专利名称：用于尿素合成的气室型塔盘的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种尿素合成塔，尤其指一种用于尿素合成的气室型塔盘。
背景技术：
尿素合成塔是尿素装置的关键设备，其内件的性能直接决定尿素合成转化率的高低，因而直接关系到尿素装置的能耗和生产能力。尿素合成转化率是尿素生产中的重要控制指标之一，其数值的高低直接决定了分解、吸收工序的负荷大小，对各项生产指标有着明显的影响。因此，要形成高产低耗的尿素生产过程，获得高的CO2转化率是首要条件。
为此专利号为99230464.4、发明名称为《球帽型尿素合成塔盘》的中国实用新型专利申请提出了新的结构。其结构为它包括由盘体、其上开有的塔盘孔和球帽组成，其特征在于盘体自中心向边缘按密度逐渐加大的规律开有若干个塔盘孔，塔盘孔上装有球帽，球帽上开有球帽孔。这种结构的优点是除提高了生产效率外，还具有设计新颖、结构简单、安装和使用方便的特点。但其缺点是，其球帽上球帽孔的开孔方向与盘体成平行方向和顶部的垂直向上方向，这样从球帽孔中喷出的气液，其相互撞击而混合的概率受到一定的限制，从而影响尿素合成的平衡转化率；还有盘体的平面上也没有可以提高尿素合成平衡转化率的结构设施，从而损失有利用价值的空间。因此其结构还有待于进一步改进。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种设计结构合理、能有效地增大气液接触面积、延长有效反应时间，使合成尿素转化率大幅度提高的用于尿素合成的气室型塔盘。
本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为该用于尿素合成的气室型塔盘，包括有盘体，在盘体上沿中心向边缘按密度逐渐加大的方式开有通孔，在通孔上覆置有凸盖，在凸盖上开有若干小孔，其特征是所述的小孔其开孔方向分别与盘体表面成一夹角，该夹角的范围为大于0度至小于等于90度。
上述盘体可优选为数块盘板组合而成的圆盘形整体，位于凸盖内的通孔为不带渐缩截面的圆形孔。
上述凸盖可呈半球形，也可以是顶部是弧面的圆柱形，具体可以根据实际情况而设计。
作为改进，上述盘体在其盘面上且位于凸盖的外部可间隔地分布有多个小通孔，该小通孔其孔径为控制在8～20mm。
作为进一步改进，上述盘体其与塔壁缝隙之间可嵌置有密封件，该密封件可为尿素级环形不锈钢板。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于采用凸盖小孔与盘体表面呈一定倾角，使气液混合物从小孔中为斜线喷出，以致增加了凸盖间气液混合物相互撞击的机会，从而增加了混合物的反应面积，有效地提高了合成尿素转化率。为了进一步增加气液相互撞击的机会，扩大气液接触面积，在凸盖外部的盘体上间隔地分布有小通孔，小通孔中喷出的气液与从凸盖中喷出气液进一步加大撞击机会，使合成转化率进一步得到提高；为防止气液混合物走短路的现象，在盘体与塔壁之间的缝隙中还嵌置有活套型密封件，以确保合成转化率的稳定性。所以综合上述，本塔盘利用凸盖使气体和液体在凸盖内气室处分离，对气体通道增加阻力，以减少气液间的速度差，实现降低返混现象。同时，根据液体在塔壁有滞流现象，使塔壁四周的凸盖分布更紧密，以改变液流的湍动状况，使CO2的正向转化率得到进一步提高。并且通过改进塔盘的结构形式，充分合理地利用尿素合成物的物化特性，达到提高合成转化率及生产强度的目的。所以本实用新型是一种很有实用价值的开发，值得推广应用。
图1是本实用新型实施例的俯视图；图2是图1中A-A向剖视图；图3是图2中I部的放大图；图4是图1中的塔盘置于尿素合成塔中的结构剖视图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。
如图1、图2、图3和图4所示，本实施例包括有盘体1，盘体1由不带降液管的二块半圆形盘板拼合成圆形的盘体1，在盘板拼合部的边沿上分别设有向上凸起的凸板6，两凸板6之间通过螺栓5相互锁定在一起，其圆形盘板尾部搁置在相应固定在塔壁2上的圆环形搁板7中，再由螺栓5相互锁定。为防止混合气液从塔壁2的缝隙中泄漏，故在圆形盘体1尾部与塔壁2缝隙之间嵌置有环形密封件3，该密封件3为尿素级环形不锈钢板制成，见图2所示。在盘体1上开有通孔12，该通孔12为不带渐缩截面的圆形通孔，且通孔12沿中心向边缘按密度逐渐加大的方式设置，并在每个通孔12上覆置有凸盖4，该凸盖4呈半球形，当然根据需要凸盖4也可以为顶部是弧面的圆柱形或别的形状，在凸盖4上开有若干小孔41，见图3所示，该小孔41使凸盖4内腔与外界相连通，且这些小孔41其开孔方向分别与盘体1表面成一夹角，该夹角的范围为大于0度至小于等于90度。在盘体1上除设置有凸盖4外，还开有一定数目的小通孔11，见图1所示，该小通孔11位于盘体凸盖外部的平面位置上，以相互间隔分布，且小通孔11的孔径控制在8～20mm之间。
具体来讲，用于尿素合成的气室型塔盘的作用可概括为一个原理，三个效应。
1、分室原理理论上对于强返混的反应器应分成若干个小的反应器串联连接，可避免各个反应器间的物料返混，但对一个整体反应器来说，通过塔盘分隔有助于减少物料返混。
2、平衡效应在分室的作用下，避免了因塔上部物料比重逐渐加大，浓度逐渐增高的尿素溶液向下的返混而导致平衡转化率下降的现象，也就是说，由于纵向返混得到抑制，很大程度上消除了平衡效应。使有效反应容积得以增大，有效反应时间得以延长，平衡转化率大幅度提高。
3、饱和效应由于分成了多个反应室，可在各个反应室内加快混合，在过冷状态下有利于提高气体溶解的饱和度，即通过提供更多的气液接触机会来加强气体的溶解，减少或消除饱和效应。
4、塔壁效应随着尿素合成塔直径加大，径向速度梯度增大，当大到一定程度时就会产生明显的轴向环流现象。
简单增加塔盘虽可抑制游离气体的纵向返混，但塔截面的速度梯度仍然存在，容易产生中心偏流现象，而气室型塔盘可采用速度梯度补偿原理，消除塔壁效应。
在合成塔内尿素合成的工艺流程为液氨、CO2气体、氨基甲酸铵溶液由合成塔底部的三个管口进入塔内，经过底部的旋流板充分混合后沿塔向上。为防止反应物产生返混而降低反应生成物的浓度，在塔内按一定间距安装多层气室型塔盘，在防止物料返混的同时，局部还能加强气液之间的接触，从而提高了CO2的转化率，使得尿素生产成本大大降低。在反应过程中，反应物始终以气液混合物的形式存在。
其化学反应式为
权利要求1.一种用于尿素合成的气室型塔盘，包括有盘体(1)，在盘体(1)上沿中心向边缘按密度逐渐加大的方式开有通孔(12)，在通孔(12)上覆置有凸盖(4)，在凸盖(4)上分布有小孔(41)，其特征是所述的小孔(41)其开孔方向分别与盘体(1)表面成一夹角，该夹角的范围为大于0度至小于等于90度。
2.根据权利要求1所述的用于尿素合成的气室型塔盘，其特征是所述盘体(1)是由数块盘板组合而成的圆盘形整体，位于凸盖(4)内的通孔(12)为不带渐缩截面的圆形孔。
3.根据权利要求2所述的用于尿素合成的气室型塔盘，其特征是所述凸盖(4)呈半球形或顶部是弧面的圆柱形。
4.根据权利要求1或2或3所述的用于尿素合成的气室型塔盘，其特征是所述盘体(1)在其盘面上且位于凸盖(4)的外部，间隔地分布有多个小通孔(11)。
5.根据权种要求4所述的用于尿素合成的气室型塔盘，其特征是所述小通孔(11)其孔径为8～20mm。
6.根据权利要求1或2或3所述的用于尿素合成的气室型塔盘，其特征是所述盘体(1)其与塔壁(2)缝隙之间嵌置有密封件(3)。
7.根据权利要求6所述的用于尿素合成的气室型塔盘，其特征是所述密封件(3)为尿素级环形不锈钢板。
8.根据权利要求4所述的用于尿素合成的气室型塔盘，其特征是所述盘体(1)其与塔壁(2)缝隙之间嵌置有密封件(3)。
专利摘要一种用于尿素合成的气室型塔盘，包括有盘体(1)，在盘体(1)上沿中心向边缘按密度逐渐加大的方式开有通孔(12)，在通孔(12)上覆置有凸盖(4)，在凸盖(4)上分布有小孔(41)，其特征是所述的小孔(41)其开孔方向分别与盘体(1)表面成一夹角，该夹角的范围为大于0度至小于等于90度。本实用新型的优点在于采用凸盖小孔与盘体表面呈一定倾角，使气液混合物从小孔中为斜线喷出，以致增加了凸盖间气液混合物相互撞击的机会，从而有效地提高了合成转化率。为了进一步扩大气液接触面积，在凸盖外部的盘体上间隔地分布有小通孔，使合成转化率进一步得到提高；为防止气液混合物走短路的现象，在盘体与塔壁缝隙之间还嵌置有活套型密封件，以确保合成转化率的稳定性。
文档编号C07C273/02GK2698786SQ20042002293
公开日2005年5月11日 申请日期2004年5月20日 优先权日2004年5月20日
发明者项文裕, 彭本成, 王永全 申请人:宁波远东化工科技有限公司