用于将气流引入设备中、特别是将钝化气流引入尿素装置中的气体扩散系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于将气流、特别是钝化气流供给到尿素(即尿素生产)装置的设备、特别是分解器中的气体扩散系统和方法。
[0002]更具体地，本发明涉及用于将钝化气流供给到尿素装置分解器、例如尿素装置的中压段的分解器中的气体扩散系统和方法。
[0003]本发明还涉及装备有所述气体扩散系统和/或实施所述方法的尿素装置设备。
【背景技术】
[0004]众所周知，工业上生产尿素是使用如下工艺:基于二氧化碳和氨在高温、高压下的反应而形成氨基甲酸铵，随后通过氨基甲酸铵的分解反应而形成尿素;然后使生成的尿素溶液逐渐浓缩以重新获得未转化的反应物;最后使尿素以颗粒或造粒的形式固化。
[0005]在典型的用于生产尿素的装置中(尿素装置)，该过程中的各阶段都是在高压段、中压段和低压段下进行的，在高压段中还具有氨与二氧化碳在其中反应的合成反应器，其中各个段都具有用于使氨基甲酸铵分解成尿素的分解器。
[0006]因为二氧化碳-氨的反应，主要是由于介入的氨基甲酸铵，会严重地腐蚀尿素装置部件零件的不锈钢，尿素装置部件零件通常由不锈钢制成，因此一些尿素生产工艺采用钝化氧。也就是，包含氧的气流沿着装置在预定的点处注入，以钝化装置的金属(通常是不锈钢)表面，以防止或减少腐蚀。
[0007]例如，将钝化的含氧的气流供给到中压段分解器。
[0008]图1示出了已知的尿素装置分解设备(分解器)2的底部的简化的示意图。
[0009]基本上，分解器2沿竖直轴线A延伸，且包括绕轴线A延伸并容置顶腔(图1中未示出)和底腔6之间的管束5(仅部分示出)的外壳4。
[0010]管束5支撑在底管板7和顶管板(未在图1中示出)上。
[0011]底腔6位于管板7的下方并由容纳件或所谓的“保持件”8界定，“保持件”8位于管板7下方并沿轴线A延伸，在连接至壳体4的顶端10和底端9之间。
[0012]保持件8大体上向上外扩，并特别包括底部捕获部分11，其在下方由底部的例如凹形的壁12封闭并具有绕轴线A的大体上圆柱形的侧壁13;以及漏斗状的、向上外扩的顶部扩散部分14，其具有绕轴线A的截头锥形的侧壁15。
[0013]保持件8具有液相出口16 (用于在保持件8底部的捕获部分11中收集的液相)，其靠近底壁12处并穿过侧壁13;以及气相入口 17，其正好在捕获部分11中收集的液体的水平面之上并正好在扩散部分14的起点处之下穿过侧壁13。入口 17从侧壁13伸入腔6中，并具有向上倾斜的开口自由端。
[0014]入口17是钝化的气流供给到分解器2中的地方。
[0015]尽管有钝化的气流，但是，显著的腐蚀仍然能观察到，尤其是在中压段分解器中。
[0016]此外，已知的分解器，更具体地为在这些分解器中采用的气流入口，还存在与入口的设计相关的问题。
[0017]更具体地，在设计上，已知的入口允许腐蚀的尿素/氨基甲酸酯混合物(从管束)向下渗透以进入并沉淀，因此潜在地使制造入口的材料恶化。
[0018]因为入口的位置一通常正好在分解器的底部积累的液体的水平面之上，因而，例如由超额生产引起的液体水平面的增加可能会部分或完全地浸没入口，从而阻止了其适当的操作。并且由于已知的入口没有提供排水设施，因此内部的任何液体都无法移除。
[0019]换句话说，已知的上述类型的分解器并非没有缺点。
【发明内容】
[0020]因此，本发明的目的是提供一种设计为消除已知技术的上述缺点的气体扩散系统和方法。更具体地，本发明的目的是提供设计为消除或减少腐蚀现象的系统和方法。
[0021]根据本发明，提供如大体上分别在所附权利要求1和35中所限定的、用于将气流、特别是钝化气流供给到尿素装置的设备、特别是分解器中的气体扩散系统和方法。
[0022]本发明的另外的优选特征在从属权利要求中有所指示。
[0023]申请人的研究得出以下结论:尽管使用钝化气体，在尿素装置的特定零件中、更具体地在钝化气体直接供给到的分解器中所遇到的腐蚀现象主要是由于气体差的和/或不均匀的分配，由此导致存在材料(例如，在分解器的情况下，管束和板的材料)未经处理的盲区。
[0024]换句话说，申请人的研究显示钝化气体当前注入(到分解器中，但是也注入到尿素装置的其它零件中)的方式未能将气体均匀地分配到整个接触区域上，由此允许了腐蚀现象的发展。
[0025]具体在分解器中，申请人的研究还显示了气相在气体入口上的管束内部的差的分配，由此减少了过程的化学反应效率。
[0026]另一方面，使用新类型的气体扩散系统，本发明提供了均匀分配钝化气体。
[0027]换句话说，本发明保证了钝化气流的均匀分配，以使所涉及的整个区域钝化，以及至竖直管的均匀供应，因此可以使用更便宜的材料以降低分解器的成本。
[0028]本发明还通过避免分解器内部的腐蚀混合物向下渗入，通过避免收集在分解器底部的混合物的水平面的增加，并至少通过允许渗透到气体扩散系统的任何液体排出的方式，避免了分解器内部的腐蚀混合物渗透和/或留在内部，以及避免了使气体扩散系统的材料恶化。
[0029]本发明还具有以下附加的优点:
[0030]使扩散器组件更紧凑，使得即使在现有装置上也能简单运输和简单安装；
[0031 ]简单制造、简单组装扩散器组件；
[0032]模块化系统设计，以适应不同的构造；
[0033]非常简单、高效率的机械支撑，能够抵抗静态和动态的载荷条件，尤其是热梯度和气体注入引起的动力。
[0034]自排泄功能，以避免液体沉淀并硬化而阻塞钝化气体出口孔；
[0035]设计为确保气体分配至工艺需求的出口孔布置，以及所涉及的整个区域(板和管束)的良好的整体钝化；
[0036]减小的钝化气体速度矢量；
[0037]可选择的气体出口孔尺寸，以避免硬化的堆积液体阻塞出口孔。
【附图说明】
[0038]本发明的多个非限制的实施例将参考附图通过示例的方式描述，其中:
[0039]图1示出了尿素装置设备、特别是装配有已知设计的气相入口的尿素装置中压段分解器的底部的局部示意性纵截面图；
[0040]图2示出了根据本发明的第一实施例的气体扩散装置的示意性、局部纵截面的侧视图，其中气体扩散装置并入尿素装置设备，特别是尿素装置的中压段分解器的底部；
[0041]图3和图4示出了图2的气体扩散装置的各个零部件的立体视图；
[0042]图5示出了根据本发明的第二实施例的气体扩散装置的示意性、局部纵截面的侧视图；
[0043]图6示出了图5的气体扩散装置的细节的侧视图；
[0044]图7示出了图6的细节图的俯视平面图，为了清楚，多个零件移除；
[0045]图8示出了图6的细节图的立体的分解图，为了清楚，多个零件移除；
[0046]图9示出了根据本发明的第三实施例的气体扩散装置的示意性、局部纵截面的侧视图；
[0047]图10示出了图9的气体扩散装置的零部件的底部的平面图，为了清楚，多个零件移除；
[0048]图11示出了图10的部件的立体的局部分解图，为了清楚，多个零件移除；
[0049]图12示出了根据本发明的第四实施例的图11的零部件的变型的立体图；
[0050]图13和图14示出了图12的部件的各自的细节的立体图。
【具体实施方式】
[0051]图2中的序号I总体上指示尿素装置设备2的气体扩散系统，特别是参考图1描述的类型的尿素装置的中压段分解器，并且图2仅示出了其中并入气体扩散系统I的尿素装置的中压段分解器的底部3。
[0052]如参考图1时所描述的，但是为了简洁没有在图2中示出，设备2基本上包括外壳4，其容置管束，管束由底管板和顶管板支撑，并位于顶腔和底腔6之间。
[0053]壳体4连接至底部保持件8，底部保持件8构成了壳体4的底部并限定腔6(构成了设备2的底腔，在底管板的下方)，底部保持件8装备有设备2操作所需的入口 /出口(图1中示出，但是为了简洁未在图2中示出)，其包括用于在设备2(即腔6)的底部处收集的液相的液相出口(未不出)。
[0054]保持件8在连接至壳体4的顶端10和底端9之间沿轴线A延伸。
[0055]保持件8包括底部捕获部分11，底部捕获部分11在底端9处由底部的壁12封闭，并具有绕轴线A的大体上圆柱形的侧壁13，底部的壁例如为凹形的；以及漏斗状的顶部扩散部分14，其总体上向上外扩(发散)，朝向捕获部分11渐缩，并由绕轴线A的截头锥形侧壁15界定。
[0056]捕获部分11和扩散部分14沿着环形接头18连接。
[0057]系统I位于保持件8内部并包括气体供给导管20，气体供给导管20将气流供给到设备2中，更具体地，供给到保持件8，即，腔6中；以及扩散器组件21，其将供应自导管20的气体扩散到腔6的内部，更具体地，朝向保持件8的顶端10扩散。
[0058]导管20从穿过部分11的侧壁13形成的入口孔22伸入腔6的内部，并终止于出口23。在图2的非限制示例中，导管20包括基管24，基管24大体上垂直于侧壁13和轴线A;以及装配件25，例如(90°)弯头装配件，其终止于限定出口 23的开口