[发明专利]尿素合成反应器及其使用方法以及尿素合成方法

说明书

本申请提供了一种尿素合成反应器，包括壳体与第一入口管和第二入口管，该壳体沿着轴线延伸，该第一入口管和第二入口管通过壳体的相应的开口而插入并且在壳体中分别连接至轻相分配器和重相分配器，以向反应器分别供给包含二氧化碳的轻相和包含氨的重相；轻相分配器包括一个或多个管状构件，该管状构件在反应器的截面上并围绕轴线延伸和/或分布并且设置有彼此间隔开的进口孔，以将所述轻相分布在多个进口点中，多个进口点围绕轴线在反应器中横向分布。

技术领域

本发明涉及一种尿素合成反应器和方法。

背景技术

通常已知的是在高温和高压条件下，经由氨与二氧化碳的直接二相反应以行业规模地生产尿素。

向尿素车间的典型尿素合成反应器供给二氧化碳的基本气态流和氨/氨基甲酸铵的基本液态流。通过反应器的底部部分并且经由相应的分配器将反应物从下面供给至反应器中。

图1以简化方式示意性地示出了已知类型的典型尿素合成反应器1的下半部分。

一般地，反应器1沿着竖直轴线A延伸并且包括内部地限定反应室3的壳体2；壳体2具有基本圆形的主要部分4和圆顶形状的底部部分5(具体地，大致半球状)。底部部分5沿着基本圆形的周围边缘9连接至主要部分4，周围边缘位于与轴线A大致正交的平面上。

通过支撑框架10支撑壳体2，具体地，支撑框架机械地连接至底部部分5。

通过相应的专用分配器15和16将反应物(二氧化碳和/或氨/氨基甲酸铵)供给至反应器1中。

分配器15和16由相应的大致竖直管状构件构成、被布置成穿过反应器1的壁、并且精确地位于底部部分5的侧壁的相应开口内。

构成分配器15和16的管状构件从底部部分5的壁向上突出并且构成所谓的钻孔管：每个管状构件均具有封闭的自由端(位于反应器1内)和多个外侧通孔，外侧通孔位于管状构件的外侧壁内、靠近自由端一定的纵向长度。

分配器15和16放置在离心位置处，例如，相对于反应器1的中心轴线A在直径上相对，并且在任何情况下，整体位于穿过反应器1的轴线A的竖直中心平面的相对侧上。

分配器15和16构成弯曲成弯头(elbow)形状的相应入口管的端部：在反应器的外部，每个管均包括连接竖直管状构件与穿过框架10的水平截面的弯头形状弯曲部。

诸如，刚刚描述的具有反应物供给系统的反应器具有缺点。

除有关的构造复杂性之外，主要由于弯头形状的入口管(通常必须铸造)的使用和反应器的底部部分的打孔需求，最大缺点的构成在于，分配器的竖直布置不允许反应物均匀地分布在反应器的整个横截面上。

具体地，由于二氧化碳的密度构成尿素合成反应中的轻相(light phase)，所以二氧化碳往往形成有关分配器中上方的竖直柱状物，因此，强有力地限制了反应动力学，而代替了受益于二氧化碳以小的泡沫均匀地分布在反应器的整个截面上方。即使由氨与氨基甲酸铵形成的(液态)重相的分布也不完全令人满意。

反应物(具体地，二氧化碳)的这种令人不满意的分布致使反应器的容积的一部分保留未使用(由于两相之间的不良接触)，尤其在反应器的反应物入口区：由于此处反应物的浓度为其最大值，所以该容积反而非常具有生产力。

发明内容

本发明的一个目标是提供一种能够克服上面已知技术指出的缺点的尿素合成反应器和方法；具体地，本发明的一个目标在于提高了已知尿素合成反应器和方法的效率。