專利名稱：波形尿素合成塔塔盤的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型為尿素合成塔內(nèi)件，尤其波形尿素合成塔塔盤，適用于需要通過(guò)強(qiáng)化氣液傳質(zhì)來(lái)提高尿素合成轉(zhuǎn)化率的場(chǎng)合。
本實(shí)用新型作出之前，現(xiàn)有的尿素合成塔塔盤一般采用平篩板結(jié)構(gòu)，平篩板結(jié)構(gòu)主要有以下幾方面缺點(diǎn)(1)流體介質(zhì)過(guò)塔盤時(shí)氣液分流不明，(2)氣液相間傳質(zhì)效果差，(3)存在渦流現(xiàn)象，從而影響尿素合成塔內(nèi)尿素合成的轉(zhuǎn)化率。
隨著對(duì)尿素合成機(jī)理的進(jìn)一步研究，人們認(rèn)識(shí)到，雖然NH3和CO2生成甲銨的反應(yīng)瞬時(shí)即完成，甲銨脫水生成過(guò)程的反應(yīng)較慢，但這不是說(shuō)，反應(yīng)物一進(jìn)入合成塔內(nèi)，甲銨生成過(guò)程即告結(jié)束，之后保持合成塔內(nèi)的停留時(shí)間只是為了使脫水反應(yīng)進(jìn)行到所需求的程度，實(shí)際上，整個(gè)的過(guò)程包括幾步首先，氣相中的CO2和(或)NH3通過(guò)傳質(zhì)進(jìn)入液相；其次，液相中的CO2和NH3化合生成甲銨；然后，甲銨轉(zhuǎn)化為尿素和水，以及反應(yīng)產(chǎn)物(H2O)部分進(jìn)入氣相。在整個(gè)過(guò)程中，一直有兩相共存。雖然合成甲銨的反應(yīng)是瞬時(shí)的，但氣相CO2和(或)NH3的傳質(zhì)并非即刻完成，而是隨著液相反應(yīng)的進(jìn)行，不斷地轉(zhuǎn)入液相，并不斷反應(yīng)。因此，塔板的作用不僅僅是為了防止物流的返混，另一個(gè)重要作用在于加強(qiáng)氣液間傳熱與傳質(zhì)，提高反應(yīng)效率。這一點(diǎn)在以往的尿素合成塔內(nèi)件設(shè)計(jì)中考慮得不充分。為了進(jìn)一步提高尿素合成的效率，必須在如何進(jìn)一步防止物流返混與如何進(jìn)一步加強(qiáng)氣液相間的傳質(zhì)兩方面加以充分考慮。
本實(shí)用新型目的在于克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種結(jié)構(gòu)合理、氣液相間傳質(zhì)效果好、尿素合成轉(zhuǎn)化率高、便于安裝的波形尿素合成塔塔盤。
波形尿素合成塔塔盤，包含有塔板1、周向環(huán)2、環(huán)向間隙3、氣相孔4、液相孔5、緊固件6以及支座7，波形尿素合成塔塔盤由1-30塊塔板1組成，塔板1的形狀為波形，有明顯的波谷與波峰之分，波形尿素合成塔塔盤周邊設(shè)有周向環(huán)2，周向環(huán)2與合成塔筒壁間設(shè)有環(huán)向間隙3，塔板1的波峰處開(kāi)有氣相孔4，塔板1的波谷處開(kāi)有液相孔5，支座7與合成塔的筒壁聯(lián)接，波形尿素合成塔塔盤通過(guò)緊固件6安裝在支座7上。
塔板1的波峰處開(kāi)設(shè)氣相孔4的開(kāi)孔率范圍在0.3～20％之間，單個(gè)氣相孔4的面積為2～200mm2，塔板1的波谷處開(kāi)設(shè)液相孔5的開(kāi)孔率范圍在0.1～20％之間，單個(gè)液相孔5的面積為3～300mm2。
環(huán)向間隙3的徑向間距為1～20mm。
本實(shí)用新型的尿素合成塔塔盤形狀為波形，介質(zhì)在通過(guò)塔盤時(shí)，氣液相分道、流動(dòng)穩(wěn)定、傳質(zhì)效率較傳統(tǒng)的塔盤有明顯的提高，介質(zhì)的液相從波谷開(kāi)設(shè)的液相孔5與環(huán)向間隙3通過(guò)，介質(zhì)的氣相從波峰開(kāi)設(shè)氣相孔4通過(guò)，由于這種新穎的設(shè)計(jì)，產(chǎn)生的小氣泡將增大了比表面積，有利于提高傳熱和傳質(zhì)的效率，反應(yīng)更充分，尿素轉(zhuǎn)化率得以提高，具有較大實(shí)施價(jià)值和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。


圖1為本實(shí)新型波形尿素合成塔塔盤的主視結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為本實(shí)新型波形尿素合成塔塔盤的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
其中1-塔板，2-周向環(huán)，3-環(huán)向間隙，4-氣相孔，5-液相孔，6-緊固件，7-支座。
圖1、圖2是本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例。如
圖1、圖2所示，本實(shí)用新型的方案為波形尿素合成塔塔盤，包含有塔板1、周向環(huán)2、環(huán)向間隙3、氣相孔4、液相孔5、緊固件6以及支座7，波形尿素合成塔塔盤由1-30塊塔板1組成，塔板1的形狀為波形，有明顯的波谷與波峰之分，波形尿素合成塔塔盤周邊設(shè)有周向環(huán)2，周向環(huán)2與合成塔筒壁間設(shè)有環(huán)向間隙3，塔板1的波峰處開(kāi)有氣相孔4，塔板1的波谷處開(kāi)有液相孔5，支座7與合成塔的筒壁聯(lián)接，波形尿素合成塔塔盤通過(guò)緊固件6安裝在支座7上。塔板[1]的波峰處開(kāi)設(shè)氣相孔4的開(kāi)孔率范圍在0.3～20％之間，單個(gè)氣相孔4的面積為2～200mm2，塔板1的波谷處開(kāi)設(shè)液相孔5的開(kāi)孔率范圍在0.1～20％之間，單個(gè)液相孔5的面積為3～300mm2。環(huán)向間隙3的徑向間距為1～20mm。本實(shí)用新型的工作原理為塔板1的形狀為波形，介質(zhì)的液相從周向環(huán)2與筒壁的環(huán)向間隙3及塔板1波谷開(kāi)設(shè)的液相孔5自下向上流過(guò)，介質(zhì)的氣相從塔板波峰開(kāi)設(shè)的氣相孔4自下向上流過(guò)，介質(zhì)的氣、液相在通過(guò)塔盤時(shí)分流道流動(dòng)，在塔盤上方重新混合，氣、液相得以重新分配，產(chǎn)生的小氣泡將增大了氣液接觸的比表面積，有利于提高傳熱和傳質(zhì)的效率，介質(zhì)間的傳質(zhì)得以強(qiáng)化，合成反應(yīng)更充分，有效地提高合成反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率，結(jié)構(gòu)合理，裝拆方便，便于維護(hù)，具的較大實(shí)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益。
權(quán)利要求1.波形尿素合成塔塔盤，包含有塔板[1]、周向環(huán)[2]、環(huán)向間隙[3]、氣相孔[4]、液相孔[5]、緊固件[6]以及支座[7]，其特征是波形尿素合成塔塔盤由1-30塊塔板[1]組成，塔板[1]的形狀為波形，有明顯的波谷與波峰之分，波形尿素合成塔塔盤周邊設(shè)有周向環(huán)[2]，周向環(huán)[2]與合成塔筒壁間設(shè)有環(huán)向間隙[3]，塔板[1]的波峰處開(kāi)有氣相孔[4]，塔板[1]的波谷處開(kāi)有液相孔[5]，支座[7]與合成塔的筒壁聯(lián)接，波形尿素合成塔塔盤通過(guò)緊固件[6]安裝在支座[7]上。
2.如權(quán)利要求1所述的塔盤，其特征是塔板[1]波峰處開(kāi)設(shè)氣相孔[4]的開(kāi)孔率范圍在0.3～20％之間，單個(gè)氣相孔[4]的面積為2～200mm2，塔板[1]波谷處開(kāi)設(shè)液相孔[5]的開(kāi)孔率范圍在0.1～20％之間，單個(gè)液相孔[5]的面積為3～300mm2。
3.如權(quán)利要求1所述的塔盤，其特征是環(huán)向間隙[3]的徑向間距為1～20mm。
專利摘要一種波形尿素合成塔塔盤，包含有塔板、周向環(huán)、環(huán)向間隙、氣相孔、液相孔、緊固件以及支座。介質(zhì)中氣液相在通過(guò)塔盤時(shí)得以重新分布，液相從周向環(huán)與筒壁的環(huán)向間隙及塔板波谷開(kāi)設(shè)的液相孔自下向上流過(guò)，氣相從塔板波峰開(kāi)設(shè)的氣相孔自下向上流過(guò)，并在塔盤上方重新混合，介質(zhì)間的傳質(zhì)得以強(qiáng)化，合成反應(yīng)更充分，有效提高合成反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率。本實(shí)用新型亦適用于其它需要強(qiáng)化氣液傳質(zhì)的場(chǎng)合。
文檔編號(hào)C07C273/04GK2522419SQ0127722
公開(kāi)日2002年11月27日 申請(qǐng)日期2001年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月29日
發(fā)明者陳冰冰, 陳江 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)