1.3、集料斗1.4、导流管1.5，在碳化塔主体1.3的顶部连通有排气管1.6，在排气管1.6上装设有排气控制阀1.7；在碳化塔主体1.3的底部连通有排料口1.8，在排料口1.8上装设有排料控制阀1.9；在碳化塔主体1.3的上部内部固定有集料斗1.4，在碳化塔主体1.3的顶部和集料斗1.4下方的碳化塔主体1.3之间连通有平衡管1.11，平衡管1.11可以平衡集料斗1.4上下的压力；在集料斗1.4的下方连通有导流管1.5，导流管1.5的底部延伸至碳化塔主体1.3的内底部；集料斗1.4上方的碳化塔主体1.3内部为混合液进入区A，导流管1.5下方的碳化塔主体1.3内部为结晶沉降长大区B，集料斗1.4的下方及导流管1.5的外部形成清液区C；
在碳化塔主体1.3中部沿圆周方向设置有至少两对上下设置的上清液排放口1.1和混合液进口1.2，上清液排放口1.1和混合液进口1.2分别与集料斗1.4下方和上方的碳化塔主体1.3连通，混合料经混合液进口1.2进入碳化塔1，之后经集料斗1.4和导流管1.5进入到碳化塔1下部，之后结晶沉降在碳化塔1的底部，清液则经上清液排放口1.1进入到冷却结晶机构2；本实施例中，碳化塔主体1.3内底部为球形底面，在导流管1.5的底部固定有喇叭状出料口1.12，在碳化塔主体1.3的内底部固定有分料锥1.10，分料锥1.10的中心线与导流管1.5的中心线重合；经导流管1.5落下的混合料经喇叭状出料口1.12扩容后落下，之后经分料锥1.10分料后均匀的扩散到球形底面内，进而实现混合料均匀分散；
在每对上清液排放口1.1和混合液进口1.2之间连接有一个冷却结晶机构2；本实施例中设置了3个冷却结晶机构2，其中两个工作一个备用，实现在线清洗；
冷却结晶机构2包括结晶管2.1、循环泵2.2和冷却器2.3，结晶管2.1的进口与上清液排放口1.1通过第一控制阀2.4连接，结晶管2.1的出口与循环泵2.2的进口连通，循环泵2.2的出口与冷却器2.3的进口连通，冷却器2.3的出口通过第二控制阀2.5与混合液进口1.2连通；在冷却器2.3的出口端的管路上连通有清洗出口2.8，在清洗出口2.8上装设有清洗控制阀2.9；
通过第一控制阀2.4和第二控制阀2.5的启闭可以控制冷却结晶机构2的通断，实现在线切换冷却结晶机构2，便于清洗；在结晶管2.1的进口的侧部连通有三通阀2.6，三通阀2.6的一个进口为原料入口，用于与原料连通，三通阀2.6的另一个入口为清洗液入口，用于与清洗液连通；在结晶管2.1的中部设置有若干气体分布器2.7，气体分布器2.7的出气管2.7.1与结晶管2.1内部连通，通过三通阀2.6和气体分布器2.7分别向结晶管2.1中送入原料和二氧化碳压缩气体。
原料(含Na2CO3、NaHCO3、NaCl)经三通阀2.6的原料入口进入到结晶管2.1中，二氧化碳压缩气体经气体分布器2.7进入结晶管2.1中，原料中的部分碳酸钠和氯化钠同二氧化碳反应，生成碳酸氢钠，气、液、固三项混合物，之后经循环泵2.2泵送到冷却器2.3中，大量的反应结晶在冷却器2.3中完成，产生反应热被冷却器2.3的循环水带走，冷却器2.3中的混合液经混合液进口1.2进入到碳化塔1上部的混合液进入区A后经导流管1.5进入碳化塔主体1.3的下部，碳酸氢钠晶体在碳化塔主体1.3底部长大并向下沉降到结晶沉降长大区B，而清液则向上浮动到清液区C；清液经上清液排放口1.1进入到结晶管2.1中，被循环泵2.2带入结晶管2.1、冷却器2.3继续循环参与反应，碳化塔主体1.3底部的晶体则经排料口1.8排出。当需要对冷却结晶机构2进行清洗时，关闭对应的第一控制阀2.4、第二控制阀2.5，将三通阀2.6切换至清洗液入口和结晶管2.1连通，并打开清洗控制阀2.9，向接近冷却机构2通入清洗液进行清洗，清洗完毕后关闭清洗控制阀2.9，将三通阀2.6切换至原料入口与结晶管2.1连通，备用。
本实施例中，包括三个气体分布器2.7，气体分布器2.7包括水平套设在结晶管2.1外部的环形主管道2.7.2，和连通在环形主管道2.7.2底部与结晶管2.1之间的若干出气管2.7.1；在环形主管道2.7.2上连通有进气口2.7.3；二氧化碳压缩气体经进气口2.7.3进入环形主管道2.7.2后经各个出气管2.7.1排出；出气管2.7.1由进气端向出气端由上向下倾斜设置，出气管2.7.1的倾斜角度α为30°至60°，本实施例中α为45°；二氧化碳气体经出气管2.7.1倾斜进入结晶管2.1内部，布气均匀，可加强气体与液体的混合效果，增强预混合效果，同时出气管2.7.1倾斜设置对结晶管2.1内的混合料进行冲刷，可避免结晶管2.1堵塞。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
