专利名称：径向导旋尿素合成塔塔盘的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及尿素合成设备，系一种用于尿素合成塔的径向导 旋尿素合成塔塔盘。
背景技术：
在尿素生产中，合成塔的塔盘作用在于分散反应物流，增大反应 物的接触几率，防止轴向返混，减少浓度梯度，改善气液相的质热平 衡。现有的常规塔盘， 一般运用气室原理，在塔盘盘体上安装罩盖， 罩盖上分布圆孔或其它形状的缝隙，将通过的物流分散，达到气液混 合，提高C02转化率。
为此，专利号为ZL200720035477.9名称为《HC—II型气帽旋流 式尿素合成塔塔盘》的中国实用新型专利，提出了新的结构。它包括 有盘体，在盘体上分布的有圆形通孔，在通孔上覆盖着筒形的罩帽。 其特征是罩帽的顶板上被裁切出多个狭长的槽口，槽口在顶板中沿 同一圆的切线呈发散状排布，槽口部分被裁切下的实体有一条边与罩 帽的顶板相连，向下弯折，形成具有一定夹角的三角形翅片，并通过 上、下筒体的夹焊将顶板固定。
这种结构的优点是特殊的槽口和翅片，能将所通过的反应物流 破碎、旋转，每一个罩帽均可以产生搅拌效果，使物流能够更加充分 地混合反应，有效地提高了C02转化率，具有设计新颖、结构简单、安装和使用方便等特点。但也存在着缺点其塔盘罩帽之外盘体平面 位置上没有导流的小通孔，限制了充分搅拌混合；罩帽顶板上被裁切 的槽口实体有一条边与顶板相连向下弯折，所形成的翅片制约了物流 的发散面积；物流的湍动是物系反应和质热传递的基础，因槽口和翅 片设置在罩帽顶的平板上，限制了物流的湍动面积而影响质热传递和 平衡转化率；罩帽设置的上筒体不仅严重阻碍了物流的旋转，损失了 有利用价值的空间，而且引发局部冲刷腐蚀，以致翅片脱落，C02转 化率下降，塔盘的使用寿命随之降低。因此其结构有待于进一步改进。 发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种结构合理，能有效 地消除塔壁效应，增加反应物流湍动面积，提高物系反应和质热传递 速度，合理利用反应空间，延长有效反应时间，使合成尿素转化率大 幅度提高、使用寿命有保证的用于尿素合成塔的径向导旋塔盘。
所述径向导旋尿素合成塔塔盘包括盘体，在盘体上以沿中心向边 缘按密度逐渐加大的方式开所开的通孔，覆盖在通孔上的罩帽，其特 征是罩帽是由变径圆筒将顶板和罩帽筒连接而成的整体，罩帽上部 呈圆台形，下部呈圆柱形；在变径圆筒上剪切有呈离心运动状排布的 三角形通道口及导旋翅片，在盘的平面上且位于罩帽的外部，间隔地 分布有多个小通孔。
上述每一个三角形通道口中较长的剪切边均位于顶板的切线投 影上，通道口的另一条边与剪切冲压后的实体相连，其实体向上弯折， 形成与变径圆筒锥面间具有夹角的导旋翅片。进一步改进，上述盘体为数块圆板组合而成，在其盘面上且位于
罩帽外部可以间隔地分布多个小通孔，孔径为10—16mm;所述盘体 边沿可以分布钩头螺栓孔，其孔径为16—20mm;上述罩帽为尿素级 不锈钢板剪切冲压成形的整体，以保塔盘的使用寿命。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于剪切成型的导旋翅片
分布在罩帽的变径筒上，与盘体表面呈一定倾角，改变了气液流动的 湍动状态，增加了湍动面积，延长了物流路径，以致增加了罩帽间气 液混合物相互撞击的机会，合成尿素的转化率得到提高。罩帽外部盘 体上间隔分布的小孔不仅保证了塔盘的气通量，而且使小孔中喷出的 气液与罩帽上旋转的气液进一歩加大撞击机会，扩大了气液的接触面
积，实现真正的搅拌，以致合成反应的质热传递速度得到提高；因导
旋翅片向上，又加之罩帽是整体剪切冲压成型，消除了冲刷腐蚀，保 证了塔盘的使用期。还有盘体边沿设置钩头螺栓孔，方便了撤卸安装。 综上所述，本实用新型的核心技术是盘体中的罩帽上设置了具有 特殊角度位置的导旋翅片，通过它的物流能得到充分破碎、分散、旋
转；罩帽所产生的局部搅拌效果增加了物流湍动面积，反应物能充分 混合，增强了合成反应的质热传递，使合成转化率得到进一步提高。 通过对塔盘结构形式的改进，充分合理地利用了尿素合成物的物化特 性，不仅有效地提高了尿素合成转化率和合成塔的生产强度，而且能 提高尿素生产的节能降耗水平。故本实用新型是一种颇具实用价值的 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向的剖视图； 图3是图2中I部的局部放大图； 图4是图2中I部的俯视图5是图1中的塔盘与尿素合成塔衬里连接的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型的径向导旋尿素合成塔塔盘包括有盘体 1，盘体l由二块圆形盘板拼合而成。在盘板拼合部的边沿设有向上
凸起的连接板6，两块连接板通过螺栓5相互锁定成塔盘整体；其圆 板周围分布有钩头螺栓孔8，在盘体1上沿中心向边沿按密度逐渐加 大的方式设置罩帽4，在罩帽外部的平面位置上，相互间隔分布有IO —16mm的小通孔3。
如图2所示，在盘体1上有通孔9，通孔9上覆盖了罩帽4。
如图3所示，罩帽4的顶板10是一块与罩帽筒12同心的圆板， 由变径圆筒11将顶板10和罩帽筒12连接而成的整体。在变径圆筒 11上剪切有呈离心运动状排布的三角形通道11-1，每一个三角形通 道中较长的剪切边11-3均位于顶板10的切线投影上；三角形通道 11-1的另一条边11-4与剪切冲压后的实体相连，其实体向上弯折， 形成与变径圆筒11锥面间具有夹角的导旋翅片11-2。
如图5所示，图1中盘体1的边沿搁置到固定在尿素合成塔衬里 2的支撑块7上，钩头螺栓13通过通孔8将塔盘与衬里连接固定。
本实用新型的核心部件是罩帽，它之所以能大幅度提高C02转化率，是因为在理论上解决了尿素合成反应中一个未被重视的问题，即加快C02的溶解速度是提高转化率的一个关键步骤。在NH3/C02和H20/C02不变的操作条件下，通过提高C02的溶解速度，可进一步提
高C02转化率。以往的塔盘等内件可提高转化率3%，而该塔盘可提高转化率5% 6%。
加快C02的溶解和保证NH3/CO2和H2O/CO2的操作要求是相辅相成的，缺一不可。因为前者是反应动力学的问题，后者是化学平衡的条件。化学平衡的条件是无法改变的，但必须得到保证，否则无法提高C02的转化率；而反应动力学即反应速度问题是可以通过改进设备结构或内件形式加快的；以往的塔盘只在解决轴向返混上做文章，而该塔盘在解决了轴向返混的基础上增加了加快径向混和的功能。其原理为C02气体在通过导旋翅片时会产生径向旋流，从相对运动的角度看罩帽犹如一个小搅拌器，提高了C02在液体中的分散度，加快了 C02气体的溶解速度。而一当C02溶解到液体中，即可与NH3快速发生生成甲铵的反应，使尿素生成反应的有效时间相对延长，C02转化率得以大幅度提高。
权利要求1.一种径向导旋尿素合成塔塔盘，包括盘体(1)，在盘体(1)上以沿中心向边缘按密度逐渐加大的方式开所开的通孔(9)，覆盖在通孔上的罩帽(4)，其特征是罩帽(4)是由变径圆筒(11)将顶板(10)和罩帽筒(12)连接而成的整体，罩帽(4)上部呈圆台形，下部呈圆柱形；在变径圆筒(11)上剪切有呈离心运动状排布的三角形通道口(11-1)及导旋翅片(11-2)，在盘体(1)的平面上且位于罩帽(4)的外部，间隔地分布有多个小通孔(3)。
2. 根据权利要求l所述的径向导旋尿素合成塔塔盘，其特征是 每一个三角形通道口 (11-1)中较长的剪切边(11-3)均位于顶板(10) 的切线投影上，通道口 (11-1)的另一条边(11-4)与剪切冲压后的 实体相连，其实体向上弯折，形成与变径圆筒锥面间具有夹角的导旋 翅片(11-2)。
3. 根据权利要求l所述的径向导旋尿素合成塔塔盘，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，盘体(1)的边 沿搁置到固定在尿素合成塔衬里(2)的支撑块(7)上，钩头螺栓(13) 通过通孔(8)将塔盘与衬里连接固定。
4. 根据权利要求l所述的径向导旋尿素合成塔塔盘，其特征是: 所述小通孔(3)的孔径为10 16mm。
5. 根据权利要求l所述的径向导旋尿素合成塔塔盘，其特征是: 所述罩帽(4)的顶板(10)是一块与罩帽筒同心的圆板。
专利摘要一种径向导旋尿素合成塔塔盘，包括盘体(1)、通孔(9)，覆盖在通孔上的罩帽(4)，其特征是罩帽(4)是由变径圆筒(11)将顶板(10)和罩帽筒(12)连接而成的整体，罩帽(4)上部呈圆台形，下部呈圆柱形；在变径圆筒(11)上剪切有呈离心运动状排布的三角形通道口(11-1)及导旋翅片(11-2)，在盘体(1)的平面上且位于罩帽(4)的外部，间隔地分布有多个小通孔(3)。本实用新型的核心技术是盘体中的罩帽上设置了具有特殊角度位置的导旋翅片，通过它的物流能得到充分破碎、分散、旋转；罩帽所产生的局部搅拌效果增加了物流湍动面积，反应物能充分混合，增强了合成反应的质热传递，使合成转化率得到进一步提高。
文档编号C07C273/04GK201415123SQ20092008427
公开日2010年3月3日 申请日期2009年3月20日 优先权日2009年3月20日
发明者俊 肖 申请人:俊 肖