專利名稱：用于尿素合成的氣室型塔盤的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種尿素合成塔，尤其指一種用于尿素合成的氣室型塔盤。
背景技術(shù)：
尿素合成塔是尿素裝置的關(guān)鍵設(shè)備，其內(nèi)件的性能直接決定尿素合成轉(zhuǎn)化率的高低，因而直接關(guān)系到尿素裝置的能耗和生產(chǎn)能力。尿素合成轉(zhuǎn)化率是尿素生產(chǎn)中的重要控制指標(biāo)之一，其數(shù)值的高低直接決定了分解、吸收工序的負(fù)荷大小，對各項生產(chǎn)指標(biāo)有著明顯的影響。因此，要形成高產(chǎn)低耗的尿素生產(chǎn)過程，獲得高的CO2轉(zhuǎn)化率是首要條件。
為此專利號為99230464.4、發(fā)明名稱為《球帽型尿素合成塔盤》的中國實用新型專利申請?zhí)岢隽诵碌慕Y(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)為它包括由盤體、其上開有的塔盤孔和球帽組成，其特征在于盤體自中心向邊緣按密度逐漸加大的規(guī)律開有若干個塔盤孔，塔盤孔上裝有球帽，球帽上開有球帽孔。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是除提高了生產(chǎn)效率外，還具有設(shè)計新穎、結(jié)構(gòu)簡單、安裝和使用方便的特點。但其缺點是，其球帽上球帽孔的開孔方向與盤體成平行方向和頂部的垂直向上方向，這樣從球帽孔中噴出的氣液，其相互撞擊而混合的概率受到一定的限制，從而影響尿素合成的平衡轉(zhuǎn)化率；還有盤體的平面上也沒有可以提高尿素合成平衡轉(zhuǎn)化率的結(jié)構(gòu)設(shè)施，從而損失有利用價值的空間。因此其結(jié)構(gòu)還有待于進(jìn)一步改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種設(shè)計結(jié)構(gòu)合理、能有效地增大氣液接觸面積、延長有效反應(yīng)時間，使合成尿素轉(zhuǎn)化率大幅度提高的用于尿素合成的氣室型塔盤。
本實用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為該用于尿素合成的氣室型塔盤，包括有盤體，在盤體上沿中心向邊緣按密度逐漸加大的方式開有通孔，在通孔上覆置有凸蓋，在凸蓋上開有若干小孔，其特征是所述的小孔其開孔方向分別與盤體表面成一夾角，該夾角的范圍為大于0度至小于等于90度。
上述盤體可優(yōu)選為數(shù)塊盤板組合而成的圓盤形整體，位于凸蓋內(nèi)的通孔為不帶漸縮截面的圓形孔。
上述凸蓋可呈半球形，也可以是頂部是弧面的圓柱形，具體可以根據(jù)實際情況而設(shè)計。
作為改進(jìn)，上述盤體在其盤面上且位于凸蓋的外部可間隔地分布有多個小通孔，該小通孔其孔徑為控制在8～20mm。
作為進(jìn)一步改進(jìn)，上述盤體其與塔壁縫隙之間可嵌置有密封件，該密封件可為尿素級環(huán)形不銹鋼板。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的優(yōu)點在于采用凸蓋小孔與盤體表面呈一定傾角，使氣液混合物從小孔中為斜線噴出，以致增加了凸蓋間氣液混合物相互撞擊的機(jī)會，從而增加了混合物的反應(yīng)面積，有效地提高了合成尿素轉(zhuǎn)化率。為了進(jìn)一步增加氣液相互撞擊的機(jī)會，擴(kuò)大氣液接觸面積，在凸蓋外部的盤體上間隔地分布有小通孔，小通孔中噴出的氣液與從凸蓋中噴出氣液進(jìn)一步加大撞擊機(jī)會，使合成轉(zhuǎn)化率進(jìn)一步得到提高；為防止氣液混合物走短路的現(xiàn)象，在盤體與塔壁之間的縫隙中還嵌置有活套型密封件，以確保合成轉(zhuǎn)化率的穩(wěn)定性。所以綜合上述，本塔盤利用凸蓋使氣體和液體在凸蓋內(nèi)氣室處分離，對氣體通道增加阻力，以減少氣液間的速度差，實現(xiàn)降低返混現(xiàn)象。同時，根據(jù)液體在塔壁有滯流現(xiàn)象，使塔壁四周的凸蓋分布更緊密，以改變液流的湍動狀況，使CO2的正向轉(zhuǎn)化率得到進(jìn)一步提高。并且通過改進(jìn)塔盤的結(jié)構(gòu)形式，充分合理地利用尿素合成物的物化特性，達(dá)到提高合成轉(zhuǎn)化率及生產(chǎn)強(qiáng)度的目的。所以本實用新型是一種很有實用價值的開發(fā)，值得推廣應(yīng)用。


圖1是本實用新型實施例的俯視圖；圖2是圖1中A-A向剖視圖；圖3是圖2中I部的放大圖；圖4是圖1中的塔盤置于尿素合成塔中的結(jié)構(gòu)剖視圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖實施例對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
如圖1、圖2、圖3和圖4所示，本實施例包括有盤體1，盤體1由不帶降液管的二塊半圓形盤板拼合成圓形的盤體1，在盤板拼合部的邊沿上分別設(shè)有向上凸起的凸板6，兩凸板6之間通過螺栓5相互鎖定在一起，其圓形盤板尾部擱置在相應(yīng)固定在塔壁2上的圓環(huán)形擱板7中，再由螺栓5相互鎖定。為防止混合氣液從塔壁2的縫隙中泄漏，故在圓形盤體1尾部與塔壁2縫隙之間嵌置有環(huán)形密封件3，該密封件3為尿素級環(huán)形不銹鋼板制成，見圖2所示。在盤體1上開有通孔12，該通孔12為不帶漸縮截面的圓形通孔，且通孔12沿中心向邊緣按密度逐漸加大的方式設(shè)置，并在每個通孔12上覆置有凸蓋4，該凸蓋4呈半球形，當(dāng)然根據(jù)需要凸蓋4也可以為頂部是弧面的圓柱形或別的形狀，在凸蓋4上開有若干小孔41，見圖3所示，該小孔41使凸蓋4內(nèi)腔與外界相連通，且這些小孔41其開孔方向分別與盤體1表面成一夾角，該夾角的范圍為大于0度至小于等于90度。在盤體1上除設(shè)置有凸蓋4外，還開有一定數(shù)目的小通孔11，見圖1所示，該小通孔11位于盤體凸蓋外部的平面位置上，以相互間隔分布，且小通孔11的孔徑控制在8～20mm之間。
具體來講，用于尿素合成的氣室型塔盤的作用可概括為一個原理，三個效應(yīng)。
1、分室原理理論上對于強(qiáng)返混的反應(yīng)器應(yīng)分成若干個小的反應(yīng)器串聯(lián)連接，可避免各個反應(yīng)器間的物料返混，但對一個整體反應(yīng)器來說，通過塔盤分隔有助于減少物料返混。
2、平衡效應(yīng)在分室的作用下，避免了因塔上部物料比重逐漸加大，濃度逐漸增高的尿素溶液向下的返混而導(dǎo)致平衡轉(zhuǎn)化率下降的現(xiàn)象，也就是說，由于縱向返混得到抑制，很大程度上消除了平衡效應(yīng)。使有效反應(yīng)容積得以增大，有效反應(yīng)時間得以延長，平衡轉(zhuǎn)化率大幅度提高。
3、飽和效應(yīng)由于分成了多個反應(yīng)室，可在各個反應(yīng)室內(nèi)加快混合，在過冷狀態(tài)下有利于提高氣體溶解的飽和度，即通過提供更多的氣液接觸機(jī)會來加強(qiáng)氣體的溶解，減少或消除飽和效應(yīng)。
4、塔壁效應(yīng)隨著尿素合成塔直徑加大，徑向速度梯度增大，當(dāng)大到一定程度時就會產(chǎn)生明顯的軸向環(huán)流現(xiàn)象。
簡單增加塔盤雖可抑制游離氣體的縱向返混，但塔截面的速度梯度仍然存在，容易產(chǎn)生中心偏流現(xiàn)象，而氣室型塔盤可采用速度梯度補(bǔ)償原理，消除塔壁效應(yīng)。
在合成塔內(nèi)尿素合成的工藝流程為液氨、CO2氣體、氨基甲酸銨溶液由合成塔底部的三個管口進(jìn)入塔內(nèi)，經(jīng)過底部的旋流板充分混合后沿塔向上。為防止反應(yīng)物產(chǎn)生返混而降低反應(yīng)生成物的濃度，在塔內(nèi)按一定間距安裝多層氣室型塔盤，在防止物料返混的同時，局部還能加強(qiáng)氣液之間的接觸，從而提高了CO2的轉(zhuǎn)化率，使得尿素生產(chǎn)成本大大降低。在反應(yīng)過程中，反應(yīng)物始終以氣液混合物的形式存在。
其化學(xué)反應(yīng)式為
權(quán)利要求1.一種用于尿素合成的氣室型塔盤，包括有盤體(1)，在盤體(1)上沿中心向邊緣按密度逐漸加大的方式開有通孔(12)，在通孔(12)上覆置有凸蓋(4)，在凸蓋(4)上分布有小孔(41)，其特征是所述的小孔(41)其開孔方向分別與盤體(1)表面成一夾角，該夾角的范圍為大于0度至小于等于90度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于尿素合成的氣室型塔盤，其特征是所述盤體(1)是由數(shù)塊盤板組合而成的圓盤形整體，位于凸蓋(4)內(nèi)的通孔(12)為不帶漸縮截面的圓形孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于尿素合成的氣室型塔盤，其特征是所述凸蓋(4)呈半球形或頂部是弧面的圓柱形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的用于尿素合成的氣室型塔盤，其特征是所述盤體(1)在其盤面上且位于凸蓋(4)的外部，間隔地分布有多個小通孔(11)。
5.根據(jù)權(quán)種要求4所述的用于尿素合成的氣室型塔盤，其特征是所述小通孔(11)其孔徑為8～20mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的用于尿素合成的氣室型塔盤，其特征是所述盤體(1)其與塔壁(2)縫隙之間嵌置有密封件(3)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于尿素合成的氣室型塔盤，其特征是所述密封件(3)為尿素級環(huán)形不銹鋼板。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于尿素合成的氣室型塔盤，其特征是所述盤體(1)其與塔壁(2)縫隙之間嵌置有密封件(3)。
專利摘要一種用于尿素合成的氣室型塔盤，包括有盤體(1)，在盤體(1)上沿中心向邊緣按密度逐漸加大的方式開有通孔(12)，在通孔(12)上覆置有凸蓋(4)，在凸蓋(4)上分布有小孔(41)，其特征是所述的小孔(41)其開孔方向分別與盤體(1)表面成一夾角，該夾角的范圍為大于0度至小于等于90度。本實用新型的優(yōu)點在于采用凸蓋小孔與盤體表面呈一定傾角，使氣液混合物從小孔中為斜線噴出，以致增加了凸蓋間氣液混合物相互撞擊的機(jī)會，從而有效地提高了合成轉(zhuǎn)化率。為了進(jìn)一步擴(kuò)大氣液接觸面積，在凸蓋外部的盤體上間隔地分布有小通孔，使合成轉(zhuǎn)化率進(jìn)一步得到提高；為防止氣液混合物走短路的現(xiàn)象，在盤體與塔壁縫隙之間還嵌置有活套型密封件，以確保合成轉(zhuǎn)化率的穩(wěn)定性。
文檔編號C07C273/02GK2698786SQ20042002293
公開日2005年5月11日 申請日期2004年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月20日
發(fā)明者項文裕, 彭本成, 王永全 申請人:寧波遠(yuǎn)東化工科技有限公司