nahco3“结晶”过程会“放热”，nahco3晶体“溶解”过程要“吸热”。氨碱法制碱nahco3於碳化塔中“结晶”过程，放的热逐渐积累致系统温度达到一定限度后，已生成的nahco3晶体开始“吸热”而“溶解”。若任其自行运作，待单位时间内“放”，“吸”的热相等时，按人的意愿，系统(碳化塔)的运作就是“白搭”了。结晶是目的，所以，要用冷介质在列管中流通，以间壁传热方式带走“结晶”过程放的热。而nahco3晶体的形成过程，会在水平列管的平面上滞留·吸附·堆积，又阻碍·削弱了这个传热过程，系统温度渐进升高，致生产率大为降低。故，又须改向列管内输入蒸汽，让系统升温，以使这些堆积体溶解，露出传热面，即所谓进行，“煮塔”，以期恢复如常的生产产品状态。
在同一塔中“结晶”——nacl nh3 co2 h2o＝＝nahco3↓ nh4cl q——是目的；而“煮塔”是为将滞留·吸附·堆积在列管表面上的nahco3“溶解”——2nahco3＝＝na2co3 h2o co2-q，在“煮塔”条件下，na2co3的溶解度比2nahco3大，故而溶解了——是制碱工艺之必须。“热”，在同一塔中，针对同一个物质——nahco3，如何做到使其各有所求，各取所需，就必须掌握好物料·介质、升、降温时间、高低和进展速率的“度”。此乃可誉为制碱·碳化作业之精·粹。
於塔中阻止结晶溶解就必须要除去因结晶产生的热，要除去因结晶产生的热，就必须要用冷介质吸收并移去这些热，且冷介质不能与工质接触，这在化工技术上，只有进行间壁传热。
列管必然存在可承接结晶体的承接面，nahco3结晶体在50℃以下就会开始阻滞管内外介质的传热，而大大降低生产率。这些沉积於列管表面上的晶堆，让其自行消去是不可能的。如果要除去，只有在列管中通入蒸汽“加热”——即碳化塔生产运行中的所谓“煮塔”——使晶体溶解掉。
若消除了塔箱中nahco3结晶的“着落面”，随着晶体增长，便会一路无阻碍地缓缓下沉，直达塔底而排出。也就不存在“煮塔”作业了。
“清洗塔”与“碳化塔”本是俩“孪生姐妹”塔。是因“煮塔”，俩塔须不时调换“角色”，即所谓“倒塔”。“煮塔”没有了，随之“倒塔”也就没有了，“清洗”与“碳化”俩塔也就皆肩负生产产品的任务了。
技术领城
本专利技艺属化工类：化学工程与工艺；无机物工学；【酸-碱-盐工学】；【纯碱生产】。
背景技术：
乃始于1956年——作者的〖毕业实习〗，继而【毕业设计(论文)】课题为《纯碱碳化》——集中几个月的专题学习·深入思考，蕴生出来的：将传统的碳化塔下部各箱段中的“园形”传热列管，改换成【y轴向长椭圆形】，以使nahco3於塔箱内的生成·成长过程，失去滞留·吸附·堆积场合；从而提高工质和冷·热介质间的传热效率；优化nahco3结晶质量；免除“倒塔”、“煮塔”作业；大大提高生产率——得到了多方赞扬和鼓励。
技术实现要素：
在纯碱【碳化塔】内进行的化学反应是吸收、碳化、结晶、放热等三相多元的化工过程。nahco3在塔箱中析出、成长和下沉，都会有晶粒持续不断地滞落·吸附·沉积於塔内水平敷设的园形冷却管壁上，形成锥形的堆积体。随之於塔内进行的化学反应的热阻，便随着这个晶椎·堆体的增长而加大，以致反应过程·操作条件逐渐恶化。因而必须间时地将管中的冷水切换为蒸汽，蒸煮主塔，热溶水平管上的nahco3沉晶。
在纯碱碳化塔内进行的化学反应是吸收、碳化、结晶、放热等三相多元的化工过程。nahco3在塔箱中析出、成长和下沉，都会有晶粒持续不断地滞落·吸附·沉积於塔内水平敷设的园形冷却管壁上，形成锥形的堆积体。随之於塔内进行的化学反应的热阻，便随着这个晶椎·堆体的增长而加大，以致反应过程·操作条件逐渐恶化。因而必须间时地将管中的冷水切换为蒸汽，蒸煮主塔，热溶水平管上的nahco3沉晶。继而，待nahco3沉晶溶解了，又以冷水切换蒸汽，降低系统温度，促进nahco3结晶。故，必须定期地进行；“煮塔”，“倒塔”；作业；倒换主、副、备三塔的“使命”操作。可见，碳化作业操作频烦，过程复杂，是纯碱制造厂抑制生产率和纯碱质量的中枢环节。
作者经对【毕业设计(论文)】长时的思考：判定这些问题都源于一个问题——nahco3结晶滞落·吸附·沉积於塔箱内水平敷设的“园形”冷却管管壁上形成的锥形堆积体形成的——只要消除了这个锥形堆积体，问题都解决了。
作者坚信：将“园形”管改为“椭圆形”管，制约产品质量和产量的诸多因素都将不复存在了。按流体力学：co2气流自下而上沿“椭圆管”长径外壁呈流线形上升，其双膜薄，尾迹弱，非常有利于传热、传质；按几何学：截面积相同，椭圆形的周长大于园形的周长，且其差，随着椭圆长、短径比值的升高而增大。如是，将塔节内园形管换成了椭圆形管，若要求传热面积不变，则可减少管数，从而增大管间物料流动空间，或若要求管间物料流动空间不变，则可增加“椭圆管”数，从而提高传热·生产的强度。
作者何以时隔60余载的今日，重启此事呢？——是老朽近日在检查·履行天大第一届化工人的〖毕业诺言〗：不将一生专业学习·工作中有些“亮点”的“颗粒”带走，留下给祖国，给社会做点有益的事，也防·杜被“垃圾人”窃去的诺言时，静想：“走”前还有什么没留下的……，而想起了“它”。
如果这个课题己被同行发掘，并取得了成效，证明后来人与老朽有相同思路，老朽那时的想法是正确的，会感到很高兴。若至今仍保持原样，说明老朽今日这项“申请”还是有意义的。
本发明的核心技艺有如下五项：
一、是：“换掉园形列管”。将氨碱法制碱的核心设备——碳化塔下部各管段中的“园形”换热列管“改为”【y轴向长六角形】等注1或【y轴向长棱形】或【y轴向长椭圆形】。六角形、棱形和椭圆形，这三型皆具有上、下尖角。上尖角，可以完全排除nahco3晶体生成·成长过程中，吸附·沉积於管壁上的可能性；下尖端，则可引导上升的原料气(co2)沿着尖端壁园润地上行，有利于提高间壁传热系数，有利于液相中稳定的结晶成长过程。
如系新建厂：碳化塔当按新思维设计：摒弃原传统塔下部各箱段中的“园形”列管，改设为【y轴向长六角形】等注1。
如系老厂技改：首先将老塔下部各换热箱段中的“园形”换热管拆除；继而将列管花板进行改造；再将各换热列管换成【y轴向长六角形】等注1装上。
二、是：“取消‘斗笠形·菌帽’”。塔下部各箱段中原装于换热箱上端的“斗笠形·菌帽”的帽顶，是nahco3生成·成长过程中吸附·沉积的“安然之所”。虽其不违及介质间的传热，但却是延缓生产产品时间和产量的一个不算小的因素。因此，取消“斗笠形·菌帽”，可“解放”全塔上下一长束区域受到制约的化学反应能力，从而大幅度提高了碳化塔的整体生产效率。
三、是：“进气口，采用【烛焰形·上仰喷雾气孔分气头】。(作者设计的)以取代原先普通进气管头。可自塔底就将原料气(co2)均匀分布於塔的全断面中，不给碳化塔的生产能力打折扣。
四、是：改塔上段为填料吸收段。取消(附图3所示的)“斗笠形·菌帽”后，将该塔上部装满小瓷环，将其从局部鼓泡吸收改为全面填料吸收部。则其捕捉co2气的能力；溶液中co2的浓度；必较先前为高。待其浆液下行至塔下部后，必然会影响·提高生产产品的生产率。还有可能降低此段的塔高。
五、是：塔中段和下段进气管口，皆装【烛焰形·上仰喷雾气孔分气头】。将中段(窑气)进气和下段(炉气)进气管口伸向塔中心，弯90°向上，於其上，装上作者设计的【烛焰形·上仰喷雾气孔分气头】(请见附图4)，依化工传质理论，其与一般壁侧裸口进气管头比较：气相分散·气液传质的效果要好得多。必然会给为碳化塔提高生产效率“加分”很多。
另.是：“底层设防止【边壁效应】齿圈”。作者仅主张新建厂采用；老厂技改不必苛求——因为此项技艺的增效与上一、二、三、四、五，五项相较功效不显，且，在老塔下部塔箱中实施此项技艺的难度很大。但，对新建厂而言，应当是不因微小而不为。
可见，依对氨碱法制碱碳化塔实施本项发明五招技艺后，可在不增置设置的前提下，收获诸多意想不到的增益——提高碳化塔生产率3～4～5～6倍——即一个厂的生产规模一下子就变成了原来3～6个厂。且，尚可以缩减些许辅助作业，减化诸多工艺管道，减轻了诸多作业负荷。
作者在1956年【毕业设计】中提出：将塔箱中的“园管”改为“椭圆管”，主要意在铲除由nahco3晶体吸附·沉积於列管水平面上，形成三角形堆积体所造成的产品产量敛减，晶体质量弱化等恶果。这个构想当时虽未成功，但荫庇未竞，在脑子里“布朗运动”了六、七十年，现已演变·进化，上升了几个台阶，基于据此关键【五招】，鼓励作者用这个题名申请本专利。
氨碱法制碱实施本专利【五招】技艺后，可数倍提高碳化塔生产率。
第一招：将碳化塔下部各塔箱中的“园形”换热列管更换成【y轴向长六角形】注1或【y轴向长菱形】或【y轴向长椭圆形】，以消除nahco3晶体於此形成的堆积。(数控时代，加工椭圆形已不是话题)如是：
1、可致下部塔箱中没有了nahco3结晶的着落面，随着晶体成长，便无阻碍地缓缓下沉，直达塔底排出。因此也就：
(1)无需“煮塔”作业；
(2)也无需主、副两塔定时的“倒塔”作业。副塔的清洗作业从此可以“休矣”。但，虽“休”而不“矣”，因为“它”和碳化塔本是“孪生姐妹”，可当即转为生产产品的“碳化塔”——立即1塔生产变2塔生产。
2、大大减化了生产，腾出许多原工艺上〖后勤·依赖〗注2的时间：
没有了“煮塔”；没有了“倒塔”；随之也没有了塔箱内限时切换冷·热介质的作业，从而大大减化了工艺过程，腾出了许多〖后勤·依赖〗时间。
3、降低了生产成本：
起码无需“煮塔”用汽，省下诸多〖后勤·依赖〗过程用电，是“显而易见”的。生产率提高了，成本当然亦随之降低。
4、提高碳化生产效率的倍数：
(1)若原设置为主、副两塔生产厂，现副塔功能不需要了，转为生产产品塔，则该厂的生产率，仅就“塔数”而言就增加了一倍。再将为“专利技艺”所“解放”出来的诸多〖后勤·依赖〗时间，汇总·叠加於一起，皆用作增加生产产品时间，则，仅此一招，现该厂生产能力·规模即可视为公称：提高了3～4倍。
(2)若原设置为主、副、备三塔生产厂，如作者【毕业实习】·【毕业设计(论文)】的依托厂——天津永利沽厂——若现今仍然如故，则仅就“塔数”而言，原，仅主塔一塔生产产品，现，副、备二塔也生产产品了，三塔同时生产产品。再将为本“专利技艺”所“解放”出来的诸多〖后勤·依赖〗过程的“时间”，汇总·叠加於一起，用作增加生产产品时间，则，仅此一招，该厂的生产能力·规模，可视为公称提高了4～5倍。(若故厂老师傅，老同事，有机会读到此文稿，敬请不吝赐教。)
第二招：取消碳化塔下段各塔节中的“斗笠形·菌帽”。原，於碳化塔下部，各塔箱段顶端均设置有“斗笠形·菌帽”，菌帽边缘为锯齿形，意以期原料气经此被均匀分布沿齿缝上升至上一层。原料气流上升的动力是由压缩机提供的。原料气运行至此后，根据“自然规律”是循最短距离上升的，不会绕过“斗笠形·菌帽”后，自行拐弯向中间改道向“斗笠形·菌帽”正上方上行，以填补没有气流(或曰气流贫瘠)的中心带。亦即是：“斗笠形·菌帽”的上方自塔底至塔顶基本是没有化学反应的带，不产生产品的“贫瘠区”。所以说“它”的存在是负面的。有了“它”，却丧失“塔”中心很大一部份生产力。故，取消了“斗笠形·菌帽”，可“解放”出全塔自下而上“一束区域”生产产品的能力。使塔的全部横截面都能有化学反应。因此，取消【斗笠形·菌帽】，可大幅度地提高整体碳化塔的生产能力。到底提高多少，作者不便妄估，敬请读者自行想象。
第三招：取消碳化塔上部各塔节中的“斗笠形·菌帽”。(请见附图2)虽进入上部各塔节中的co2浓度已很低，没有生成nahco3结晶的充分条件了，但，“它”被溶液捕捉的“量”，是与塔段中气相分散·气液传质状况的优、劣有关：其上有了“斗笠形·菌帽”，自下而上失去了一束捕捉co2的区域，捕捉量必然受到影响。待溶液进入塔下部后，必然会影响生产率。故，取消碳化塔上部各塔节中的“斗笠形·菌帽”，对提高产品生产率，无疑，是有益的。
第四招：改碳化塔的上段鼓泡段为填料吸收段(塔)。取消“斗笠形·菌帽”后，将该塔上部装满小瓷环，将其从局部鼓泡吸收段改为全面填料吸收段。其捕捉co2的能力；溶于其中co2的浓度；必较先前为高。待其浆液下行，进入塔下段后，必然会影响·提高生产产品的生产率。
第五招：中段和下段进气管口皆装【烛焰形·上仰喷雾气孔分气头】。将中段(窑气)和下段(炉气)进气管口伸向塔中，弯90°向上，於其上，装上作者设计的【烛焰形·上仰喷雾气孔分气头】(请见附图4)。依化工传质理论，与一般侧壁裸口进气管头比较：其气相分散·气液传质的效果要好得多，必然能为碳化塔提高生产效率“加分”很多。
可见，如是“五招”，提高“氨碱法制碱碳化塔生产率5～6倍”的设想，并非“天方夜谭”；是具有充分的化工理论依据的！
世界，现，所有此类——苏尔维法——制碱厂，依此专利的【五招】进行改造，均可获取如上的增益。
附图说明
图1：氨碱法制纯碱工艺流程图
从1962和2010相隔50年的不一文献中，实质全同的《氨碱法制纯碱》流程图
图2：氨碱法制碱碳化塔外形示意图
1951年te·panghou，ph.d.《manufactureofsoda》中碳化塔外形示意图
图3：氨碱法制碱碳化塔竖切剖视示意图
1951年《manufactureofsoda》中碳化塔竖切剖视示意图
图4：烛焰形分气·进气头示意图
作者设计的【烛焰形·上仰喷雾气孔分气头】示意图。
具体实施方式
如果是新建厂，碳化塔构造，按老朽本专利申请文档【0016】，【0019】，所述，结合附图4，请化工工艺，化工机械工程师进行设计，即可功成。
如果是老厂改造，首先将各热交换管箱中的园形管拆除，按选定的管形在花板上切割上下两端均呈≤30°尖角的y轴向长形孔；装上【y轴向长形管】便大功告成了。
也可以花板不动，将y轴向长形管的管端设计成2个园形管口，与原园形管口组装即可——更省事。
切除碳化塔下段各热交换管箱上端的【斗笠形·菌帽】。
切除碳化塔上段所有【斗笠形·菌帽】；填充以“瓷环填料”。
将【烛焰形·上仰喷雾气孔进气头】。装在附图3中所示的进气管口上。五招全部完成，大功告成矣。
当然，非主体的，还有将主、副、备工艺的三塔并联、配管作业；拆除些许不会再用的设置管道等。
数控时代，加工椭圆形管，孔，已不是话题，但加工·改装【y轴向长六角形】或【y轴向长棱形】比较简单一些。建议优先考虑。
注1：为叙述方便，作者将以下【y轴向长椭圆形】或【y轴向长六角形】或【y轴向长菱形】三型，仅以【y轴向长六角形】型为例，予以说明。
注2：为叙述方便，作者将现为碳化塔生产产品必须与之共存的辅助作业，诸如：“煮塔”、“倒塔”、“冷·热介质切换”等，称之为〖后勤·依赖〗。
参考文献：
1、te·panghou，ph.d.manufactureofsoda，龙门联合书局影印1951
2、侯德榜魏云昌纯碱工业工作者者手册中国工业出版社，1962
本发明专利，没有“点·滴”内涵摘於上两《巨著》，作者将其列为参考文献，只为读其“既是”——核实毫无本专利构思内涵后——才“敢”动笔。敬请专家审查。
3、天津大学化工系1956年学生《毕业设计(论文)》自己留底部分摘抄
母校至今是否仍留存，是否可外阅，不得而知；本申请文中，今，所引之只言片语，乃作者留在身边留底中的片段。
1.凡纯碱制造业中，碳化塔下部各节碳化·换热箱内的列管，无论其原“形”为何，凡采用旨在不让nahco3在管壁上沉积，使塔内气·液·固三相流通顺畅的【y轴向长六角形】或【y轴向长菱形】或【y轴向长椭圆形】换热管者。
2.凡碳化塔下部各节碳化·换热箱取消了其上端原设的【斗笠形·菌帽】，从而“解除”了塔内自下而上一长束区域内化学反应能力受到的制约，大幅度地提高了碳化塔生产效率者。
3.凡塔底段原料气(炉气)进气头，设为可使原料气於塔的整个横截面上比较均匀地上升的【烛焰形·上仰喷雾气孔分气头】者。(请见附图4)
4.凡塔中段原料气(窖气)进气头，设为可使原料气於塔的整个横截面上比较均匀地上升的【烛焰形·上仰喷雾气孔分气头】者。(请见附图4)。
技术总结