[实用新型]波形尿素合成塔塔盘

说明书

本实用新型为尿素合成塔内件，尤其波形尿素合成塔塔盘，适用于需要通过强化气液传质来提高尿素合成转化率的场合。

本实用新型作出之前，现有的尿素合成塔塔盘一般采用平筛板结构，平筛板结构主要有以下几方面缺点：(1)流体介质过塔盘时气液分流不明，(2)气液相间传质效果差，(3)存在涡流现象，从而影响尿素合成塔内尿素合成的转化率。

随着对尿素合成机理的进一步研究，人们认识到，虽然NH₃和CO₂生成甲铵的反应瞬时即完成，甲铵脱水生成过程的反应较慢，但这不是说，反应物一进入合成塔内，甲铵生成过程即告结束，之后保持合成塔内的停留时间只是为了使脱水反应进行到所需求的程度，实际上，整个的过程包括几步：首先，气相中的CO₂和(或)NH₃通过传质进入液相；其次，液相中的CO₂和NH₃化合生成甲铵；然后，甲铵转化为尿素和水，以及反应产物(H₂O)部分进入气相。在整个过程中，一直有两相共存。虽然合成甲铵的反应是瞬时的，但气相CO₂和(或)NH₃的传质并非即刻完成，而是随着液相反应的进行，不断地转入液相，并不断反应。因此，塔板的作用不仅仅是为了防止物流的返混，另一个重要作用在于加强气液间传热与传质，提高反应效率。这一点在以往的尿素合成塔内件设计中考虑得不充分。为了进一步提高尿素合成的效率，必须在如何进一步防止物流返混与如何进一步加强气液相间的传质两方面加以充分考虑。

本实用新型目的在于克服了现有技术的缺点，提供了一种结构合理、气液相间传质效果好、尿素合成转化率高、便于安装的波形尿素合成塔塔盘。

波形尿素合成塔塔盘，包含有塔板1、周向环2、环向间隙3、气相孔4、液相孔5、紧固件6以及支座7，波形尿素合成塔塔盘由1-30块塔板1组成，塔板1的形状为波形，有明显的波谷与波峰之分，波形尿素合成塔塔盘周边设有周向环2，周向环2与合成塔筒壁间设有环向间隙3，塔板1的波峰处开有气相孔4，塔板1的波谷处开有液相孔5，支座7与合成塔的筒壁联接，波形尿素合成塔塔盘通过紧固件6安装在支座7上。

塔板1的波峰处开设气相孔4的开孔率范围在0.3～20％之间，单个气相孔4的面积为2～200mm²，塔板1的波谷处开设液相孔5的开孔率范围在0.1～20％之间，单个液相孔5的面积为3～300mm²。

环向间隙3的径向间距为1～20mm。

本实用新型的尿素合成塔塔盘形状为波形，介质在通过塔盘时，气液相分道、流动稳定、传质效率较传统的塔盘有明显的提高，介质的液相从波谷开设的液相孔5与环向间隙3通过，介质的气相从波峰开设气相孔4通过，由于这种新颖的设计，产生的小气泡将增大了比表面积，有利于提高传热和传质的效率，反应更充分，尿素转化率得以提高，具有较大实施价值和社会经济效益。

图1为本实新型波形尿素合成塔塔盘的主视结构示意图，图2为本实新型波形尿素合成塔塔盘的俯视结构示意图。

其中1-塔板，2-周向环，3-环向间隙，4-气相孔，5-液相孔，6-紧固件，7-支座。

图1、图2是本实用新型的一个实施例。如图1、图2所示，本实用新型的方案为：波形尿素合成塔塔盘，包含有塔板1、周向环2、环向间隙3、气相孔4、液相孔5、紧固件6以及支座7，波形尿素合成塔塔盘由1-30块塔板1组成，塔板1的形状为波形，有明显的波谷与波峰之分，波形尿素合成塔塔盘周边设有周向环2，周向环2与合成塔筒壁间设有环向间隙3，塔板1的波峰处开有气相孔4，塔板1的波谷处开有液相孔5，支座7与合成塔的筒壁联接，波形尿素合成塔塔盘通过紧固件6安装在支座7上。塔板[1]的波峰处开设气相孔4的开孔率范围在0.3～20％之间，单个气相孔4的面积为2～200mm²，塔板1的波谷处开设液相孔5的开孔率范围在0.1～20％之间，单个液相孔5的面积为3～300mm²。环向间隙3的径向间距为1～20mm。本实用新型的工作原理为：塔板1的形状为波形，介质的液相从周向环2与筒壁的环向间隙3及塔板1波谷开设的液相孔5自下向上流过，介质的气相从塔板波峰开设的气相孔4自下向上流过，介质的气、液相在通过塔盘时分流道流动，在塔盘上方重新混合，气、液相得以重新分配，产生的小气泡将增大了气液接触的比表面积，有利于提高传热和传质的效率，介质间的传质得以强化，合成反应更充分，有效地提高合成反应的转化率，结构合理，装拆方便，便于维护，具的较大实用价值和经济效益。