产生尿素的方法及其反应器和相关装置制造方法及图纸

为提高反应器的尿素收率并同时提高尿素生产潜力的系统，上述尿素是在高压高温下合成氨和二氧化碳形成的，液相和气相并流流过上述反应器的内部空间，上述内部空间被分成分隔空间以避免整个液相过度混合并容许周期性地将气体在具有适宜大小的气泡中再分配以提高在两相之间热和物质的交换，其特征在于从一分隔空间到另一个分隔空间的每个通道处液相和气相由单独的通路流动并被分布，每一种（流体）连续的，稳定的和均匀的流动。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及为提高尿素反应器收率而同时也提高尿素反应器的生产潜力的系统，上述的尿素是在高温、高压下合成氨和二氧化碳形成的，液相和气相并流流过所说反应器的内部空间，并且将所述内部空间分成分隔空间以避免整个液相的过度的混合和容许气体在具有适宜提高两相之间的热和物质的交换的尺寸的气泡中的周期性再分布。本专利技术涉及使所述系统生效的装置，该装置基本是由横向分布于园筒形反应器壳体内的形成分隔空间的7个开孔平隔板或板组成，在反应器内形成了分隔空间。气体和含尿素的液流流过上述的装置。在现代的用于合成尿素的反应器中，在压力下的反应器的园筒形壳体内部的二相，一种是气相，一种是液相，并流流动，所述反应器壳体由7个开孔板将其分成为分隔空间。这种结构的目的是为了避免反应器内所装有的全部液相过度地混合，所述过度混合会倾向于将反应器变成一个完全混合的反应器，从而降低了尿素的收率，通过7块板将反应器分成几级而降低了混合量并促使液相的行为接近于平推流反应器的行为，众所周知，平推流反应器对于保持相对高的尿素收率是最理想的。用开孔板将反应器分成7层，还使得周期性地将沿着塔向上流动的气体在比较适宜提高两相之间热和物质交换的较小气泡中进行再分布成为可能。实际上，上升的气泡流会出现合并现象，上述合并现象可逐渐地增大气泡的尺寸，从而减少相间的交换表面;这种不良的现象可以通过开孔的平板所带来的再分布来部分地补偿。然而，在每个开孔板上气体和液体的并流对于热和物质交换以及尿素收率会产生一些副作用，(后者是由于反应物进入液相的流动的降低和因较小量的吸热反应而引起的温度降低，以及反应器的持液量的降低)。实际上，蒸汽和液体不能同时通过平隔板上的开孔，而是借助于所形成的气泡流推动它们交替地通过，与气泡的均匀分布比较，对于相同量的蒸汽，上述布置在与液相活塞流交替流过的气泡流内产生较高浓度的气泡。结果为显著地增加了在一块板和另一块板之间气泡的合并而增大了它们的平均尺寸，降低了蒸汽/液体表面并恶化了气相/液相交换;由于同液相交换的蒸汽量较小降低了该相可得到的蒸汽体积(而且该相所达到的温度也被降低)。此外，在板和园筒体之间通常有一环形缝隙，部份蒸汽通过上述的缝隙，从而使交换效率下降。总之，与经过每一开孔板之后气泡的均匀分布而不是这种交替型的而得到的收率比较，上述这些都会引起尿素收率的降低。现有技术的另一局限是与提高现有工厂的反应器生产潜力的可能性有关。一般反应器由于它的潜在的液相容量，与要求它们生产的名义上的尿素产量相比较确实是很大的，从理论上说，这种事实将会使它们自己可能在保持几乎不变的尿素收率情况下增加产量。然而，气体的不良分布，由于随之而来的合并而造成的气泡尺寸，两相之间的物质和热量交换，给液相留下的有效体积(在上述液相中发生生成尿素的反应)，尿素收率由于气体和液体容积增加而急剧恶化，结果尿素产量不能按总的液体和气体容积的增加而成比例的提高。本专利技术的主要目的是为了克服上述缺陷和提高尿素反应器的合成反应收率和潜力而提供一种方法或系统。本专利技术的另一目的是提供使上述系统生效的特别简单和有效的装置。后者的特征是从一分隔空间进入另一分隔空间的每次传递中，气相和液相流动都以相互分离和被分布的方式进行，每相连续稳定和均匀地流动。在一优选的方案中，操作装置的特征在于在板中的开孔具有尺寸和/或形状梯度，所产生的区域区间容许基本不含气泡的液体流动，并允许分别地在液体难以到达的区域内可调整地和均匀地分布气泡的浓度。因此，根据本专利技术的一个方面，反应器开孔板应以如此方式制得，使得容许永久流动的气泡的比较均匀地分布，避免它们在一板和另一板之间的合并和具有与连续的液流相交替的气泡流的这种两相运动的不利影响。其结果提高了尿素的收率和反应器的生产潜力。在一特别简单，有效因而是优选的方案中，多个板的开孔、形状是不同的，以这种方式可允许气体和液体连续稳定地流动，两者沿着相互分开的和被分布的路径通过每个板。分别预定用于液体流动和气体流动的板面区间的部分开孔尺寸是不同的;预定用于液体流动的区域开孔尺寸，应能阻止通过开孔的带有液体的气泡的通路，而使它们流向预定用于气体流动的区域。预定用于两相的流动的成形的区域面的区间应按这样方式分布，以能保证所形成的通过上述成形的开孔板的气泡的均匀分布。通过对附图中表示的方案的说明，本专利技术各个方面和优点将更加清楚，其中-附图说明图1所示是一种多个分隔空间的反应器的示意和部分纵剖面图;-图2是图1园A所包括的形成板的部件的放大图;-图3是部件ELi上部2的俯视图;-图3A所示是沿长方形ELi部件的线A-A方向的剖视图;-图4是由长方形部件ELi-EL′n形成的板spi的前视图;-图4A(与图2类似)是在图4中部件EL′m-1，EL′m，EL′m+1的放大图;-图5和5A分别是在壁2上(与反应器轴线相垂直)和与反应器轴线平行的壁4、4′上的开孔区间的放大图;在图1中，R示出尿素反应器的中心园柱壳体，C1、C2、C3是由三块板SP1、SP2、SP3形成的三个横向分隔空间。这些是由菱形部件ELi……ELn形成的，上述部件ELi……ELn在图2中呈梯形，在图4中优选呈长方形。图2示出每个ELi部件成形象-Greek key，带有一由在上部的面或较小的底2，在下部的较大的底，两个倾斜的侧面4-4′和空隙5形成的象倒置的梯形的壁。按照本专利技术的主要方面，在图2所示的方案中，在两个倾斜的侧壁4和4′上有大于壁2上的开孔fi的开孔Fi，最好开孔fi的直径在1和3.5mm之间，较好的是约2-3mm，而大开孔Fi直径几乎2倍于fi的直径，约2-7mm，最好Fi开孔为3-6mm。图3所示一长方形或梯形部件EL′i的一个壁2的俯视图。图4示出平隔板的前视图，由呈长方形的，即带有平行反应器的轴线的壁4和4′部件EL′l到EL′n开孔和成形。在壁2上的开孔fi通常如在图5中那样呈园形;另一方面，在壁4和4′上的开孔Fi可以基本上如在图5A中用0示出的那样呈椭园形。它们的特征在于具有较长轴线AM和较短的轴线MI。实例已经在已提供模型的反应器上完成了模拟操作，在名义上的设计条件下，对于产量约1800t/d⑩，以总流量(液体加气体)计，收率为64%;如果单独以液相估算(不精确的)，收率将约是65.5%，产量提高到2300t/d，会发现收率降低。这间接的证实，a)反应器太大，b)与名义上的情况相比，在反应器内的传递过程的改进不仅能提高收率，而且会改进在显著增加反应器潜力的整个过程中所述收率的保持。在这种未改进的反应器中，日产量为2300t，按精确的数学模型条件继续模拟操作。得到的收率(模拟的)为61.3%，如果根据(不精确的)单独的液相计算其收率(fintitiously)为63.5%。由于缺乏一些在这些条件下的数据而不能直接证实，但是在提高产量条件下，由该模型所预测的有效收率与实际情况非常接近。然后，将新式板引入反应器中的目前尚设有板的所有区段(即在下部正切线(T.L.)的16米处)之上，并进行模拟。与本专利技术有关的模型表明(已实现2300t/d.潜力)相对于总流量的收率为65.8%(+4.5%绝对值)但在蒸汽内(以液相计不精确地等于66.7%，但伴随着蒸汽量显著降低)。还已经证实，这样的本文档来自技高网...

【技术保护点】
为提高尿素反应器收率而同时提高其生产潜力的系统，上述的尿素是在高压和高温下合成氨和二氧化碳生成的，上述反应器的内部空间并流流过液相和气相并被分成为分隔空间以避免整个液相过度混合和容许周期性地重新将气体分布在具有适宜大小的气泡中以提高在两相之间的热和物质的交换，其特征在于液相和气相每次从一分隔空间进入另一分离空间时，使它们流过相互分开的路径并且被分布，每种流体均匀连续稳定的流动。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：马里奥丹迪，塞尔吉奥波扎诺，
申请(专利权)人：尤里亚卡萨利公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]