尿素生产设备制造技术

具有包括合成反应器和位于反应器内的冷凝单元（７）的所谓高压部分的用于从氨和二氧化碳生产尿素的设备，所有设备基本上在相同压力下工作。所述冷凝单元（７）包括多个安置在平行于所述反应器轴的长边（１７ａ）上的平坦盘状的基本矩形的热交换器（１７）。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

最概括地说，本专利技术涉及一种所谓的用于从氨和二氧化碳生产尿素的“尿素汽提设备(urea stripping plant)”。更具体地说，本专利技术涉及包括尿素合成反应器和冷凝器或其它尿素合成反应器、汽提器和冷凝器的上述类型设备的高压部分。
技术介绍
在某一已知的压力和温度条件下进行的氨与二氧化碳之间的主要反应中可以获得含有尿素、氨基甲酸铵和游离氨(即没有与氨基甲酸盐结合)的水溶液以及含有氨、二氧化碳、水(蒸汽状态)，加上可能的惰性气体的气态混合物。使用所谓的汽提技术过程中，来自合成反应器的含有尿素的水溶液(反应产物)在合适的汽提器中进行加热处理，以使氨基甲酸盐分解成氨和二氧化碳中，同时从所述溶液中汽提(例如通过供应给尿素设备的相同的二氧化碳流)分离包含大多数未反应的氨和二氧化碳的气体流。向其加入有用于汽提的二氧化碳的这些气体在合适的冷凝器(已知是高压氨基甲酸盐冷凝器)中再次冷凝成氨基甲酸盐，并且这些氨基甲酸盐在合成反应器中循环利用。同样，来自反应器的反应混合物中的以气相出现的氨和二氧化碳通常转化成氨基甲酸铵，尤其是在来自尿素回收工序的氨基甲酸盐流的帮助下在适当的冷凝器(公知为洗涤器)中通过吸收转变成氨基甲酸铵。来自上述洗涤器的氨基甲酸盐流经由高压氨基甲酸盐冷凝器循环到合成反应器中。在此处考虑的用于尿素生产的设备(尿素汽提设备-USP)中，所有的合成反应器、汽提器、冷凝器和洗涤器都基本在相同的压力(高压)下工作，而且构成这种设备的所谓“高压部分”的最重要元件。在该部分的现有技术中，有益提议是在合成反应器的相同外壳(高压容器)中也另外包括(高压)氨基甲酸盐冷凝器和洗涤器功能中的一个或两个。例如，在包括在此处供参考的WO 00/43358(PCT/NL/00044)中，据描述，在合成反应器的竖直外壳中，所述反应器部分限定在位于反应器部分下面的冷凝器部分和位于反应器部分上面的洗涤器部分之间；洗涤器和冷凝器部分通过一条竖直管道流体连通，而所述管道穿过整个反应器部分并且这个管道用于将在洗涤器本身中形成的氨基甲酸盐的全部流体供应给上述冷凝器。尽管上述用于现有技术的尿素生产设备在不同方面都有优点，但是仍然具有一些没有克服的缺点。第一且最基本的缺点是无法突破实际上没有克服的生产能力的公认上限，基于这点，为显著提高产量，就必须安装一个或更多个其它类似的设备(很多生产线，双装置)。当然，在现有技术的设备中，并采用具体涉及它们的高压部分，冷凝器和洗涤器基本由从管束专门形成的各个热交换单元组成，在管束中，管子通常分别通过要被冷凝的气体和通过含有要分解且要进行汽提的氨基甲酸盐的水溶液连接到管状支撑盘(所述管状支撑盘彼此相对)，所述管在内部交叉。管状盘根据被支撑管的数量而直接设计。能够在冷凝器和在汽提器中获得的热交换程度以及冷凝器和汽提器两者的“生产能力”都取决于管的数量以及管的大小。因此，可以说打算从所考虑类型的设备、更确切地说从它的高压部分获得的生产能力取决于在该部分的冷凝器和汽提器中所使用管束(因此取决于相对管状盘的大小)的管子数量和大小。因此，可以说所述管状盘必须随着所述高压部分的生产能力的增加而逐步增加大小(直径)、厚度和重量才能实现。管状盘存在公认的大小和重量，超出这些大小和重量的管状盘在经济上不可行，在技术上也不可能将它们置于压力容器例如传统尿素合成反应器或冷凝器或汽提器内。这就形成了现有技术设备的生产能力上限。使用管束的另一个缺陷是难以在每个管内分配流体以及难以确保每个管都能恰当地被管外流动的工作流体冷却或加热。最后也是很重要的缺点是为识别和替换例如腐蚀损伤的管子而需要设备不工作的时间长，以及构造困难和实现这些反应器需要很高成本。
技术实现思路
形成本专利技术基础的问题是提供一种用于尿素生产的作为“尿素汽提设备”的已知类型的设备，在所述类型设备中，高压部分的功能部件具有结构和功能特性以便克服上述现有技术缺陷、尤其克服生产能力限制的缺陷。该问题根据本专利技术通过在前面所述类型设备解决，所述设备的高压部分含有合成反应器、位于所述反应器内的冷凝单元、汽提器和洗涤器，所有操作都在基本相同压力下进行，所述设备具有的结构特性在后面的权利要求中规定。附图说明图1表示本专利技术用于尿素生产的设备的高压部分的示意图；图2表示图1设备的尿素合成反应器的放大示意图；图3表示图2尿素合成反应器细节的进一步放大透视图；图4和图5分别表示图3细节的不同具体实施方案的放大透视和示意图；图6表示根据另外不同的具体实施方案的图2反应器的透视局部剖视图；图7表示图6的合成反应器细节的放大透视图。具体实施例方式参考图1，作为“尿素汽提设备”熟知类型的用于从氨和二氧化碳生产尿素的设备的高压部分，基本包括合成反应器1、汽提器2和洗涤器3，而且所有操作在同一压力进行。在所述合成反应器1的竖直壳体4中，限定了实际反应器区域5和冷凝区域6，在冷凝区域6中，支撑着将下面详细描述的冷凝单元7。在反应区域5中，可提供因传统而熟知的合适穿孔板，其在图1中使用标记数字5a并用虚线表示。根据通过上述设备的非限制性的尿素生产实例，在反应器1中生产的水溶液基本包括尿素、氨基甲酸铵和游离氨，通过输送管1a输送到汽提器2中，同时通过输送管2b从下面供应二氧化碳流体(相应于供应到设备或部分设备的二氧化碳)。来自汽提器2的气体，基本上为二氧化碳和氨，通过输送管2a送到反应器1中，进入冷凝单元7的底部。来自汽提器2的溶液，基本上为尿素、氨基甲酸铵和游离氨溶液，通过输送管2c送到尿素回收部件中(未表示出)。来自合成反应器1的气体，基本上为未反应的氨、二氧化碳和可能的惰性气体，通过输送管1b送到洗涤器3中，在洗涤器3中除去在经过输送管3b的来自尿素回收部件的氨基甲酸盐流体的帮助下冷凝的惰性气体(管3c)。由洗涤器3中出来的含有反应所必须加入的氨(管3d)的氨基甲酸盐溶液通过输送管3a被送到合成反应器1中，在所述冷凝单元7底部。参考图2，所述反应器1的圆柱壳体4在相对的两端通过各自的底盘，即底部8和上部9进行封闭；底盘8装备有用于来自汽提器2(下面描述)的气体进入的连接器或输入口3a以及用于来自洗涤器3的经过输送管3a的氨-氨基甲酸盐混合物进入的轴向通道11。底盘9装备有用于排出反应产生的气体的轴向通道12和检修孔13。所述冷凝单元7具有整体圆柱状的环形结构，且与壳体4同轴。它具有稍小于壳体4内径的外径，并且被通道14轴向穿过，在通道14中轴向输送管15是可拆装设置的。所述输送管15优选轴向长度比所述冷凝单元7更长，因而可以从冷凝单元7的两端突出。以完全示意的方式，冷凝单元7由固定在离底盘8预定距离的壳体4内壁上的环形支架16支撑着。根据本专利技术，所述冷凝单元7包括以很多个同轴和同中心排规则分布的多个盘状热交换元件(或热交换器)17；每个热交换器17(图3)是具有基本上拉长的矩形结构的基本平坦的箱状，在矩形结构中强调了两条相对的长边17a、17a和两条相对的短边17b、17b。在上述冷凝单元7中，热交换器17基本上放射状排列且具有平行于所述单元7的轴的长边17a(因此也平行于壳体4的轴)和放射状延伸的所述短边17b；它们也被安置形成多个放射状共平面的三个为一组的热交换器17。明显地，根据不同技术应用本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于从氨和二氧化碳生产尿素的设备，它具有包括合成反应器和位于所述反应器内的冷凝单元（７，１０７）的所谓高压部分，所有都基本在相同压力下进行操作，其特征在于所述冷凝单元（７，１０７）包括多个平坦盘状基本矩形的热交换器（１７，１１７，１２３），所述热交换器安排有平行于所述反应器（１）的轴的长边（１７ａ，１１７ａ，１２３ａ）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：E菲利皮，E里齐，M塔罗佐，F扎迪，
申请(专利权)人：乌里阿卡萨勒有限公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]