CN1173775C - 用于高温高压下合成尿素的反应装置 - Google Patents

用于高温高压下合成尿素的反应装置 Download PDF

Info

Publication number
CN1173775C
CN1173775C CNB951930117A CN95193011A CN1173775C CN 1173775 C CN1173775 C CN 1173775C CN B951930117 A CNB951930117 A CN B951930117A CN 95193011 A CN95193011 A CN 95193011A CN 1173775 C CN1173775 C CN 1173775C
Authority
CN
China
Prior art keywords
mentioned
reaction unit
perforated
liquid
opening
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
CNB951930117A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1147772A (zh
Inventor
�ѵ���ˡ�����
费德里克·扎迪
保罗·西尔瓦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Casale SA
Original Assignee
Urea Casale SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=25687749&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=CN1173775(C) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Urea Casale SA filed Critical Urea Casale SA
Publication of CN1147772A publication Critical patent/CN1147772A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1173775C publication Critical patent/CN1173775C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C273/00—Preparation of urea or its derivatives, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups
    • C07C273/02—Preparation of urea or its derivatives, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups of urea, its salts, complexes or addition compounds
    • C07C273/04—Preparation of urea or its derivatives, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups of urea, its salts, complexes or addition compounds from carbon dioxide and ammonia
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • B01D3/16—Fractionating columns in which vapour bubbles through liquid
    • B01D3/22—Fractionating columns in which vapour bubbles through liquid with horizontal sieve plates or grids; Construction of sieve plates or grids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J10/00—Chemical processes in general for reacting liquid with gaseous media other than in the presence of solid particles, or apparatus specially adapted therefor
    • B01J10/002—Chemical processes in general for reacting liquid with gaseous media other than in the presence of solid particles, or apparatus specially adapted therefor carried out in foam, aerosol or bubbles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0053—Details of the reactor
    • B01J19/006—Baffles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J3/00—Processes of utilising sub-atmospheric or super-atmospheric pressure to effect chemical or physical change of matter; Apparatus therefor
    • B01J3/04—Pressure vessels, e.g. autoclaves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00002—Chemical plants
    • B01J2219/00018—Construction aspects
    • B01J2219/00024—Revamping, retrofitting or modernisation of existing plants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00761—Details of the reactor
    • B01J2219/00763—Baffles
    • B01J2219/00765—Baffles attached to the reactor wall
    • B01J2219/00777—Baffles attached to the reactor wall horizontal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/18—Details relating to the spatial orientation of the reactor
    • B01J2219/185—Details relating to the spatial orientation of the reactor vertical
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/19—Details relating to the geometry of the reactor
    • B01J2219/194—Details relating to the geometry of the reactor round
    • B01J2219/1941—Details relating to the geometry of the reactor round circular or disk-shaped
    • B01J2219/1943—Details relating to the geometry of the reactor round circular or disk-shaped cylindrical
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/141—Feedstock
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/582—Recycling of unreacted starting or intermediate materials

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

一种用于两相反应的反应装置，特别是用于高温高压下尿素的合成，其中在反应装置中发生气相和液相的平行流，该装置包括：一大致为圆筒形的竖直外壳(2)；多个沿水平延伸且互相间隔地重叠的带孔板(6a～6e)；形成于相应的每一个带孔板(6a～6e)的用于液流的至少一个开口(12a～12e)；其特征在于：形成于对应的至少两相邻带孔板(6a～6e)的用于液流的开口(12a～12e)是互相偏置。

Description

用于高温高压下 合成尿素的反应装置
本发明涉及一种用于两相反应的反应装置，特别是用于高温高压下合成尿素的反应装置，包括，
-一大致为圆筒形的竖直的壳体；
-多个沿水平方向延伸的互相间隔地叠置的位于壳体中的带孔板；
-相应于每一带孔板形成的至少一个用于液流的开口。
本发明还涉及用于两相反应的反应装置的现场改造，特别是用于高温高压下用于合成尿素的反应装置的改造。
在下面的说明中及权利要求中，所述的“现场改造”是指在现场改造一即存的反应装置，以改造其性能，得到大的生产能力和/或较大的反应物转化量和/或减少能耗。
在本行业中的术语中，这种改造又称“翻新”或“更新”。
在高温高压下的两相反应领域，如尿素合成或水解，需要增大合成反应装置反应转化产品量以增大其生产能力或减少使用这种反应装置的工厂的能耗。
为了满足这种要求，包括一竖立圆柱形壳体的合成反应装置正在被越来越多地应用，所述壳体中支承着多个沿水平方向延伸、且互相间隔地叠置的带孔板。
通过使从壳体底部向上流动的液相和包括氨、CO2的气体密切地接触而制造反应物，即尿素。
带孔板的功能是使上述两相混合以使它们密切地接触，从而使物质、热量进行交换，这对于反应物的转化，即-氨和CO2转化成尿素是必不可缺少的。
根据现有技术的用于合成的反应装置依使用的带孔板而大致分成两类。
第一类如图1所示，包括多个沿整个反应装置的横截面延伸的多个叠置的带孔板，其上形成用于两相气、液通过的多个孔。
由于液、气两相穿过同样的孔，即产生了气、液交替地通过的脉冲流，这妨碍了二者之间的密切接触，从而降低了物质、热传导的系数，进而降低了转化物的量。
另一种反应装置如图3所示，包括多个互相间隔叠置的水平带孔板。在每一板的外边缘和反应装置的内壁之间形成了一圆环形的孔。
即使在这种情况下，也不可能得到液、气两相的密切地混合，这是因为液体趋于沿周边孔流动，而气体趋于在反应装置的中心部聚结。
由于上述的两种反应装置均不能保证反应物间的密切接触，故现有技术无法得到最好的热量、物质交换，而这是取得最多转化物的基本条件。故上述反应装置远没有达到其应有的潜在的生产能力，这就导致了工厂的高能耗、如使用这种反应装置的尿素生产厂。
本发明在于提供一种能产生较多转化物的合成反应装置，与现有技术相比，能得到高的生产能力和低的能耗。解决上述问题的根据本发明的反应装置，其特征在于：相应于至少两个相邻板的用于液流的开口是相互偏置的。
在下述的描述中，术语“相互偏置”意指用于液流的多个开口的投影不重叠于其相邻带孔板上的开口。
根据本发明的反应装置，液相在其中流动时，是沿着和基本是竖直的气相流路互相垂直的大致为之字形的理想流路流动的。
在这种方式下，可以沿形成于相邻的带孔板的整个流路得到上述两相的连续混合。这就便于增强反应物间的密切接触，增大气、液两相间的物流和热交换系数。
根据本发明可以得高的转化物，使生产能力得到优化，使利用该反应装置的工厂能耗最小。
在本发明的一优选实施例中，相邻的带孔板中的至少一个被分割成多个并列的带孔区域和不带孔区域
最好带孔区域和未带孔区域在邻接于用于液流的开口和邻接于壳体内壁的相反侧边缘之间延伸于上述至少一个带孔板上。
由于这样的带孔板的特殊构造，可以进一步增加气相和液相之间的混合从而增大反应装置的产量。
事实上，由于带孔板上的未带孔区域的存在，从而便于液相沿基本上为之字形的流路从一个板流到另一个板，并流入气相中，该气相是沿基本上是竖直的流路横跨反应装置的。
实际上，当液相流过带孔板时，它被分割成多束和气相流正交的液流，所述的气相流来自板的带孔区域。气相流反过来使从其边上流过的液流被抽吸。
这种大量的交叉液流、气流的直接接触，在气相从一个板到另一个板流动时将会增大二相间的交换面积，从而增大了反应物间的密切接触，进而利于了物质、热量的转换。
结果，通过将至少一个带孔板分割成带孔区域和未带孔区域将会加快、加强液、气两相的密切混合。
还可看出，当带孔区域和未带孔区域是直线的、互相平行且最好具有相同的宽度。
最好是本发明的用于液流的开口设置于相邻板的径向上相反的区域，以使相邻板间的液相流路最大，从而增大了反应物间的密切接触。
根据本发明的另一个方面，本发明的用于反应装置现场改造的方法也行之有效，特别是用于高温高压下尿素合成的装置，这种装置中气相和液相平行流动。
本发明第一实施例的现场改造用于两相反应的反应装置的方法，特别是用于在反应装置中发生液相和气相平行流的在高温高压下合成尿素的反应装置，包括：在其中互相间隔地叠置且支承多个带孔板的竖直筒状壳体，上述带孔板在壳体的整个横截面积上沿水平延伸，其特征在于：包括这样的步骤，即在至少两个相邻的带孔板中分别形成相互偏置的用于液流的开口。
本发明的用于第二实施例的现场改造用于两相反应的反应装置的方法，特别是用于在反应装置中发生液相和气相平行流的在高温高压下合成尿素的反应装置，包括：在其中互相间隔地叠置且支承多个带孔的竖直筒状壳体，以及至少一个形成于每一板的外边缘和壳体的内壁之间的孔，该方法的特征在于：它包括这样的步骤，即，通过挡板部分地阻塞相应于相邻带孔板形成的孔，由挡板形成互相偏置的用于液流的开口。
本发明的另一例的现场改造、用于两相反应的反应装置的方法，特别是用于在反应装置中发生液相和气相平行流的在高温高压下合成尿素的反应装置，包括在其中互相间隔地叠置且支承多个带孔的竖直筒状壳体，以及至少一个形成于每一板的外边缘和壳体的内壁之间的孔，该方法的特征在于：包括这样的步骤，即，用挡板阻塞相应于至少两相邻板的孔，并在上述相邻板上分别形成用于液流的相互偏置的开口。
在一优选实施例中，本发明的方法的特征在于：该方法还包括这样的步骤，即至少在相邻板中的一个上设置相互并排的多个带孔区域和来带孔区域。
最好，上述并排设置的带孔区域和未带孔区域被设成：阻塞上述相邻带孔板中的一个板上的预定区域已有孔。
作为一种变化，该方法还包括这样的步骤，即，至少在壳体中设置一个带有多个并列的带孔区域和未带孔区域的带孔板。
本发明的特征、优点将由下面的非限定性实施例并参照附图进行说明。
下面的描述虽然仅涉及高温高压下的尿素的合成，但可以理解，该装置可利用于其它类型的两相反应，如尿素水解反应。
图的简介说明
图1是传统的二相反应装置的纵向剖视图，该装置特别用于高温高压下尿素的合成。
图2是沿图1中A-A的反应装置的横向剖面图。
图3是特别用于高温高压下尿素合成传统的两相反应装置的纵向剖视图。
图4是沿图3中B-B的反应装置的横向剖视图。
图5根据本发明的特别是用于高温高压下尿素合成的两相反应装置的纵向剖视图。图5也表示根据本发明的另一方面的改造方法来改造图1、图3所示的反应装置的纵向剖视图。
图6是沿图5中C-C的本发明的反应装置的横向剖视图。图6也表示沿图5中的C-C的改造了的图1的反应装置的横向剖视图。
图7表示改造了的图3的反应装置的沿图5中C-C的横向剖视图。
图8沿图5中C-C的根据本发明的另一变化实施例的横向剖视图。图5也表示改造了的图1的反应装置的沿图5中C-C的横向剖视图。
图9表示改造了的图3所示反应装置的沿图5中C-C的横向剖视图。
参照图1-4，标号1表示特别是应用于高温(180℃～220℃)、高压(100-300bar)的尿素合成的反应装置的整体。
反应装置1包括一竖直的管形壳体2，该壳体2位于其端部的分别用于流入冷的、再循环的反应物及流出反应产品的喷嘴3、4，所说的反应物包括氨及CO2。反应物以液相和气相的形式通过反应装置1。
图3所示的这种类型的反应装置一般设有两独立的流出喷嘴(未图示)，用于分别地流出液相和气相。
在壳体中的靠近喷嘴3位置设有导流板5，用于导流流入反应装置1中的反应物。
6a～6e表示多个相互间隔叠置的水平带孔板。板6a～6e分别具有都以标号7表示的多个孔，这些孔具有预定的尺寸如3～12mm。
一般来说，带孔板沿反应装置的有效高度H分布，具有以大量的小直径气泡的形式分布气相以增大氨和CO2的物流、热交换表面。
在图1所示的例中，带孔板6a～6e完全横跨壳体2的截面地沿水平方向延伸。
在图3所示的例中，上述的带孔板6a～6e具有小于壳体2的内经的直径，以在每一板6a～6e的外缘8和壳体2的内壁9之间形成一环形的孔10。
图3所示的带孔板6a～6e还设有沿板的整个外缘8向下延伸的柱110。
在图1中，箭头F表示反应物穿过带孔板6a～6e的流路。液态相和气态相在反应装置1中的特性类似具有活塞流特征的反应装置，这是由于液相和气相不能同时穿过孔7，而是交替地强迫它穿过孔7。
图3中，箭头Fg和Fl分别表示气相和液相在反应装置中的流路。
在图5中，表示出了根据本发明的用于高温、高压下尿素合成的整个反应装置。
在该图中，反应装置1的各个和图1～4中所示的反应装置中的结构、功能相同部分均以相同标号表示，且下面将不再赘述。
对于图5中所示的反应装置的至少两相邻带孔板6a～6e，分别形成了互相偏置的用于液体流动的开口12a～12e，这样便以箭头F1所示的形式形成了“之”字形的理想液相流路。
带孔板6a～6e以传统的方法支承于壳体中，并实际上和内壁9大致相粘接，仅留有几毫米的间隙以防止钝化腐蚀。每一用于流体流动的开口12a～12e最好依次由沿径向相对于开口12a～12e相对的部位形成，所述用于液流的开口12a～12e形成于相邻的板6a～6e。
在一优选的实施例中，开口12a～12e大致具有图6所示的圆缺形状。此外，用于液流的开口可以由一个或多个大致为多边形、圆形、或椭圆形的孔构成。
沿图5中箭头Fg所示的竖直路径在壳体2中流动的气相通过孔7后被分散成大量的小气泡b，这些气泡横穿由相邻带孔板形成的液体流路，并在此与之混合。
在这种方式下，可以增大反应物间的紧密接触，从而在优化反应装置的生产能力、减少尿素生产厂的能量消耗的同时，得到较高的转化量。
特别是在用于液流的开口12a～12e的截面积为壳体2的截面积的1～10％时尤其如此。
根据本发明的未图示的一实施例，相应于相邻带孔板6a～6e的用于液流的开口12a～12e可交替地形成在壳体的纵向轴线附近以及带孔板外缘8和壳体内壁9之间。
在后一种情况下，可以得到液相的径向离心/向心运动。
图5还表示了根据本发明的另一个方面的改造方法，来分别改造图1及图3而得到的特别适用于高温高压下尿素合成的反应装置。
根据本发明第一实施例的方法，图1中所示的反应装置这样来改造，通过分别在至少相邻的两带孔板6a～6e上形成互相偏置的用于液流的开口12a～12e，以设置液相的如图5箭头Fl所示的之字形理想液流路径。
参照图6，每个用于液流的开口(12a～12e)最好通过切除壳体内壁和带孔板外缘8之间的圆周部分来形成。
根据本发明实施例2的方法，图3所示的反应装置以下述方法来改造：即，至少两相邻环形孔10部分地由挡板13阻塞，分别形成用于液流的相互偏置的开口12a～12e，以形成理想的如上述的之字形流路。
该实施例特别适用于具有足够宽度的环形孔10，以使未被挡板13阻塞的孔10成为用于液体流动的开口12a～12e。
在该情况下，所述的孔10的足够宽度至少为4cm。
如图7所示，挡板13最好具有多个由标号14表示的孔，相应于相邻板6a～6e，这可以增加气相通过的表面积。
挡板13可以已知的传统方式支承于带孔板6a～6e和壳体2之间的壳体2中。
通过上述改造方法实现的用于液流的孔12a～12e最好位于相邻板6a～6e的径向相对的区域。
当孔10的宽度小于4cm时，最好实施本发明的第三实施例的方法，即称之为图3所示反应装置的现场改造方法，即，首先将相应于至少两相邻的带孔板6a～6e的环形孔10由挡板13阻塞，然后形成相互偏置的用于液流的开口12a～12e，以在壳体中形成理想的之字形流相流路。
根据本发明，可以以较少的投资即可增大反应转化量及产品生产能力，同时还可减少尿素厂能量消耗。
最好图6、7中的带孔板6a～6e的外缘8和图7中挡板13的外缘15设有一公知类型的向下延伸的柱11。柱11和带孔板6a～6e、可选地和挡板13一起形成一气体收集室16，以利于气相穿过孔7，和可选择地通过孔14连续流动。
很显然，由于设有柱11，也利于液相在用于液流的开口12a～12e之间的理想之字形流路中流动。
根据合成反应装置的尺寸，对于本领域的普通技术人员来说很容易确定柱11的优选高度，一般而言，柱11的高度是100～300mm。
根据本发明的一特别优选的实施例，在至少两相邻的带孔板中，如6b-6c，下部带孔板6被分割成带孔的区域17，该带孔区域之间夹着未带孔区域18，如图8所示。
带孔区域17和未带孔区域18在相邻于液流开口12c的边缘19和相邻于上述壳体2的内壁9的另一相对侧边缘20之间延伸。
在这种方式下，在反应装置中流动的液相和气相被自然地分成多种可加快、加大相间的紧密混合的交叉流，从而提高了合成产品的产量。
这种交叉流是由于设置了未带孔区域18和它所夹着的带孔区域17，其中，液相沿未带孔区域18流动，而气相穿过带孔区域17。
为了便于液相通过最外侧区域，与上述最外侧区域相邻的区域在边缘19附近被沿长度方向作成倒角形式，如图8中的标号21所示。
为了取得最优化的混合，带孔区域17和未带孔区域18基本上直线性地适配于带孔板6c，并相互平行且具有相同的宽度。
即使是根据本发明的改造方法，也可以很便利地得到带孔板6a～6c的分割，即分割成带孔区域17和未带孔区域18，这种改造方法包括下述的步骤，即至少在一个相邻的带孔板上，如6c上，设置多个并排的带孔区域17和未带孔区域18，如图8、9所示。
最好这样来设置并列的带孔区域17和未带孔区域18，即通过有选择地阻塞板6c上已有的孔。
根据本发明的一个改造方法的变化，它可以包括在壳体中设置一包括并列设置的带孔区域17和一未带孔区域的带孔板6c。
这样得到的带孔区域17和未带孔区域18具有和上述的根据本发明的实施例反应装置的特征相同的结构和功能。
根据图5所示的尿素合成反应装置1，可很方便地实现用于增加已有的此种类型反应装置的反应转化物和生产能力，所述已有装置的气相和液相是平行流动的，反应装置包括一竖直的筒形壳体，其中设置了多互相间隔地重叠的水平带孔板，且相应于每一带孔板至少形成一用于以下述方式使液体流动的开口。
首先，使液相从壳体底部向上沿由开口形成的之字形流路流动。
然后，使气相沿形成于带孔板之间的实质上为直线气体流路的路径在壳体2中从下向上流动，上述的路径和液体流路相交。
最后，沿横向流动的液体和气体流路路径，在带孔间使液相和气相连续混合。
以这种方式，可以增大气、液相紧密接触，并改善气体和液体之间的物流、热交换系数。
根据本发明的用于两相反应的反应装置可以很方便地适应于即使是高温高压下的尿素水解。
实际上，本发明的特殊结构特征可以用于将在水溶液中的液相中的尿素除去，其方法是，改变工艺参数如压力、温度、驻留时间、及使用适当的分离剂。
这可以通过下述方法实现，使液相在图5所示的反应装置1中大致沿之字形液流路径自下向上流动并同时通过气相中的分离剂水解包含于液相中的尿素，所述的气相比如是水蒸气，水蒸气沿形成于带孔板6a～6e之间的大致为直线性路径从下向上流动，并与液相流路相交。
在这种方式下，在气相(分离剂)沿上述气体流路及横向液流路径流动时，在带孔板6a～6e之间产生了液相(包含尿素的溶液)和气相的连续混合，以增大二者之间的紧密接触，增大物流、热交换系数，从而便于尿素水解反应。
下面的举例对根据本发明的反应装置或根据本发明的改造方法所得到的反应转化物和现有技术的比较，该例仅是说明性的而非限定性的。
例1
在尿素生产工厂，对本发明的反应装置或由本发明的方法改造的反应装置所生成的反应转化物，和图1、2所示的现有技术作了对比。
两反应装置具有下述的尺寸：
-壳体的内径：2.3m
-有效高度：35.0mm
工作条件
-压力：  155ata
-温度：  190℃
-摩尔比：NH3/CO2：3.3
         H2O/CO2：0.6
传统的反应装置包括10个沿反应装置有效高度分布的带孔板，且板在整个壳体的内截面上延伸。
根据本发明的反应装置，相应的带孔板形成了如图5、6所示的用于液流的开口，开口面积为壳体截面积的5％。沿每一带孔板的外缘设置了一向下延伸的、具有高度200mm的柱。
通过发表于“Chemical Reactor Engineering”Vol.47，No.9/11，6/8，1992上的由M.Dente.et al.所著的“Gas-Liguid Reactor in the systhesisof urea”中的静态动力学模型，确定了在流出反应装置的尿素中的CO2的转化物(以摩尔％计)。
其反应物如下：
-传统的反应装置：60.0％
-根据本发明的反应装置：63％
根据本发明，上述的转化物增长了3个百分点，这在尿素合成领域是很重要的结论，因为与传统的技术相比，这就减少了7-9％的未反应产品的再循环，从而导致合成反应装置的生产能力的很大提高，以及尿素生产厂的能量消耗的降低。

Claims (32)

1.一种用于高温高压下尿素的合成的反应装置，其中在反应装置中发生气相和液相的平行流，该反应装置包括：
一大致为圆筒形的竖直外壳(2)；
多个沿水平延伸且互相间隔地重叠的带孔板(6a～6e)；
形成于相应的每一个带孔板(6a～6e)的用于液流的至少一个开口(12a～12e)；
其特征在于：形成于对应的至少两相邻带孔板(6a～6e)的用于液流的开口(12a～12e)是互相偏置，上述至少两相邻带孔板(6a～6e)包括一沿上述板(6a-6e)的外边缘向下延伸的柱(11)，并具有用于液流的开口(12a～12e)。
2.如权利要求1所述的反应装置，其特征在于：至少上述相邻带孔板(6a～6e)中的一个被分割成相互并列的多个带孔区域(17)和不带孔区域(18)。
3.如权利要求2所述的反应装置，其特征在于：上述带孔区域(17)和未带孔区域(18)在邻接于上述用于液流的开口(12a～12e)的边缘和邻接于上述壳体(2)的内壁(9)的相对边缘之间延伸于至少一个带孔板(6a～6e)上。
4.如权利要求2所述的反应装置，其特征在于：上述带孔区域(17)和未带孔的区域是直线性的且互相平行。
5.如权利要求4所述的反应装置，其特征在于：上述带孔区域(17)和未带孔区域(18)具有相同的宽度。
6.如权利要求3所述的反应装置，其特征在于：相邻于至少一个带孔板(6a～6e)的最外侧带孔区域(17)或不带孔区域(18)的带孔区域或不带孔区域(18)在其靠近边缘(19)的一端形成倒角，上述的边缘(19)毗邻于用于液流的开口(12a～12e)。
7.如权利要求1所述的反应装置，其特征在于：上述用于液流的开口(12a～12e)由相邻板(6a～6e)的径向相反部分构成。
8.如权利要求1所述的反应装置，其特征在于：用于液流的开口(12a～12e)具有大致圆缺的形状。
9.如权利要求1所述的反应装置，其特征在于：相应于相邻带孔板(6a～6e)的用于液流的开口(12a～12e)分别交替地形成于壳体(2)的纵轴附近和上述带孔板的外边缘(8)和壳体(2)的内壁(9)之间。
10.如权利要求1所述的反应装置，其特征在于：上述用于液流的开口的截面积是壳体横截面积的1～10％。
11.如权利要求10所述的反应装置，其特征在于：用液流的开口(12a～12e)的横截面积是壳体(2)的横截面积的大约5％。
12.一种现场改造用于在高温高压下合成尿素的反应装置的方法，在反应装置中发生液相和气相平行流，该反应装置包括：在其中互相间隔地叠置且支承多个带孔板的竖直筒状壳体(2)，上述带孔板在壳体(2)的整个横截面积上沿水平延伸，其特征在于：包括这样的步骤，即在至少两个相邻的带孔板(6a～6e)中分别形成相互偏置的用于液流的开口(12a～12e)。
13.一种现场改造用于在高温高压下合成尿素的反应装置的方法，在反应装置中发生液相和气相平行流，该反应装置包括在其中互相间隔地叠置且支承多个带孔的竖直筒状壳体(2)，以及至少一个形成于每一板(6a～6e)的外边缘(8)和壳体(2)的内壁之间的孔(10)，该方法的特征在于：它包括这样的步骤，即，通过挡板(13)部分地阻塞相应于相邻带孔板(6a～6e)形成的孔(10)，由挡板(13)形成互相偏置的用于液流的开口(12a～12e)。
14.一种现场改造用于在高温高压下合成尿素的反应装置的方法，在该反应装置中发生液相和气相平行流，该反应装置包括在其中互相间隔地叠置且支承多个带孔的竖直筒状壳体(2)，以及至少一个形成于每一板(6a～6e)的外边缘(8)和壳体(2)的内壁之间的孔(10)，该方法的特征在于：包括这样的步骤，即，用挡板(13)阻塞相应于至少两相邻板(6a～6e)的孔(10)，并在上述相邻板(6a～6e)上分别形成用于液流的相互偏置的开口(12a～12e)。
15.如权利要求12、13或14所述的方法，其特征在于：该方法还包括这样的步骤，即至少在相邻板中的一个上设置相互并排的多个带孔区域(17)和未带孔区域(18)。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于：上述并排设置的带孔区域(17)和未带孔区域(18)被设成：阻塞上述相邻带孔板(6a～6e)中的一个板上的预定区域的已有孔。
17.如权利要求12、13或14所述的方法，其特征在于：还包括这样的步骤，即，至少在壳体(2)中设置一个带有多个并列的带孔区域(17)和未带孔区域(18)的带孔板(6a～6e)。
18.如权利要求16所述的方法，其特征在于：上述带孔区域(17)和未带孔区域(18)在邻接于上述用于液流的开口(12a～12e)的边缘和邻接于上述壳体(2)的内壁(9)的相对边缘之间延伸于至少一个带孔板(6a～6e)上。
19.如权利要求16所述的方法，其特征在于：上述带孔区域(17)和未带孔的区域是直线性的且互相平行。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于：上述带孔区域(17)和未带孔区域(18)具有相同的宽度。
21.如权利要求18所述的方法，其特征在于：相邻于至少一个带孔板(6a～6e)的最外侧带孔区域(17)或不带孔区域(18)的带孔区域(17)或不带孔区域(18)在其靠近边缘(19)的一端形成倒角，上述的边缘(19)毗邻于用于液流的开口(12a～12e)。
22.如权利要求12或14所述的方法，其特征在于：上述用于液流的开口(12a～12e)由相邻板(6a～6e)的径向相反部分构成。
23.如权利要求12所述的方法，其特征在于：至少两相邻的带孔板(6a～6e)包括沿上述板(6a～6e)的外边缘向下延伸的柱(11)，并具有用于液流的开口。
24.根据权利要求12或14所述的方法，其特征在于：上述用于液流的开口(12a～12e)是通过分别切除至少两个相邻的带孔板(6a～6e)上的一圆弧部分而形成的。
25.如权利要求13所述的方法，其特征在于：上述用于液流的开口(12a～12e)是由挡板(13)在上述相邻板(6a～6e)的径向相反区域上形成的。
26.如权利要求13所述的方法，其特征在于：沿上述外边缘(8、15)为至少两相邻板(6a～6e)和上述挡板(13)分别设置向下延伸的柱(11)。
27.如权利要求14所述的方法，其特征在于：沿上述挡板的外边缘(8)和上述用于液流的开口(12a～12e)为至少两个相邻板(6a～6e)设置向下延伸的柱(11)。
28.如权利要求17所述的方法，其特征在于：上述带孔区域(17)和未带孔区域(18)在邻接于上述用于液流的开口(12a～12e)的边缘和邻接于上述壳体(2)的内壁(9)的相对边缘之间延伸于至少一个带孔板(6a～6e)上。
29.如权利要求17所述的方法，其特征在于：上述带孔区域(17)和未带孔的区域是直线性的且互相平行。
30.一种增加用于在高温高压下合成尿素的反应装置的反应物转化量和生产能力的方法，在该反应装置中发生液相和气相平行流，该反应装置包括在其中互相间隔地叠置且支承多个带孔的竖直筒状壳体(2)，以及至少一个形成于每一板(6a～6e)上的用于液流的开口(12a～12e)，其特征在于该方法包括步骤：
-使上述尿素液相在壳体(2)中沿形成于上述用于开口(12a～12c)之间的液体流路自下而上地流动；
-使上述气相沿形成于上述带孔板(6a～6e)之间的大致为直线的气体流路自下而上地流动，其中的气体流路和液体流路正交；
-在带孔板(6a～6e)之间沿上述正交的主体和液体流路使气相和液相连续地混合，以增大二者之间的紧密接触并增大物质、热量的交换系数。
31.用于将尿素从溶液中的液相中由一种反应装置来分离出来的方法，该反应装置用于在高温高压下尿素水解，在反应装置中发生液相和气相平行流，该反应装置包括在其中互相间隔地叠置且支承多个带孔的竖直筒状壳体(2)，以及至少一个形成于每一板(6a～6e)的外边缘(8)和壳体(2)的内壁之间的孔(10)，其特征在于该方法包括步骤：
-使上述含尿素液相在壳体(2)中沿形成于上述用于开口(12a～12c)之间的液体流路自下而上地流动；
-使分离剂气相沿形成于上述带孔板(6a～6e)之间的大致为直线的气体流路自下而上地流动，其中的气体流路和液体流路正交；
-在带孔板(6a～6e)之间沿上述正交的主体和液体流路使气相和液相连续地混合，以增大二者之间的紧密接触并增大物质、热量的交换系数，从而利于尿素水解。
32.如权利要求31的方法，其特征在于：包含于气相中的上述分离剂包括高温高压下的蒸气。
CNB951930117A 1994-05-11 1995-02-15 用于高温高压下合成尿素的反应装置 Expired - Lifetime CN1173775C (zh)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH01471/94-2 1994-05-11
CH01471/942 1994-05-11
CH147194 1994-05-11
CH390494 1994-12-23
CH03904/946 1994-12-23
CH03904/94-6 1994-12-23

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1147772A CN1147772A (zh) 1997-04-16
CN1173775C true CN1173775C (zh) 2004-11-03

Family

ID=25687749

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB951930117A Expired - Lifetime CN1173775C (zh) 1994-05-11 1995-02-15 用于高温高压下合成尿素的反应装置

Country Status (15)

Country Link
US (4) US5888460A (zh)
EP (1) EP0787036B1 (zh)
CN (1) CN1173775C (zh)
AU (1) AU1757495A (zh)
BR (1) BR9507629A (zh)
CA (1) CA2141886E (zh)
DE (2) DE787036T1 (zh)
EG (1) EG21452A (zh)
HR (1) HRP950091A2 (zh)
MY (1) MY111823A (zh)
RO (1) RO118699B1 (zh)
RU (1) RU2142334C1 (zh)
SA (1) SA95150595B1 (zh)
UA (1) UA32448C2 (zh)
WO (1) WO1995031278A1 (zh)

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
CA2146070C (en) * 1995-03-15 2002-01-29 Kees Jonckers Improved reactor for the synthesis of urea
US6029956A (en) * 1998-02-06 2000-02-29 Foster Wheeler Usa Corporation Predominantly liquid filled vapor-liquid chemical reactor
NL1008573C2 (nl) * 1998-03-12 1999-09-14 Dsm Nv Inrichting voor het uitvoeren van gas/vloeistof contact.
US6451268B1 (en) * 1999-04-16 2002-09-17 Minerals Technologies Inc. Method and apparatus for continuous gas liquid reactions
CN1167486C (zh) 1999-06-03 2004-09-22 株式会社日本触媒 用于含有易堵塞性物质的有机化合物的精制塔及精制法
JP4514901B2 (ja) * 1999-06-03 2010-07-28 株式会社日本触媒 （メタ）アクリル酸等の精製方法
EP1195194B1 (en) * 2000-10-09 2006-02-01 Urea Casale S.A. Improved apparatus for carbamate decomposition and ammonia and carbon dioxide stripping from urea solutions
EP1241161A1 (en) * 2001-03-16 2002-09-18 Urea Casale S.A. Method for the production of urea
EP1291078A3 (de) * 2001-09-10 2004-01-28 Bayer Ag Rohrreaktor zur adiabatischen Nitrierung
FR2830775B1 (fr) * 2001-10-12 2004-08-27 Rhodia Polyamide Intermediates Reacteur pour reaction d'oxydation d'un liquide avec un gaz
JP3924150B2 (ja) * 2001-10-26 2007-06-06 三菱重工業株式会社 ガス燃焼処理方法およびその装置
DE102005050284A1 (de) * 2005-10-20 2007-05-10 Basf Ag Verteilervorrichtung für ein Gas-Flüssigphasengemisch für Apparate
DE102005050283A1 (de) * 2005-10-20 2007-04-26 Basf Ag Verteilervorrichtung für ein Gas-Flüssigphasengemisch für Apparate
US8584212B1 (en) 2007-11-15 2013-11-12 Salesforce.Com, Inc. On-demand service security system and method for managing a risk of access as a condition of permitting access to the on-demand service
US8875259B2 (en) 2007-11-15 2014-10-28 Salesforce.Com, Inc. On-demand service security system and method for managing a risk of access as a condition of permitting access to the on-demand service
FR2975921A1 (fr) * 2011-05-30 2012-12-07 Rhodia Poliamida E Especialidades Ltda Reacteur chimique industriel pour la production en continu d'alkylate d'alkyle
ITMI20111299A1 (it) 2011-07-12 2013-01-13 Saipem Spa Piatto di reattore per la produzione di urea, e reattore e processo di produzione di urea
EP2602245A1 (en) 2011-12-05 2013-06-12 Urea Casale SA A process for synthesis of urea and a related arrangement for a reaction section of a urea plant
RU2497567C1 (ru) 2012-06-06 2013-11-10 ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "СИБУР Холдинг" Газожидкостный реактор
US9968895B1 (en) * 2015-09-22 2018-05-15 James Dartez Submersible aerator
CN117295712A (zh) * 2021-04-28 2023-12-26 斯塔米卡邦有限公司 具有内部静态混合器的化学反应器
GB202215396D0 (en) * 2022-10-18 2022-11-30 Hadfield Clive Improved Gas to Liquid Contact Apparatus

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2848493A (en) * 1955-06-27 1958-08-19 Allied Chem Process for synthesis of urea
CA932652A (en) * 1968-10-26 1973-08-28 B. Nazzer Don Tower vapour feed system
US3922147A (en) * 1974-04-05 1975-11-25 Lummus Co Hydrolysis reactor
US4051206A (en) * 1976-05-10 1977-09-27 Uop Inc. Sieve-type fractionation trays
US4341640A (en) * 1976-09-27 1982-07-27 Standard Oil Company Urea hydrolysis
SU1124992A1 (ru) * 1977-12-26 1984-11-23 Предприятие П/Я А-3605 Массообменный аппарат
NL8201652A (nl) * 1982-04-21 1983-11-16 Unie Van Kunstmestfab Bv Werkwijze voor de bereiding van ureum.
ATE134994T1 (de) * 1990-10-05 1996-03-15 Urea Casale Sa Verfahren zur herstellung von harnstoff mit unterschiedlichen leistungen sowie die implementierung in existierenden anlagen
EP0487935A1 (en) * 1990-11-26 1992-06-03 Urea Casale S.A. Process and high-yield reactors for the synthesis of urea
ATE159245T1 (de) * 1991-01-15 1997-11-15 Urea Casale Sa Verfahren und vorrichtung zur verbesserung der ausbeute und herstellungspotential von harnstoffreaktoren
US5223238A (en) * 1992-01-16 1993-06-29 The M. W. Kellogg Company Method for treating ammonia and urea condensates
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

Also Published As

Publication number Publication date
US6120740A (en) 2000-09-19
CA2141886C (en) 1997-01-28
US6444180B1 (en) 2002-09-03
DE69502627T2 (de) 1999-01-21
UA32448C2 (uk) 2000-12-15
CA2141886E (en) 1999-10-12
SA95150595B1 (ar) 2006-08-23
HRP950091A2 (en) 1996-12-31
EP0787036B1 (en) 1998-05-20
US5888460A (en) 1999-03-30
DE787036T1 (de) 1997-11-20
RO118699B1 (ro) 2003-09-30
DE69502627D1 (de) 1998-06-25
EG21452A (en) 2001-10-31
CN1147772A (zh) 1997-04-16
EP0787036A1 (en) 1997-08-06
US6175040B1 (en) 2001-01-16
BR9507629A (pt) 1997-09-23
AU1757495A (en) 1995-12-05
CA2141886A1 (en) 1995-03-06
WO1995031278A1 (en) 1995-11-23
MY111823A (en) 2001-01-31
RU2142334C1 (ru) 1999-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1173775C (zh) 用于高温高压下合成尿素的反应装置
CN1188208C (zh) 旋转式细微气泡发生装置
US5605400A (en) Mixing element and method of producing the same
CN86106673A (zh) 曝气装置及应用该装置进行有氧的生物处理的方法
CN1323352A (zh) 混合系统
CN1217234A (zh) 液体喷射装置和液体喷射方法
CN1627985A (zh) 扩散器/乳化器
CN1081939C (zh) 用于气－液接触的气体分散管及其进行气－液接触的方法和装置
CN1284615C (zh) 移动式颗粒床装置
US10865459B2 (en) Reactor for gas-liquid mass transfer
CN1142409A (zh) 含亚硫酸气废气的脱硫方法
CN1838984A (zh) 用于净化流体的方法和静态混合器
WO2016169493A1 (zh) 一种水增氧装置
CN1082386C (zh) 甲醛的多相放热合成的方法和反应器
CN1196662C (zh) 1，1，2－三氯乙烷的制备方法及装置
CN1096289C (zh) 从含尿素水溶液的液相中脱除尿素、氨和二氧化碳的水解反应器
CN1079696C (zh) 尿素合成反应器原位现代化方法及尿素合成反应器
CN1109798A (zh) 就地改造多相放热合成反应器、特别是凯洛格型反应器的方法
CN2848349Y (zh) 一种改进的管式反应器
CN1015167B (zh) 低能耗的深井曝气废水处理装置
CN1179801C (zh) 净化装置及含水分垃圾处理机
CN201593047U (zh) 液体连续撞击流多相反应和耗氧发酵技术装备
CN102133517A (zh) 液体连续撞击流多相反应和耗氧发酵技术装备
CN1086510A (zh) 适用于甲酸甲酯合成的反应器结构
WO2002085798A1 (en) Process and plant of the ubr formation for wastewater treatment

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CX01 Expiry of patent term

Expiration termination date: 20150215

Granted publication date: 20041103