用于进行气－液两相反应的反应器制造技术

一种用于进行气-液两相反应的立式反应器，该立式反应器包括多个穿孔板，该多个穿孔板被叠置并且沿着竖直轴线彼此之间适当地间隔开，其中，一分隔片被竖直地定位在由所述板限定的区段中。所述区段特别用于进行从氨和二氧化碳开始的尿素直接合成反应。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于进行气一液两相化学反应的反应器。更具体地，本专利技术涉及一种板型反应器，该板型反应器适用于在包括有同向(co-current)流动的、彼此相互接触的液相和气相的环境中进行反应，尤其是在高压和高温下从氨和二氧化碳开始并具有氨基甲酸胺的中间形成物的尿素直接合成反应。
技术介绍
对彼此混合的气一液两相流体进行的一体式工艺操作一例如化学反应、蒸发、分离等——通常在立柱式设备中进行，该立柱式设备包括中空的圆筒形本体，该中空的圆筒形本体能够承受高的操作温度和压力(如果需要的话)，在两端用半球形的盖封闭，所述盖被适当地成形且装配有用于流体的出口和入口的必要开口，在立柱式设备中布置有被适当地间隔开的多个穿孔板，这些穿孔板在圆筒形本体中限定出一系列彼此流体连通的、几 何圆柱形的区段。用于从氨和二氧化碳开始并以水的形成物作为副产物的尿素直接合成反应的反应器，或者用于出于处理目的对存在于水溶液中的尿素进行逆向水解反应的反应器是特别重要的，并且难以构造。这两种反应均在高的压力和温度下进行，并且由于以氨基甲酸胺的形成物作为中间物而要求特定装置来抵抗盐腐蚀。这些装置通常在具有从IOMPa到40MPa的范围的压力下和具有从70° C到300° C的范围的温度下在存在含有尿素、水、氨、二氧化碳和氨基甲酸胺的两相混合物的情况下操作，氨基甲酸胺根据已知的冷凝反应而产生操作条件优选地为12MPa — 25MPa的压力和120° C至240° C的温度。在用于生产尿素的普通工厂中，上述高压装置大体上包含的容积具有从10000公升至400000公升的范围。为了实现最大的转化效率，气相和液相必须被保持得彼此尽可能地弥散，并且反向混合必须要被降低至最小。为此，反应器通常由竖直的板柱构成，其高度可以甚至达到60米，在工厂中具有超过2000吨/天的生产率。在柱内部的板通常相对于彼此具有50cm - 300cm的距离，并且具有各种类型的穿孔，以便改进工艺流体的再混合。现有技术中已描述了装配有利于在由每对相邻的板限定的区段之间进行流体连通的数个器具和管道(例如料钟(bell)、栅格、套筒、溢流口等)的反应器。在数个应用情况中，可以参考例如被公开的专利EP495418和US6165315。尽管在当前使用的工艺中采用了不同的解决方案，但是市场所需的尿素生产的显著增加及其用作肥料的连续扩增，已经导致构造出容积不断增高的柱式反应器，从而维持足够的接触时间并允许在热动态平衡时达到最高的转化为尿素的转化效率。通过消除水分子将氨基甲酸胺转化为尿素实际上是相对缓慢的步骤，并且需要在合适的压力和温度条件下将反应混合物保持15分钟到120分钟的时间。为了在高容积的反应混合物的情况下获得这些接触时间，反应器的高度以及板的数量必须增加，造成不得不使用过于高的反应器的缺陷，这些过于高的反应器组装运输困难，并难以接近内部部件来执行可能的检查，运行期间的压降也高。提出的一个解决方案是每条工艺线使用两个或更多个反应器，然而这带来的缺点是增加了构造、运行以及工厂维修的成本。另一方面，通过加宽柱的直径来增加反应器的容积是不利的，因为这将由于反向混合和反应混合物的扩散而导致转化成尿素的转化效率的显著降低。因此迫切需要有效且经济的解决方案，其允许增加用于两相反应(尤其是尿素的合成反应)的反应器的生产产量。申请人:现在已经发现上述问题可以通过根据本专利技术的反应器来克服。
技术实现思路
据此，本专利技术首先涉及用于优选地在高的压力和温度下在气一液两相环境中进行 反应的反应器。本专利技术还涉及包括用于两相反应的所述反应器的工厂以及利用该工厂进行的工艺。因此，本专利技术的第一个目的涉及用于进行气一液两相反应的立式反应器，该立式反应器包括a)中空结构，该中空结构由具有基本上圆筒形的形式的外壁界定，并且在两端由基本上半球形的盖封闭，所述盖包括用于工艺流体的入口开口和出口开口以使气相和液相在反应器内同向地流动；b)叠置的多个穿孔板，该多个穿孔板在中空结构内部水平地延伸直至圆筒形的外壁的内表面，并沿着竖直的轴线适当地间隔开，从而在每一对相邻的穿孔板之间形成有区段，该区段与分别定位在该区段上方和/或下方的区段流体连通；其特征在于，至少一个区段包括至少一个分隔片，该至少一个分隔片位于两个相邻的穿孔板之间并与这两个相邻的穿孔板垂直，从而将相应的区段分隔成至少两个部分，所述至少两个部分相互之间的容积比率为1/3至3/1，优选地从0. 95至I. 05，更优选地等于I。本专利技术的第二个目的涉及用于改进现有的板型立式反应器的方法，该方法包括a)中空结构，该中空结构由具有基本上圆筒形的形式的外壁界定，在两端由基本上半球形的盖封闭，所述盖包括用于工艺流体的入口开口和出口开口以使气相和液相在反应器内同向地流动；b)叠置的多个穿孔板，该多个穿孔板在中空结构内部水平地延伸直至圆筒形的外壁的内表面，并沿着竖直的轴线适当地间隔开，从而在每一对相邻的穿孔板之间形成有区段(空腔)，该区段(空腔)与分别定位在该区段(空腔)上方和/或下方的区段流体连通；其特征在于，在所述区段中的至少一个区段中，优选地在所述区段中的90%以上的区段中，更优选地在所有的所述区段中，至少一个分隔片定位在两个相邻的穿孔板之间并与这两个相邻的穿孔板垂直，从而将相应的区段分隔成至少两个部分，所述至少两个部分相互之间的容积比率为1/3至3/1，优选地从0. 95至I. 05，更优选地等于I。在此使用的术语“基本上圆筒形的”指的是类似于圆筒的侧表面的形式的任何圆形的结构，并且还包括例如具有椭圆形或卵形部分的结构。在此使用的术语“基本上半球形的”指的是类似于半球的形状的任何圆形的结构，并且还包括例如曲率半径不一致的凸盖结构。在此使用的涉及反应器或其部件的术语“竖直的”是指装置在其通常运行期间的定位。在此使用的涉及反应器的区段或板的术语“相邻的”指的是沿着纵向的方向，即指的是在竖直的方向上的紧上方或紧下方。在此使用的涉及两个中空本体(例如部分、区段、空腔)的术语“流体连通”，指的是在运行期间至少一种流体、液体或气体能够从一个中空本体流动到另一个中空本体。根据本专利技术的反应器可以具有各种尺寸，并且被变化地构造，这取决于为之设计出反应器的反应工艺。外壁可以具有各种厚度，并且根据在反应器中进行的工艺的压力和温度并与所涉及流体相关地由不同金属构成。在用于尿素合成的反应器中，正常压力和温度是已在先前提到的那些压力和温度，并且所涉及流体在工艺条件下是高腐蚀性的，因此构造材料所组成的力本体由钢制成，具有相当厚的厚度，其厚度范围大体上为从50mm 至300mm,优选地从IOOmm至250mm,力本体通常在内部衬有由抗腐蚀金属(诸如例如AISI316L钢(尿素级别)、INOX (25/22/2Cr/Ni/Mo钢，特定奥氏铁素体钢、钛、锆和相关合金)构成的一个或多个层。根据本专利技术的反应器的直径可以在宽的限值内变化并且通常具有从50cm到500cm的范围。用于尿素合成应用的优选直径范围是从150cm至400cm。两个半球形盖(头部)定位在反应器的圆筒形本体的两端，以便提供压力推力的更好分布。在半球形盖的内部沿着圆筒形本体适当地定位有用于流体的入口开口和出口开口、可能的传感器、以及用于检测的开口(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·卡尔雷西，A·贾纳扎，
申请(专利权)人：塞彭公司，
类型：
国别省市：