[发明专利]一种尿素合成塔中的组合式塔盘

说明书

技术领域

本发明涉及一种尿素合成塔中的部件，特别是关于一种尿素合成塔中的组合式塔盘。

背景技术

在尿素生产装置中，尿素合成塔是尿素生产的关键设备，其主要作用是使CO₂和NH₃在高温、高压的条件下，通过化学反应生成尿素和甲铵溶液。尿素生产装置采于斯纳姆氨汽提工艺，设计要求尿素合成塔中CO₂的转化率达到62％。现有技术中尿素合成塔常采用单一塔盘型式，即10层筛板塔盘，每层塔盘上开设有500个直径为8mm的孔。这种采用单一塔盘型式的尿素合成塔自1996年12月尿素合成塔投产以来，无法完全解决传热与传质、物料停留时间的分布，造成CO₂的转化率一直偏低，在58％～59％之间，达不到设计要求。同时塔盘材质选用316LN尿素级不锈钢，无法有效解决腐蚀和冲刷问题，多年的使用造成塔盘∏型支耳腐蚀失效，塔盘上部分孔径由原来的8mm增大到22mm，使得CO₂转化率降低为55％左右，从而使得系统汽耗、氨耗等大幅度增加。目前合成塔中的筛板塔盘已到服役后期，腐蚀速率加快，对尿素合成塔的安全运行构成威胁。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够提高防腐性能和尿素生成率的尿素合成塔中的组合式塔盘。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种尿素合成塔中的组合式塔盘，其特征在于：它包括轴向设置在所述合成塔内腔中的10层筛板塔盘和若干层径流式塔盘，所述合成塔上部的内壁上沿轴向间隔均匀设置10层支撑装置，所述筛板塔盘固定设置在所述支撑装置上，若干层所述径流式塔盘沿轴向间隔均匀设置在所述筛板塔盘下方。

每层所述支撑装置均包括4～6个T型支耳。

所述筛板塔盘、径流式塔盘和支撑装置均采用725LN不锈钢制成。

各层所述支撑装置之间的垂直距离设置为2.5m，各层所述径流式塔盘之间的垂直距离设置为1.5m。

所述径流式塔盘的层数设置为3层。

每层所述径流式塔盘均包括一塔板，两相邻所述塔板为水平旋转180°交替设置，所述合成塔的内壁与所述塔板之间形成缺口，所述塔板在近所述缺口端设有凸起，所述凸起的顶部和远所述缺口的侧壁上设有孔。

所述缺口的宽度设置为160mm。

所述凸起采用n型。

所述凸起的跨度为100mm，所述凸起的高度为350mm；所述孔的直径为10mm。

从所述合成塔底部向上，每层所述径流式塔盘上开设所述孔的个数分别为1404、1098和900。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于在合成塔内腔中的采用10层筛板塔盘和若干层径流式塔盘组合的形式，筛板塔盘由包括4～6个T型支耳的支撑装置支撑，筛板塔盘、径流式塔盘和支撑装置均采用725LN不锈钢制成，因此，本发明能够有效提高设备的防腐性能。2、本发明由于采用10层筛板塔盘和若干层径流式塔盘的组合形式替代单一塔盘型式，能够增强设备内介质的传热与传质，提高物料通过塔盘时的混合程度，降低返混，并使物料的流动速度在塔盘径向的分布更加均匀，改善物料停留时间分布，延长合成尿素的反应时间；因此本发明能够提高尿素生成率。3、本发明由于采用3层径流式塔盘使氨、二氧化碳、甲铵液混合更加充分，气液两相接触得以进一步加大，加快甲铵的合成；物料的密度加大、体积进一步减小、流速下降，有利于筛板塔盘的气液均匀分布，物料在塔内停留时间变长；因此本发明能够提高CO₂转化率，有利于尿素的合成。4、本发明结构简单、制造工艺简单、安装维护方便、制造成本相对低廉。基于以上优点，本发明可以广泛应用于尿素生产中。

附图说明

图1是本发明尿素合成塔中的组合式塔盘的结构示意图；其中，L表示气相，g表示液相。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1所示，本发明尿素合成塔中的组合式塔盘包括轴向设置在合成塔1内腔中的10层筛板塔盘2和若干层径流式塔盘3。其中，合成塔1上部的内壁上沿轴向间隔均匀设置10层支撑装置4，每层支撑装置4均包括4～6个T型支耳。筛板塔盘2固定设置在支撑装置4上。若干层径流式塔盘3沿轴向间隔均匀设置在筛板塔盘2下方。

上述实施例中，为有效解决塔盘的腐蚀问题，筛板塔盘2、径流式塔盘3和支撑装置4均采用725LN不锈钢制成。

上述实施例中，各层支撑装置4之间的垂直距离设置为2.5m。