[发明专利]一种用于氨基甲酸酯分解的降膜式汽提塔

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于氨基甲酸酯分解以及从合成尿素反应器的流出物中回收氨和二氧化碳的降膜式汽提塔。具体地说，本发明涉及一种气态汽提介质如二氧化碳，在汽提管里的分布。

背景技术

在尿素的生产过程中，众所周知将反应器的流出物供给汽提塔，在汽提塔中，借助加热和反萃剂的作用，氨基甲酸酯分解成氨和二氧化碳。

降膜式汽提塔基本上是一台立式的管壳式换热器，包括顶部管箱和底部管箱，借助管束的管进行流体的流通。将反应器流出物供应给上部的管箱；将汽提介质供应给下部的管箱，并且下部的管箱从管中收集浓缩的尿素溶液。包括汽提介质和氨蒸汽（顶部蒸汽）的气相在顶部管箱的上部被收集。管的顶端通常设置有套圈和开口，该开口容许流体流入以及气相流出。在运行中，液体尿素溶液在管的内表面形成一个降膜，同时，在同一管中气态的汽提介质从底部向顶部逆向流动。

在运行中，管被一种适宜的加热介质加热，例如，冷凝蒸汽加热。汽提介质可以以二氧化碳为例。

如图1所示为现有技术中的CO₂汽提塔S。尿素溶液U（反应器流出物）经由顶部管箱2的顶端入口1进入，注入多孔板塔盘3和中间栅格4，流经管6，管6为被蒸汽加热管束中的管。管束的管6固定在上下管板7、8的相对的末端。管束具有成百或成千的管，为简单起见这里只显示了管6。

管6的顶端设置有套圈5。尿素溶液U通过所述套圈5底部9的适当液体进入孔进入管6，在每个管的内表面形成一个液体薄膜。管6的另一端底部管箱11处开放，与CO₂入口12相连通。在底部开口端13，二氧化碳进入管6，与液体膜逆向流动。管6由冷凝蒸汽加热，该冷凝蒸汽从蒸汽入口14进入，从冷凝液出口16排出，该冷凝蒸汽为供给汽提塔S的壳程的蒸汽。

浓缩的尿素溶液U_C被聚集在管箱11中并且被导向液体出口19。包括氨和二氧化碳的气相G，从管6和气体分布器18的顶端流出，流向出口15，并且通常被导向冷凝器或反应器。

如图1，在套圈5上部10的气体出口，CO₂供给的分布遍及管束的多个管，主要通过在气相出口产生的集中压降来控制。这些气体出口被设计成提供一个给定压降，该给定压降适用于确保供应给所有管的二氧化碳的适当分布。

在运行中，在管板7的上方，汽提塔需要一定的液体压头a，以支撑液体的向下流动。该液体压头取决于液相的压降和气相的压降。

上述详情是本领域技术人员所熟知的，因此不进行进一步地讨论。但是这种降膜式汽提塔的设计存在一些缺陷，还未被解决。

人们注意到，当从管的底端流出时，液体膜倾向于“关闭”或缩小用于汽提介质供给的管的截面。汽提介质的分布遍及管束的多管，该分布缺少均匀性，导致整体汽提过程效率损失。进一步地，人们注意到，汽提介质进入管底部，对液相逆向流出造成一些干扰，并且在某些情况下观察到了后备液体的流动，此种情况也有效率损失。

进一步的缺陷是，汽提塔的上部必须设计成可容纳足够长度的套圈，为了允许气相在顶部管箱中存在必要液位的情况下流出。参考图1，套圈5必须有足够的长度使上部10的气体出口维持在液位上。通常所需的液体压头a约400-800mm，通常为500mm，因此套圈长度几乎为1m。所以，高压汽提塔的整个上部较高，即整个外型尺寸h受位于管之上的液体压头a这一必要条件的影响。由于汽提塔在高压下操作并且需要昂贵的材料来避免腐蚀，所以大型零部件的制作是昂贵的，因此这尤为不利条件。

还应被考虑的是，降膜式汽提塔对于所谓的液泛是灵敏的。液泛发生于管内部的液体膜被瓦解以及部分液体被流出的气体蒸汽带走时。

液泛会降低汽提的效率，因此必须避免液泛。举例来说，当修补一个尿素装置来增加生产率时，会遇到该难题。由于液泛的问题，现有汽提塔不能支持增加的流速。

发明内容

本发明的目的在于，通过改善汽提介质进入管中的分布，解决用于氨基甲酸酯分解的降膜式汽提塔存在的上述缺陷。

通过用多个位于汽提塔底部的升气管分布汽提介质来实现上述目的。每个升气管分别提供带有汽提介质的管束中的一个管。升气管小于主管束的管，升气管末端进入汽提塔的每个管中，以此向所述管提供汽提介质的直接供给。