CN103687653B - 尿素反应器托盘、反应器、以及生产方法 - Google Patents

尿素反应器托盘、反应器、以及生产方法 Download PDF

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Abstract

一种尿素反应器托盘，具有基板；以及多个中空杯形构件，杯形构件沿着各自的垂直于基板的基本上平行的轴线从基板竖直地突伸出，并且具有各自的与各自的形成在基板中的开口连通的基本上凹的内腔；托盘具有多个第一杯形构件，每个第一杯形构件在具有开口的开放顶端部与封闭底端部之间轴向地延伸，并且具有包括基本上与轴线交叉的通孔的侧壁，以及使封闭底端部封闭并且无孔的底壁。

Description

尿素反应器托盘、反应器、以及生产方法
技术领域
本发明涉及尿素反应器托盘、反应器、以及生产方法。
背景技术
众所周知，尿素使用由二氧化碳与氨反应以形成氨基甲酸铵(其分解成尿素和水)的过程来进行工业生产。
因此，典型的反应器包含在加压反应室内部以并流流动的气相和液相。
氨和二氧化碳到碳酸铵并最终到尿素的转换使用托盘反应器而增强，即，以提高尿素产量。
尿素托盘反应器基本上包括通常圆柱形的壳体，该壳体基本上沿着通常竖直的轴线延伸，并且其内部安装有由各自的金属区段限定的元件(即，托盘)，该各自的金属区段成形和/或穿孔以将反应室分成隔室并且形成用于反应器内部的物质的特定路径。
托盘通常垂直于反应器的竖直轴线，并且沿着到反应器的整个高度的轴线等距地间隔。
托盘常常被穿孔，即，具有不同地布置并且可能为不同的形状和/或尺寸的孔。
托盘优选地设计用于插入穿过反应器通常设有的检修孔(manhole)，因此其还可安装到已有的反应器上和/或移除并更换。由于该原因，托盘通常由安装到一起的多个部件制成。
托盘具有多种功能，并且特别地：
-使轻(更快的)相的保持时间最大；
-沿着反应器区段尽可能均匀地分布反应物，以防止“反混(back-mixing)”；
-增强气和液相的混合；以及
-减小“气泡尺寸”以改善氨在二氧化碳中的扩散。
许多尿素反应器托盘设计和构造是已知的。
例如，具有穿孔的托盘的尿素反应器在EP495418、EP781164、US6444180以及US6165315中进行了描述。
用于其他应用的其他托盘设计在US3070360和US3222040中进行了描述。
已知的构造——特别是在上述文献中特别设计用于生产尿素的那些——实际上提供用于通过减小反混和负载损失、通过藉由为两个相中的每个提供优选的路径而保证轻(气)和重(液)相的基本上均匀的分布、以及通过使一个托盘与另一个托盘之间的非侵入式(非冲击式)混合能够进行而提高产量。
但是，已知的解决方案仍然留下了改进空间。
一般而言，已知的解决方案未能提供轻和重相(两者均包括超临界流体)的充分混合，该轻和重相由于在密度上的区别而趋向于沿着由托盘的设计和布置(并且特别地由托盘中的孔的形状、位置、以及尺寸)而限定的各自的优选路径流动。
这个缺陷也削弱了反应物的最终的转换，因此减小了尿素产量。
发明的公开
因此，本发明的一个目的是提供一种尿素反应器托盘、反应器、以及生产方法，设计用以消除已知技术的上述缺陷，并且特别地，其提供气和液相的充分混合以及高尿素产量。
因此，本发明涉及基本上如权利要求1中所限定的尿素反应器托盘。
本发明还涉及基本上如分别在权利要求16和19中所限定的尿素反应器和尿素生产方法。
本发明的另外的优选特征在从属权利要求中进行说明。
根据本发明的反应器托盘的几何构造提供在尿素反应器和尿素生产方法中的气和液相的充分混合，所以极大地增大了尿素产量。
根据本发明的反应器托盘和反应器作为整体也极其容易制造和安装。
附图的简要描述
参照附图，本发明的非限制性实施方式将通过实例的方式进行描述，在附图中：
图1示出了根据本发明的第一实施方式的尿素反应器的局部示意图；
图2示出了图1反应器的放大的细部；
图3示出了图2细部的顶部平面图；
图4和图5示出了可用于图1反应器中的两个托盘的示意性平面视图；
图6示出了根据本发明的第二实施方式的尿素反应器的局部示意图；
图7示出了图6反应器的放大的细部。
具体实施方式
图1示出了尿素反应器1(特别地，托盘反应器)的内部。
反应器1包括基本上沿着竖直轴线X延伸并且限定反应器1内部的反应室3的壳体2；以及容纳在壳体2内部的多个托盘4(图1中仅示出一个)。
为了简明，与本发明不相关的反应器1的其他已知的部件部分(诸如反应物和产物加载和卸载系统、加热和加压系统等)未示出。
壳体2具有例如基本上圆柱形的侧壁5；以及位于侧壁5的各自的相对轴向端部处的两个端部部分(未示出)。
托盘4例如通过托架6或者其他支撑物安装到侧壁5上。
虽然图1仅示出了一个托盘4，但是反应器1容纳多个托盘4，该多个托盘4基本上垂直于轴线X并且沿着轴线X隔开以将反应室3分成隔室7并且限定用于反应室3内部的物质的路径。
每个托盘4有利地(虽然非必然地)包括通过适当的紧固装置9连接到彼此的多个可拆的模块化区段8。
还参照图2和图3，每个托盘4包括基板10(例如，以圆盘的形式)；以及从基板10向下突伸出的多个杯形构件11。
更具体地，基板10具有彼此相反的顶端面13和底端面14，并且例如，该顶端面和该底端面基本上是平面的并且平行的。
顶端面13具有多个开口15，该多个开口通过各自的优选地与顶端面13平齐的边缘16划界。
杯形构件11从基板10的底端面14向下突伸出。
每个杯形构件11是中空的，沿着基本上平行于轴线X的轴线A竖直延伸，限定与各自的开口15连通的基本上凹的内腔17，并且在具有开口15的开放顶端部21与封闭底端部22之间轴向延伸。
更具体地，每个杯形构件11包括侧壁23和底壁24。
在图1至图3中的非限制性实例中，尽管非必然地，杯形构件11是基本上圆柱形的：侧壁23是基本上圆柱形的并且绕轴线A延伸，而底壁24是基本上圆形的并且垂直于轴线A。
但是，杯形构件11可与以实例的方式描述和说明的那些不同地成形。更具体地，该杯形构件可具有相对于轴线A倾斜的侧壁23和/或非圆形的横截面(垂直于轴线A)。在未示出的其他实施方式中，杯形构件11可以是基本上截锥形的、棱柱形的、截棱锥形的等和/或具有各种形状的横截面，例如，基本上圆形的或者多边形的，并且是不变的或者沿着轴线A变化。与为中心对称的(如实例中所示)相反，杯形构件11甚至可沿着水平轴线(垂直于轴线A)纵向伸长。例如，该杯形构件可具有平面视图中的为基本上矩形的或者椭圆形的或者基本上细长的形状；并且侧壁23可基本上平行于轴线A，或者相对于轴线A不同地倾斜，例如，以便限定基板10的底端面14下方的多个平行的或者不同地布置的突出部。
但是，一般而言，每个杯形构件11具有包括开口15的开放顶端部21；以及如下文中解释的基本上无孔的由底壁24封闭的底端部22。
杯形构件11并且更具体地开放端部21和封闭端部22的位置由反应室3内部的处理流体的正常流动方向确定。如在用于通过氨和二氧化碳生产尿素的大部分反应器中，在反应器1中循环的处理流体基本上包括气或者通常所说的轻相以及液或者通常所说的重相。两个相均基本上向上流动。
在基本上对应于反应室3内部的处理流体的流动方向的基本上轴向的方向(平行于轴线A和X)上，每个杯形构件11的封闭端部22因此先于开放端部21。
与其形状无关，侧壁23具有贯通的流通孔25，该流通孔设计以允许液和/或气相的优选的通流。
因此，每个杯形构件11具有基本上与轴线A交叉的流通孔25，并且在示出的实例中，该流通孔相对于轴线A基本上是径向的。
每个杯形构件11具有不同尺寸的孔25，并且更具体地，具有用于靠近开放顶端部21的顶部区域26中的气(轻)相的通流的较小的孔25A；以及用于靠近封闭底端部22的底部区域27中的液(重)相的通流的较大的孔25B。
孔25可以是任何形状，非必须为圆形。例如，该孔可以是圆形、多边形、椭圆形、基本上矩形、以狭槽或者裂缝的形式等。
在图2的实例(其示出了比图1的示意图中更详细的孔25的视图)中，孔25是圆形的，并且杯形构件11包括在顶部区域26中的直径D1的第一组孔25A以及在底部区域27中的直径D2(比直径D1大)的第二组孔25B。
在该两组中孔25均优选地在侧壁23上等距离地间隔，并且例如，以轴向等距间隔的多个连续的行布置。相邻行中的孔25可对齐(如由较大的孔25B所示的)或者交错(如由较小的孔25A所示的)。
通过实例的方式，第一组(较小的)中的孔25A具有大体上2-20mm并且优选地大约2-4mm的直径D1；并且该组的顶部行(即，最靠近杯形构件11的开放顶端部21和基板10的端面14的行)中的孔25A位于与基板10的底端面14相距大体上1mm或者更大并且优选地大约15-30mm的距离处。
上述度量仅是指示性的，并且在非圆形孔25的情况下可以指(与孔的直径相反)等效直径或者液力直径，即，相同面积的圆形区域将具有的直径。
第一组中的孔25A可选地相对于侧壁23倾斜，并且更具体地，相对于垂直于侧壁23的方向而向内并且优选地向下倾斜大约30°。该倾斜决不是约束性的，并且孔25A甚至可以相对于垂直于侧壁23的方向而向上倾斜。孔25A的倾斜还取决于侧壁23的厚度，并且用来基本上并显著地确保仅气相流过孔25A，以及杯形构件11内部的相的充分混合。
第二组(较大的)中的孔25B具有大体上4-30mm并且优选地大约4-8mm的直径D2；并且最靠近底端部22的孔25B的行位于与底壁24相距0mm或者更大的距离处以确保液相的通流。
与气相孔25A的顶部行(即，靠近基板10的底端面14的行)的基板10的距离是重要的，以通过形成均匀的气相“罩”而确保托盘4的下方(即基板10的底端面14的下方)的气相的均匀分布。
换句话说，在每个隔室7中，处理流体的气和液相两者均在基本上轴向的方向(平行于轴线X)上向上流动，并且气(轻)相抵靠在托盘4的底端面14上累积以形成在高度上等于基板10的底端面14与孔25A的顶部行之间的距离的落差(head)。因此，气相在相对于杯形构件11的轴线A的基本上径向的方向上，或者以基本上与反应器1的竖直轴线X交叉的任何速率主要流过孔25A。当达到足够的落差时，较重的液相也在基本上与反应器1的竖直轴线X交叉的方向上流过低于孔25A的孔25B；并且液和气相两者均沿着腔17向上流动，在该腔中液和气相局部地混合并且流过开口15到下一个隔室7中。
由于本发明的几何结构，处理流体因此通过由孔25限定的强制路径而被迫径向地流至每个杯形构件11中，该杯形构件因此充当局部混合器以确保两个相的充分混合。
在图4和图5中的非限制性实例中，杯形构件11(和开口15)以规则的图案布置在基板10上，例如，以网格图案等距地间隔。更具体地，杯形构件11以大体上1.5D或者更大并且优选地大约2D至5/2D(其中D是杯形构件11的直径)的间距L而隔开以简化区段8的制造。在未示出的其他实施方式中，杯形构件11以其他的、甚至不规则的图案和/或具有不同于示出的那个的间距而布置在基板10上。
通过实例的方式，杯形构件11的直径D为大体上20mm或者更大，并且优选地为大约100-160mm。
根据孔25的数量，杯形构件11优选地计数为少于每平方米36个，并且更优选地在每平方米12个与18个之间的范围内。
两个组(即，用于两个相的)中的孔25的数量根据托盘4上的杯形构件11的数量来选择，该杯形构件的数量又根据反应器1内部的托盘4的直径和位置来选择。一般而言，再次根据反应器1内部的托盘4的位置，托盘4的几何构造(特别地，孔25的尺寸和数量以及杯形元件的数量)选择以使得总气相流动截面(即，孔25A的总面积)为大体上托盘4的总面积的0-20％，并且优选地为大约0-4％，而总液相流动截面(即，孔25B的总面积)为大体上托盘4的总面积的1-20％，并且优选地为大约1-5％。
一般而言，总气和液相流动截面(即，孔25A和25B的总面积)根据反应器1内部的托盘4的位置而变化：在反应器1内部处于不同高度处的托盘4可以，并且优选地的确具有不同的总气和液相流动截面。更具体地，从一个托盘4向上至下一个托盘地进行，总气相流动截面减小(在顶部托盘4处甚至减小到几乎为零)，而总液相流动截面增大或者保持基本上恒定。
为了避免产生用于两个相的优先路径，在托盘4的(即，基板10的)表面中或者在杯形构件11的底壁24中不存在流通孔，即允许从一个隔室7到另一个隔室的直接的流体流动。
托盘4的表面和/或杯形构件11的底壁24可具有滞流孔28以防止可能导致腐蚀的停滞气体穴(stagnant gas pockets)的形成。滞流孔28(图1中仅示意性地示出了滞流孔中的一些)在直径上比气和液相流动孔25的直径D1和D2都小，并且在直径上优选地为大约2-3mm，并且在数量上也比孔25少，大体上少至少一个数量级，再次以避免产生优先流动路径。
因此，在没有流通孔25(处理流体优选地通过该流通孔流通)的意义上，底壁24基本上不具有孔，并且仅具有可选的滞流孔28。术语“滞流孔”旨在意指在尺寸和/或位置上不会相对于流通孔形成优选的液或者气相路径的孔。
为了实现根据本发明的尿素生成过程，氨与二氧化碳之间的反应在适当的压力和温度条件下在反应器1内部产生。更具体地，含氨的液相和含二氧化碳的气相在反应室3内部在相同的方向上并且穿过由托盘4分隔的连续的隔室7向上流通。
如所述，在每个隔室7中，液和气相两者均在基本上轴向的方向(平行于轴线X)上向上流动，并且抵靠在托盘4的底端面14上而累积；气相主要通过孔25A流至杯形构件11的腔17中，而液相主要通过孔25B流至腔17中；并且两个相在腔17内部局部地混合并流动到下一个隔室7中。
在图6和图7的实施方式(在该附图中与已经描述的那些类似或者相同的任何细节使用相同的参考标号来表示)中，每个托盘4包括基板10；如参考图1至图3所描述的，并且从基板10(即，从基板10的底端面14)竖直地向下突伸出的多个底部第一杯形构件11；以及从基板10(即，从基板10的顶端面13)向上突伸出，并且与各自的第一杯形构件11对齐并叠加在各自的第一杯形构件11上的多个顶部第二杯形构件11A。
杯形构件11A也是中空的，并且沿着基本上平行于轴线X的各自的轴线A竖直地延伸。更具体地，每个杯形构件11A沿着轴线A在位于基板10上方的封闭顶端部31与和开口15连通的开放底端部32之间延伸，并且包括侧壁33，该侧壁绕轴线A延伸，且具有基本上与轴线A交叉并位于基板10上方的贯通的流通孔25C；以及基本上垂直于轴线A的顶端部壁34，并且该顶端部壁使封闭顶端部31封闭并基本上不具有孔，即，无流通孔。
换句话说，沿着轴线A竖直地叠加的多对相对的杯形构件11、11A从基板10突伸出；并且每个底部杯形构件11和各自的叠加的顶部杯形构件11A限定各自的安装为穿过基板10中的开口15中的一个的管状本体36的——分别从基板10下方和上方突伸出——部分35。
每个杯形构件11A具有基本上凹的内腔37，该内腔与开口15并且与在下方的杯形构件11的一个腔17连通。
每个顶部杯形构件11A的侧壁33中的孔25C例如在形状和布置上与各自的底部杯形构件11的主要液相流通孔25B类似或者相同。更具体地，每个顶部杯形构件11A的孔25C具有基本上等于相应的底部杯形构件11的孔25B的总面积的总面积(限定用于穿过杯形构件11A的两个相的总流动截面)。
例如，根据反应器1内部的托盘4的位置，孔25C的尺寸和孔25C和杯形构件11A的数量选择以使得用于两个相的总流动截面(即，孔25C的总面积)大体上为托盘4的总面积的1-20％，并且优选地大约1-5％。
在该变型中，氨与二氧化碳之间的反应也在适当的压力和温度条件下在反应器1内部产生。更具体地，含氨的液相和含二氧化碳的气相在反应室3内部在相同的方向上并且穿过由托盘4分隔的连续的隔室7向上流通。
如所述，在每个隔室7中，液和气相两者均在基本上轴向的方向(平行于轴线X)上向上流动，并且抵靠在托盘4的底端面14上而累积；气相主要通过孔25A流至杯形构件11的腔17中，而液相主要通过孔25B流至腔17中；并且两个相在腔17内部局部地混合。
两个相均在杯形元件11内部在基本上轴向(竖直)的方向上向上流动，并且流至与各自的杯形构件11对齐并叠加在各自的杯形构件11上的杯形构件11A中，并且通过孔25C流出杯形构件11A(即，排他地与轴线A交叉)，并且流动到下一个隔室7中。
在该变型中，在托盘4的(即，基板10的)表面中或者在杯形构件11的端部壁24、34中也没有流通孔，即允许从一个隔室7到另一个隔室的直接流动，以避免产生用于气和/或液相的优先路径。
托盘4的表面和/或底壁24和/或端部壁34具有如上述的可选的滞流孔28。
上文中参考图1至图5涉及并且例如与流通孔和杯形构件的尺寸和布置有关的额外的特征也适用于图6和图7的变型。
无疑地，可以对如在这里描述和说明的反应器托盘、反应器、以及过程作出改变，但是不脱离所附权利要求的范围。

Claims (29)

1.一种尿素反应器托盘(4)，包括：至少一个基板(10)；以及多个中空的杯形构件(11、11A)，所述杯形构件沿着各自的垂直于所述基板(10)的基本上平行的轴线(A)从所述基板(10)竖直地突伸出，并且具有各自的与形成在所述基板(10)中的各自的开口(15)连通的基本上凹的内腔(17、37)；所述托盘(4)包括多个第一杯形构件(11)，所述第一杯形构件从所述基板(10)的底端面(14)向下突伸出，并且所述第一杯形构件中的每个在开放顶端部(21)与封闭底端部(22)之间轴向地延伸，所述开放顶端部具有所述开口(15)；每个第一杯形构件(11)包括具有贯通的流通孔(25)的侧壁(23)，所述流通孔基本上与所述轴线(A)交叉并且用于气相和/或液相的优先通流；以及底壁(24)，所述底壁封闭所述封闭底端部(22)，并且不具有流通孔；所述托盘(4)的特征在于，每个第一杯形构件(11)的所述侧壁(23)具有主要用于气相的通流的第一流通孔(25A)和主要用于液相的通流的第二流通孔(25B)，全部流通孔均基本上与所述轴线(A)交叉；所述第一流通孔(25A)定位成比所述第二流通孔(25B)更靠近所述开放顶端部(21)，并且所述第一流通孔(25A)比所述第二流通孔(25B)小。
2.根据权利要求1所述的反应器托盘，其中，所述第一流通孔(25A)位于所述杯形构件(11)的顶部区域(26)中，靠近所述开放顶端部(21)；并且所述第二流通孔(25B)位于所述杯形构件(11)的底部区域(27)中，靠近所述封闭底端部(22)。
3.根据权利要求1所述的反应器托盘，其中，所述第一流通孔(25A)具有2-20mm的直径(D1)；并且所述第二流通孔(25B)具有4-30mm的直径(D2)。
4.根据权利要求3所述的反应器托盘，其中，所述第一流通孔(25A)具有2-4mm的直径(D1)；并且所述第二流通孔(25B)具有4-8mm的直径(D2)。
5.根据权利要求1所述的反应器托盘，其中，所述第一流通孔(25A)以一个或者多个轴向地连续的行布置；并且最靠近所述开放顶端部(21)的所述行位于与所述基板(10)的底端面(14)相距1mm或者更大的距离处。
6.根据权利要求5所述的反应器托盘，其中，最靠近所述开放顶端部(21)的所述行位于与所述基板(10)的底端面(14)相距15-20mm的距离处。
7.根据权利要求1所述的反应器托盘，其中，所述第一流通孔(25A)相对于所述侧壁(23)倾斜。
8.根据权利要求1所述的反应器托盘，其中，所述第二流通孔(25B)以一个或者多个轴向地连续的行布置；并且靠近所述封闭底端部(22)的所述行位于与所述底壁(24)相距0mm或者更大的距离处。
9.根据权利要求1所述的反应器托盘，其中，所述第一流通孔和所述第二流通孔(25A、25B)的尺寸和数量以及第一杯形构件(11)的数量使得所述第一流通孔(25A)的总面积在所述托盘(4)的总面积的0％与20％之间的范围内，并且所述第二流通孔(25B)的总面积在所述托盘(4)的总面积的1％与20％之间的范围内。
10.根据权利要求9所述的反应器托盘，其中，所述第一流通孔和所述第二流通孔(25A、25B)的尺寸和数量以及第一杯形构件(11)的数量使得所述第一流通孔(25A)的总面积在所述托盘(4)的总面积的0％与4％之间的范围内，并且所述第二流通孔(25B)的总面积在所述托盘(4)的总面积的1％与5％之间的范围内。
11.根据权利要求1所述的反应器托盘，并且包括与各自的第一杯形构件(11)对齐并且叠加在各自的第一杯形构件上的多个第二杯形构件(11A)，并且所述第二杯形构件在所述基板(10)上方的各自的封闭顶端部(31)与和各自的开口(15)连通的各自的开放底端部(32)之间从所述基板(10)向上突伸出；每个所述第二杯形构件(11A)包括具有基本上与所述轴线(A)交叉并且位于所述基板(10)上方的贯通的第三流通孔(25C)的侧壁(33)；以及基本上垂直于所述轴线(A)的顶端部壁(34)，并且所述顶端部壁封闭所述封闭顶端部(31)，并且不具有流通孔。
12.根据权利要求11所述的反应器托盘，其中，每个第一杯形构件(11)和各自的叠加的所述第二杯形构件(11A)限定管状本体(36)的分别在所述基板(10)的下方和上方突伸出的相应的部分(35)，所述管状本体安装为穿过所述基板(10)中的所述开口(15)中的一个。
13.根据权利要求11所述的反应器托盘，其中，每个第二杯形构件(11A)的所述侧壁(33)中的所述第三流通孔(25C)在形状和布置上均与所述第一杯形构件(11)中的主要用于液相的通流的所述第二流通孔(25B)相同。
14.根据权利要求1所述的反应器托盘，其中，所述杯形构件(11、11A)是大体上圆柱形的。
15.根据权利要求1所述的反应器托盘，其中，所述第一杯形构件和第二杯形构件(11、11A)以网格图案布置在所述基板(10)上，具有在2D与5/2D之间的范围内的间距，其中D是所述第一杯形构件和所述第二杯形构件(11、11A)的直径。
16.一种尿素反应器(1)，包括：基本上沿着竖直轴线(X)延伸并且限定反应室(3)的壳体(2)；以及以相互的空间关系容纳在所述壳体(2)内部的多个反应器托盘(4)；所述反应器(1)的特征在于所述托盘(4)如在权利要求1中所限定的。
17.根据权利要求16所述的反应器，其中，每个托盘(4)定位成具有基本上垂直于所述轴线(X)的基板(10)，并且使得每个第一杯形构件(11)从所述基板(10)向下突伸出，其中在基本上对应于所述反应室(3)内部的处理液体的正常流动方向的竖直轴向向上的方向上，所述封闭底端部(22)在所述开放顶端部(21)前面。
18.根据权利要求16所述的反应器，其中，托盘(4)在沿着所述轴线(X)的不同高度处具有各自的第一流通孔(25A)和第二流通孔(25B)，所述第一流通孔和所述第二流通孔分别主要用于气相和液相的通流，所述第一流通孔和所述第二流通孔的限定各自的用于所述气相和液相的总流动截面的总面积根据所述反应器(1)内部的所述托盘(4)的位置而不同；并且其中，所述第一流通孔(25A)的总面积向上从一个托盘(4)到另一个托盘而减小，并且所述第二流通孔(25B)的总面积向上从一个托盘(4)到另一个托盘而增加。
19.一种尿素生产方法，包括以下步骤：通过在相同的向上的方向上将含氨的液相和含二氧化碳的气相供给到反应器内部并且通过由托盘(4)分隔的隔室(7)而在反应器(1)内部产生氨与二氧化碳之间的反应，所述托盘(4)具有至少一个基板(10)；所述气相和液相通过横向孔(25)从一个隔室(7)流动至下一个隔室，所述横向孔贯穿沿着各自的轴线(A)并且在各自的开放顶端部(21)与各自的封闭底端部(22)之间从每个托盘(4)向下突伸出的多个中空第一杯形构件(11)的侧壁(23)而形成；所述第一杯形构件(11)具有各自的由无孔的底壁(24)封闭的底端部(22)，因此所述相排他地在与所述轴线(A)交叉的方向上通过所述横向孔(25)流动至每个第一杯形构件(11)中；所述方法的特征在于包括以下步骤：
-主要通过贯穿所述第一杯形构件(11)的侧壁(23)形成的第一流通孔(25A)供给所述气相；
-主要通过也贯穿所述第一杯形构件(11)的侧壁(23)形成并且定位成低于贯穿所述侧壁(23)的所述第一流通孔(25A)的第二流通孔(25B)供给所述液相；其中，所述第一流通孔(25A)比所述第二流通孔(25B)小。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述第一流通孔(25A)具有2-20mm的直径(D1)；并且所述第二流通孔(25B)具有4-30mm的直径(D2)。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述第一流通孔(25A)具有2-4mm的直径(D1)；并且所述第二流通孔(25B)具有4-8mm的直径(D2)。
22.根据权利要求19所述的方法，其中，所述第一流通孔(25A)以一个或者多个轴向地连续的行布置；并且最靠近所述开放顶端部(21)的所述行位于与所述基板(10)的底端面(14)相距1mm或者更大的距离处。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，最靠近所述开放顶端部(21)的所述行位于与所述基板(10)的底端面(14)相距15-20mm的距离处。
24.根据权利要求19所述的方法，其中，所述第一流通孔(25A)相对于所述侧壁(23)倾斜。
25.根据权利要求19所述的方法，其中，所述第二流通孔(25B)以一个或者多个轴向地连续的行布置；并且靠近所述封闭底端部(22)的所述行位于与所述底壁(24)相距0mm或者更大的距离处。
26.根据权利要求19所述的方法，其中，所述第一流通孔和所述第二流通孔(25A、25B)的尺寸和数量以及第一杯形构件(11)的数量使得所述第一流通孔(25A)的总面积在所述托盘(4)的总面积的0％与20％之间的范围内，并且所述第二流通孔(25B)的总面积在所述托盘(4)的总面积的1％与20％之间的范围内。
27.根据权利要求26所述的方法，其中，所述第一流通孔和所述第二流通孔(25A、25B)的尺寸和数量以及第一杯形构件(11)的数量使得所述第一流通孔(25A)的总面积在所述托盘(4)的总面积的0％与4％之间的范围内，并且所述第二流通孔(25B)的总面积在所述托盘(4)的总面积的1％与5％之间的范围内。
28.根据权利要求26所述的方法，其中，托盘(4)在沿着所述轴线(X)的不同高度处具有所述第一流通孔(25A)和第二流通孔(25B)的不同的总面积，以及因此用于所述气相和所述液相的不同的总流动截面；并且其中所述第一流通孔(25A)的总面积向上从一个托盘(4)到另一个托盘而减小，而所述第二流通孔(25B)的总面积向上从一个托盘(4)到另一个托盘而增加。
29.根据权利要求19所述的方法，其中，在流至所述第一杯形构件(11)中之后，所述气相和液相向上流入与各自的第一杯形构件(11)对齐并且叠加在各自的第一杯形构件上的第二杯形构件(11A)中；所述第二杯形构件(11A)具有各自的由无孔的端部壁(34)封闭的顶端部(31)，并且具有基本上与所述轴线(A)交叉并位于所述基板(10)上方的第三流通孔(25C)，因此所述相排他地在与所述轴线(A)交叉的方向上流出所述第二杯形构件(11A)。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106474950A (zh) * 2016-10-25 2017-03-08 江苏大学镇江流体工程装备技术研究院 一种气液混合装置
FR3094423B1 (fr) * 2019-03-29 2021-04-02 Axens Dispositif de fixation amovible
EP3760306A1 (en) * 2019-07-02 2021-01-06 Casale Sa A reactor for the synthesis of urea
US12115512B2 (en) 2021-04-28 2024-10-15 Stamicarbon B.V. Chemical reactor with internal static mixers

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3922326A (en) * 1973-11-29 1975-11-25 Mitsui Shipbuilding Eng Apparatus for treating liquids and gases
EP0055496A1 (en) * 1980-12-31 1982-07-07 Shell Internationale Researchmaatschappij B.V. Method for removing vinyl chloride from an aqueous sluray of polyvinyl chloride particles
US5304353A (en) * 1991-01-15 1994-04-19 Urea Casale S.A. Apparatus for increasing the yield and the production potential of urea reactors
US5593548A (en) * 1990-02-06 1997-01-14 Koch Engineering Company, Inc. Method for concurrent reaction with distillation
CN1154664A (zh) * 1994-07-29 1997-07-16 国际壳牌研究有限公司 气液接触塔

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2006986A (en) * 1932-05-28 1935-07-02 Florez Luis De Fractionating tower
US3018094A (en) * 1958-04-29 1962-01-23 Mikkelson Magda Gas or vapor to liquid contacting tray
US3070359A (en) * 1958-05-29 1962-12-25 Gerard P Canevari Vapor-liquid contacting apparatus
US3070360A (en) 1958-10-07 1962-12-25 Exxon Research Engineering Co Self-refluxing fractionation tray
US3222040A (en) 1962-06-25 1965-12-07 John S Eckert Support plate for packed tower
GB1294926A (zh) * 1970-01-27 1972-11-01
US3779527A (en) * 1970-08-29 1973-12-18 Mitsui Shipbuilding Eng Gas-liquid contacting apparatus
CA2141886E (en) 1994-05-11 1999-10-12 Federico Zardi Reactor for two-phase reactions, in particular for urea synthesis at high pressure and temperature
EP0694325A1 (en) * 1994-07-29 1996-01-31 Shell Internationale Researchmaatschappij B.V. Column for contacting gas and liquid
IL115063A0 (en) 1994-09-09 1995-12-08 Urea Casale Sa Method for in-situ modernization of a urea synthesis reactor
CA2146070C (en) 1995-03-15 2002-01-29 Kees Jonckers Improved reactor for the synthesis of urea
US6494440B2 (en) * 2000-02-16 2002-12-17 Shell Oil Company Gas-liquid contacting tray
JP4928740B2 (ja) * 2005-05-31 2012-05-09 東洋エンジニアリング株式会社 尿素合成方法および装置
UA81192C2 (en) * 2006-06-13 2007-12-10 Mass-exchange contact device
ITMI20071029A1 (it) * 2007-05-22 2008-11-23 Snam Progetti Procedimento migliorato per la sintesi di urea

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3922326A (en) * 1973-11-29 1975-11-25 Mitsui Shipbuilding Eng Apparatus for treating liquids and gases
EP0055496A1 (en) * 1980-12-31 1982-07-07 Shell Internationale Researchmaatschappij B.V. Method for removing vinyl chloride from an aqueous sluray of polyvinyl chloride particles
US5593548A (en) * 1990-02-06 1997-01-14 Koch Engineering Company, Inc. Method for concurrent reaction with distillation
US5304353A (en) * 1991-01-15 1994-04-19 Urea Casale S.A. Apparatus for increasing the yield and the production potential of urea reactors
CN1154664A (zh) * 1994-07-29 1997-07-16 国际壳牌研究有限公司 气液接触塔

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