[发明专利]垂直反应器的喷管

说明书

                        技术领域

本发明涉及化学反应器的内部装置，用于在气体-液体介质内的化学过程，它可以使用于，例如，在高温和高压下由氨和二氧化碳合成脲(尿素)。

                       发明的背景

已经公开用于在气体-液体介质中进行化学过程(例如用于合成尿素)的中空的反应器，该反应器J高压的垂直容器，衬有耐腐蚀材料，并带有反应剂引入和引出接管(V.i.Kucheryavy，V.V.Lebedev.“尿素的合成和使用”莫斯科，化学版，1970，316-317页)。

这些设备的缺点是低的效率。在尿素的合成过程中，如同在一系列其它化学过程中，绝大部分原始的反应剂在进入反应器区处于气相。在过程进行中，气体物质转变为液相。在中空的设备中实现类似的过程时，由于液体和气体反应剂的混合效率不高，这些过程的反应剂的转换不充分。

正如在尿素合成的中空反应器的使用过程中确定，满意的二氧化碳转变为尿素的转变率X(～65％)仅能在低的单位生产率n(约300-400kg/m³.h)条件下实现。在增加原始反应剂的供给速度以增加n值至650-700kg/m³.h时，X降低至57-58％，降低X使再循环比例的急剧增加，其结果是技术—经济指标不允许地恶化。

已经公开垂直反应器的喷管，用于在气体—液体介质内进行过程，具体地是用于尿素的合成。公开的装置具有水平的带孔托盘，它可以提高在两个相邻的托盘之间形成的每个区域范围内液体和气体反应剂的混合效率，以及保证反应器内总的流动结构某些接近于理想的排出状态(前苏联发明证书808122号，B 01 J 19/00，1981，和1088779号B 01 J 10/00。19/00，1984)。配备这种喷管的反应器固有的缺点是在其中合成过程进行的效率不够高和单位生产率较低，这是因为沿反应器的截面气相分布不够完全。

按照固有特征的综合性最接近本发明建议的喷管的一种已知的垂直反应器的喷管，它具有水平的带孔的托盘和接触装置，每个接触装置是由垂直的下降元件和上升元件组成，它们以自己的上端固定于支承网格上，而且下降元件制成由上面封闭和在上部的侧表面带有液体和气体的入口孔，而上升元件在支承网格上具有气体—液体混合物的出口孔，以及每个接触装置为管子，用内垂直隔板分割成下降和上升元件，隔板在上部直接贴近支承网格，而在下部没有达到配备塞子的管子下端(俄罗斯专利NO2114691，B 01 J 10/00，1998)。

已知的喷管的结构目的在于使反应器内流动的宏观结构完全接近理想的排出制度(特别是在反应器的下部)以及反应器的单位生产率的提高。由于垂直接触装置是由下降和上升元件组成，在装置的区域内消除了反应介质的横向和纵向搅拌。此外，由于在支承网格下建立了气体垫(在反应剂进入接触装置的区域内)，在反应器的下部保证了沿反应器的截面气相较均匀的分布。

已知的喷管的缺点是结构的复杂性以及接触装置的制造和装配，包括制造狭长的板，其宽度应等于管子的内径，并将这些板放置在管子内，或者弯曲和纵向焊接S形截面的元件。此外，接触装置的结构限定了极大的液体阻力。最后，由于气体和液体的引入可能不是沿下降元件的截面的全部周边，而是仅沿半圆孤，它不能保证沿元件截面各相的均匀分布。

                     发明的概要

为了提高喷管制造的工艺性，保证反应器有效的工作，以便用于在气体—液体介质中进行过程，本发明提供了一种垂直反应器的喷管，具有水平的带孔托盘和接触装置，每个接触装置由垂直的下降和上升元件组成，这些元件以自己的上端固定在支承网格上，而且下降元件制成由上面封闭和在上部的侧表面带有液体和气体的入口孔，而上升元件在支承网格上具有气体—液体混合物的出口孔，其特征在于，每个接触装置的下降和上升元件制成管子形状，这些元件的轴线彼此平行和位置相距两倍管子的直径或更大，而且上述元件在下部用U形元件相互连接，U形元件用相同直径的管子制成。

提供的结构的技术结果是简化了接触装置和喷管作为整体的制造和装配，这是因为简化了接触装置的结构，仅使用相同直径的管子作为毛坯，以及减少了装置的液体阻力。