CN202021042U - 尿素合成塔中的塔盘结构 - Google Patents

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Abstract

一种尿素合成塔中的塔盘结构，包括有径向安装于合成塔(1)内腔中的塔盘(2)，在塔盘(2)上分布有通气孔(22)，所述塔盘(2)的一端设置有缺口(23)，在位于缺口(23)边缘向下设置有隔板(21)，在位于缺口(23)正下方设置有挡板(3)，且上下两块塔盘(2)的缺口(23)俯视投影为相互错开一个角度。本实用新型的优点能使液体物料不断改变流动方向，实现表面更新，更好的与气相进行传质传热；同时，由于物料沿径向反复折流流动，与轴流式塔盘相比，延长了物料的流程长度和反应时间，改变气体和液体的流动状态，增加了气液接触机会，进一步提高了二氧化碳向液体的扩散与混合程度，减少了“塔壁效应”，大大降低了纵向返混，这种结构可以将二氧化碳转化率提高2-3％。

Description

尿素合成塔中的塔盘结构
技术领域
本实用新型涉及一种尿素合成塔内件技术领域，尤其指一种尿素合成塔中的塔盘结构。
背景技术
在尿素生产装置中，尿素合成塔(以下简称尿塔)是尿素生产的关键设备，其作用就是使氨和二氧化碳在一定的温度和压力下反应合成为尿素，其反应为可逆反应，二氧化碳转化率一般为60-67％，未生成尿素的二氧化碳和氨经过分解、吸收等过程，以甲铵液的形式回收回来，返回尿塔重复利用，分解吸收过程将耗用一定的蒸汽、冷却水和电力。因此，尿塔生产效率(转化率)的高低，不仅直接影响整个尿素装置的生产负荷，而且关系到水、电、汽的消耗，对尿素产品成本带来较大影响。据测算，尿塔转化率每提高1％，其后的分解吸收系统负荷可降低10％。出于增产节能的考虑，我国从上世纪90年代开始，先后开发出了一些不同结构的尿素合成塔塔盘，这些塔盘的主要作用是扩大气液两相传质面积，加快反应热的扩散速度，减少物料返混，均衡尿塔内各段温度，提高反应速度，从而突破了原传统的尿塔转化率概念，使尿塔在较高负荷时，转化率能保持较高的水平。但这些塔盘基本上都属于轴流式塔盘，物料在尿素合成塔内沿轴向流动，由塔底逐渐上升至塔顶而出塔，塔盘与塔壁间留有一定间隙，这种流动方式会不可避免带来塔壁的滞流问题，仍然会出现一定程度的物料返混，而且塔径越大，这种滞流效应越大，同时，由于这种流动方式流程短，物料反应时间短，反应不够充分，导致二氧化碳转化率受到一定限制。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种尿素合成塔中的塔盘结构，该塔盘结构能使尿素合成塔内液体物料不断改变流动方向，延长物料的流程长度和反应时间，改变气体和液体的流动状态，增加气液接触机会，提高二氧化碳向液体的扩散与混合程度，从而减少了塔壁效应和降低纵向返混。
本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：本尿素合成塔中的塔盘结构，包括有径向安装于合成塔内腔中的塔盘，在塔盘上分布有通气孔，其特征在于：所述塔盘的一端设置有宽度为塔盘直径的三分之一至六分之一的缺口，在位于缺口边缘向下设置有高度为100～300mm的隔板，在位于缺口正下方设置有形状与缺口形状相适配的挡板，该挡板的宽度比缺口的宽度宽50～100mm，所述挡板的上表面与隔板底边之间的高度为200～400mm，且上下两块塔盘的缺口俯视投影为相互错开一个角度。
作为改进，所述缺口可优选为弓形缺口，所述挡板为弓形挡板，且弓形缺口与弓形挡板为上下对应适配在一起。
再改进，所述隔板可设计呈长方形，该隔板的顶部长边与塔盘的缺口边缘通过焊接连接在一起，或者所述隔板与塔盘为一次制作而成的整体结构。
再改进，所述挡板与合成塔内腔中的内壁通过焊接连接在一起。
再改进，所述上下两块塔盘的缺口俯视投影为相互错开一个角度的度数可优选为180度。
再改进，所述上下两块塔盘的缺口俯视投影为相互错开一个角度的度数可为120度，所述塔盘以上中下三块塔盘为一组，每组上中下三个塔盘的三个缺口俯视投影位于投影面的三等分位置。
再改进，所述通气孔的直径为3～20mm。
再改进，所述通气孔分布于塔盘直径的二分之一至五分之四的盘面上。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于塔盘的一端开有缺口，缺口宽度为塔盘直径的三分之一至六分之一，缺口边缘向下装有一个高度为100～300mm的隔板，由于隔板的作用，在塔盘的下方可以形成一个气室，同时在塔盘的盘面上分布有通气孔，为防止气体从缺口处通过，在缺口下方设置一个挡板，挡板的宽度大于弓形缺口的宽度50～100mm，由于气室的作用，气体从盘面上的通气孔中通过，而液体则从缺口处通过，且上下两块塔盘的缺口投影面错开一个角度，这种结构能使液体物料不断改变流动方向，实现表面更新，更好地与气相进行传质传热；同时，由于物料沿径向反复折流流动，与轴流式塔盘相比，本结构延长了物料的流程长度和反应时间，改变气体和液体的流动状态，增加了气液接触机会，进一步提高了二氧化碳向液体的扩散与混合程度，减少了“塔壁效应”，大大降低了纵向返混，这种结构可以将二氧化碳转化率提高2-3％。
附图说明
图1为本实用新型实施例的结构剖视图；
图2是图1中沿A-A线的剖视图；
图3是图1中沿B-B线的剖视图；
图4是图1中I部的放大图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。
如图1至图4所示，本实施例的一种尿素合成塔中的塔盘结构，包括有径向安装于合成塔1内腔中的塔盘2、挡板3，在塔盘2上分布有通气孔22。所述通气孔22的直径为3～20mm，通气孔22分布于塔盘2直径的二分之一至五分之四的盘面上。在塔盘2的一端设置有宽度d为塔盘2直径的三分之一至六分之一的缺口23，该缺口23呈弓形的缺口，在位于缺口23边缘向下设置有高度P为100～300mm的隔板21，该隔板21呈长方形，该隔板21的顶部长边与塔盘2的缺口23边缘通过焊接连接在一起，或者所述隔板21与塔盘2为一次制作而成的整体结构。在位于缺口23正下方设置有形状与缺口23形状相适配的挡板3，挡板3与合成塔1内腔中的内壁11通过焊接相连接，当然也可以采用别的连接方式，具体可按设计而定。挡板3呈弓形的挡板，弓形的缺口与弓形的挡板为上下对应适配在一起。该挡板3的宽度S比缺口23的宽度m宽50～100mm，即S-d＝m，所述挡板3的上表面与隔板21底边之间的高度h为200～400mm，且上下两块塔盘2的缺口23俯视投影为相互错开一个角度，本实施例的错开的角度为180度。当然上述错开的角度也可以为120度，塔盘2以上中下三块塔盘2为一组，每组上中下三个塔盘2的三个缺口俯视投影位于投影面的三等分位置。
以下对本实用新型作进一步说明；
例一、某厂尿素装置年生产能力为150kt，尿素合成塔直径1400mm，容积31m3，内置径流式塔盘12层，板间距1.5米，相邻三块塔盘呈120°分布，尿素合成塔生产强度为15t/m3，物料分别从合成塔底的a\b\c三个进口进入，然后在顶底压力差的作用下向上流动，依次经过各层塔盘，最后部分氨和二氧化碳反应生成尿素后，物料由顶部出口e流出。塔底温度167℃，塔顶温度190℃，转化率为67％，而同样是1400mm尿素合成塔，内置12层轴流式塔盘，在相同生产强度和工艺条件下，其二氧化碳转化率为65％，因此，改造成径流式塔盘后，其转化率提高了2％。
例二、某厂尿素装置设计生产能力为年产200kt，尿素合成塔直径1800mm，容积51m3，塔高21米，内置径流式塔盘12层，板间距1.5米，相邻两块塔盘呈180°分布，尿素合成塔生产强度为14.7t/m3，物料分别从合成塔底的a\b\c三个进口进入，然后在顶底压力差的作用下向上流动，依次经过各层塔盘，最后部分氨和二氧化碳反应生成尿素后，物料由顶部出口e流出。塔底温度167℃，塔顶温度190-191℃，转化率为68％，与同类安装轴流式塔盘的尿素合成塔相比，其转化率提高了3％。

Claims (8)

1.一种尿素合成塔中的塔盘结构，包括有径向安装于合成塔(1)内腔中的塔盘(2)，在塔盘(2)上分布有通气孔(22)，其特征在于：所述塔盘(2)的一端设置有宽度(d)为塔盘(2)直径的三分之一至六分之一的缺口(23)，在位于缺口(23)边缘向下设置有高度(P)为100～300mm的隔板(21)，在位于缺口(23)正下方设置有形状与缺口(23)形状相适配的挡板(3)，该挡板(3)的宽度(S)比缺口(23)的宽度(m)宽50～100mm，所述挡板(3)的上表面与隔板(21)底边之间的高度(h)为200～400mm，且上下两块塔盘(2)的缺口(23)俯视投影为相互错开一个角度。
2.根据权利要求1所述的塔盘结构，其特征在于：所述缺口(23)为弓形缺口，所述挡板(3)为弓形挡板，且弓形缺口与弓形挡板为上下对应适配在一起。
3.根据权利要求1所述的塔盘结构，其特征在于：所述隔板(21)呈长方形，该隔板(21)的顶部长边与塔盘(2)的缺口(23)边缘通过焊接连接在一起，或者所述隔板(21)与塔盘(2)为一次制作而成的整体结构。
4.根据权利要求1至3中任一所述的塔盘结构，其特征在于：所述挡板(3)与合成塔(1)内腔中的内壁(11)通过焊接连接在一起。
5.根据权利要求1至3中任一所述的塔盘结构，其特征在于：所述上下两块塔盘(2)的缺口(23)俯视投影为相互错开一个角度的度数为180度。
6.根据权利要求1至3中任一所述的塔盘结构，其特征在于：所述上下两块塔盘(2)的缺口(23)俯视投影为相互错开一个角度的度数为120度，所述塔盘以上中下三块塔盘(2)为一组，每组上中下三个塔盘(2)的三个缺口俯视投影位于投影面的三等分位置。
7.根据权利要求1至3中任一所述的塔盘结构，其特征在于：所述通气孔(22)的直径为3～20mm。
8.根据权利要求1至3中任一所述的塔盘结构，其特征在于：所述通气孔(22)分布于塔盘(2)直径的二分之一至五分之四的盘面上。
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