[实用新型]一种尿素合成塔

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种尿素合成塔，特别涉及一种具有分布器和下降管的液相逆流尿素合成塔，属于尿素合成反应装置技术领域。

背景技术

尿素合成塔是液氨和二氧化碳气体反应生成尿素的反应器，是工业生产尿素的关键设备。

工业生产尿素的反应分两步进行，第一步由氨和二氧化碳反应生成中间产物氨基甲酸铵(简称甲铵)，其反应式为：

2NH₃(液)+CO₂(气)＝NH₄COONH₂(液)+Q₁

第二步由甲铵脱水生成尿素，其反应式为：

NH₄COONH₂(液)＝CO(NH₂)₂(液)+H₂O(液)-Q₂

第一步反应是一个可逆的强放热反应，生成甲铵的反应速度比较快，容易达到化学平衡，且达到化学平衡后二氧化碳转化为甲铵的程度很高。第二步反应是一个可逆的微吸热反应，需要在液相中进行，反应速度慢，需要较长时间才能达到化学平衡，并且合成塔内存在逆向返混，即使达到化学平衡也不能使全部甲铵都脱水转化为尿素，存在尿素合成率低的问题。

为了满足反应物料在尿素合成塔中有足够的停留时间、减少逆向返混、提高尿素合成率，目前工业上使用的尿素合成塔除设计成较大的高径比外，还在塔内设置了若干塔盘，原料从塔底进入，经过一定的反应时间后从塔顶排出。但这种结构的尿素合成塔，由于原料混合不均，反应热不能及时移走，塔内存在着大量气相，降低了合成塔的有效容积，并且并流上升的气液混合物不利于甲铵脱水生成尿素的反应，尿素合成率低的问题仍得不到明显改善。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有工业生产尿素中存在的原料混合不均、反应热不能及时移走、尿素合成率低的不足，提供一种由顶部进料和出料，塔内设置有分布器和下降管，能及时将反应热移走的液相逆流尿素合成塔。该尿素合成塔不仅有利于提高尿素合成率，减少能耗，降低投资，而且还具有操作方便、安全可靠和维修方便等特点。

为了实现上述目的，本实用新型实现提供了以下技术方案：

一种尿素合成塔，包括塔体11，塔体11的下部设置有液氨进口7，其特征在于：塔体11的顶端设置有原料进口1、反应物出口2，原料进口1的下端连接有分布器3，塔体11内设置有下降管4，分布器3与下降管4相连接，下降管4经多次变向后达到塔底。

所述分布器3由封盖9、多孔板8和导向板10组成，封盖9上设置有两个孔901、902，分别与原料进口1、反应物出口2相连通；多孔板8固连在封盖9的下方，导向板10设置于原料进口1正下方的封盖9与多孔板8之间；多孔板8的中心十字交叉设置有多个孔，塔体11内设置有多个下降管4，多个下降管4分别与多孔板8上十字交叉设置的孔相连通，在多孔板8、导向板10的作用下，使进入分布器3的原料迅速混合均匀后进入下降管4。

为增加下降管4的稳定性和避免物料的返混，在下降管4的变向处串接有塔盘6，塔盘6的中心十字交叉设置有多个孔601，塔盘6的外周环形设置有多个孔602，多组下降管4分别穿过塔盘6中心十字交叉设置的多个孔601，塔盘6的外周设置的多个孔602分别连接有多个上升管5。

本实用新型合成尿素时，将二氧化碳气体、回收的甲铵液和大部分液氨从合成塔顶端的原料进口送入分布器，在分布器内，通过多孔板的混合和导向板的导向作用后，均匀地进入多个下降管4中，进行甲铵脱水生成尿素的反应。少部分液氨(液氨总量的20％～40％)由合成塔底部的液氨进口加入，延长了原料在塔内的停留时间，有利于甲铵脱水生成尿素。在下降管内，甲铵生成的反应热被逆流上升的物料移走，同时避免了底部超温的现象发生。下降管的管间设置的塔盘避免了物流返混的发生，有利于提高尿素的合成率，以二氧化碳转化率计，利用本实用新型尿素合成塔合成尿素的转化率可达72％～74％，而国内目前现有的尿素合成塔合成尿素的转化率仅在62％～64％。

下面通过具体实施例和附图对本实用新型作进一步说明。

附图说明

本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本实用新型尿素合成塔整体结构示意图。

图2是本实用新型分布器的结构示意图。

图3是本实用新型分布器多孔板的截面示意图。

图4是本实用新型下降管的结构示意图。

图5是本实用新型塔盘的截面示意图。