[实用新型]高压管式全冷凝反应器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种尿素生产工艺中的高压冷凝器，具体地说是一种高压管式全冷凝反应器。

背景技术

高压冷凝器作为CO₂气提法尿素工艺高压圈中的一个重要设备，传统主要采用膜降式结构，工艺物料(由气、液构成)由冷凝器走管侧自上向下运行，蒸汽冷凝液走壳侧。高压工艺物料走管程，由于气、液下行，液体在管壁上形成薄膜，气体在管中行走，使得工艺物料在管内的停留时间很短，物料温度约为167℃，壳侧副产的蒸汽压力较低，一般为0.44MP(A)，难以合理利用。由于物料在管内的停留时间短且无反应区，因此，在高压冷凝器内无尿素生成。

国外生产有一种池式冷凝器，换热管为U管型结构，设备为卧式，高压工艺物料走壳程，相应增加了工艺物料在冷凝器内停留的时间，管侧副产的蒸汽压力可达0.5MP(A)。但该设备制造技术要求非常高，需要使用内孔焊技术，目前国内还无法制造，需要进口，设备投资高。另外该设备管板内侧(工艺物料侧)如出现问题不容易发现，存在较大的技术风险。另外为了保证传热效果，蒸汽冷凝液侧需要循环泵强制循环，从而也增加了电耗。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决上述技术问题，提供一种技术简单、设备投资低、副产蒸汽压力高、物料在管内停留时间长、既能生成氨基甲酸铵同时又能将其转化为尿素的高压管式全冷凝反应器。

技术方案为：包括装有换热管的冷凝器，所述冷凝器下部设有气体进口、甲铵液进口和蒸汽冷凝液进口，上部设有蒸汽冷凝液出口，所述气体进口和甲铵液进口与冷凝器的管侧相通，蒸汽冷凝液进口和蒸汽冷凝液出口与冷凝器壳侧相通；所述冷凝器上端还设有与冷凝器管侧相通的反应器，所述反应器顶部设有气体出口，反应液出口与反应器内的降液管下端连接。

所述反应器内液层下还设有至少一层高效塔盘。

所述气体、液体进口还经气体及液体分布器与冷凝器管侧相通。

本实用新型为一立式设备，反应器与冷凝器的换热管连通，工艺物料在冷凝器中由下至上走管侧(即换热管)，蒸汽冷凝液走壳侧，由于重力作用，换热管中充满液体，反应器中也大部分装有液体，气体由冷凝器底部上行，在换热管及反应器中鼓泡，大大增加了工艺物料在换热管的停留时间，并且上行至反应器时也能与液体充分冷凝吸收进行反应。最后，气体由反应器顶部的气体出口排出进入下一工序，反应液经反应器内的降液管由反应液出口排出进入下一工序。为使气液充分接触，在反应器内设有高效塔盘，所述高效塔盘可以采用多孔板、驼峰板或其它形式的塔盘；在冷凝器下部气体、液体进口上方还设有气体及液体分布器以使气体及液体均匀分布进入热换管。

本实用新型的有益效果为：

1，与传统的降膜式高压冷凝器相比，本实用新型管侧物料由下向上运行，在冷凝器内停留时间在长、温度高，约180℃，因此，其具有较大的传热温差，从而使得设计的换热面积可减小50％以上，大大降低投资；

2，通过增设反应器、延长物料在设备内的停留时间，使得工艺物料在本实用新型中能充分冷凝吸收并反应，生成氨基甲酸和一定量的尿素，能分流尿素合成塔的负荷。

3，该结构设计可提高副产蒸汽的压力，蒸汽的压力可达0.5MPa(a)，由于蒸汽品位提高，有利于蒸汽的合理利用。另外，蒸汽冷凝液侧(即壳侧)为自然循环，不需要循环泵，节省投资，也降低了电耗。

4，本实用新型中反应器的容积可根据不同的要求进行设计，特别适用于当进行扩能改造需对尿素工艺设备中的合成塔增加容积时，只用增加本实用新型反应器的容积而不必对合成塔进行改造，降低了施工难度，进一步节约了改造成本。本实用新型不仅可以用于CO₂气提法尿素工艺，也可以解决其他工艺装置(如水溶液全循环法、氨气提及改良全循环法工艺)进行高压圈改造时，原有尿素合成塔不能利用或难以布置的问题；

5，高压管式全冷凝反应器下部的冷凝器管侧为高压，压力一般为13-17MPa(A)，壳侧为低压，压力一般为0.4-0.9MPa(A)，因此设备结构简单，不需要使用特殊的内孔焊技术，制造技术要求较低，技术风险小，制造成本低，国内技术完全可以生产。

附图说明

图1高压管式全冷凝反应器结构示意图。

其中：1-冷凝器、2-反应器、3-换热管、4-气体进口、5-甲铵液进口、6-气体及液体分布器、7-蒸汽冷凝液进口、8-蒸汽冷凝液出口、9-降液管、10-高效塔盘、11-反应液出口、12-气体出口。

具体实施方式