RU2195364C1

RU2195364C1 - Packing of vertical direct-flow reactor

Info

Publication number: RU2195364C1
Application number: RU2001124874/12A
Authority: RU
Inventors: С.В. Жестков; В.М. Косырев
Original assignee: Жестков Сергей Васильевич; Косырев Владимир Михайлович
Priority date: 2001-09-12
Filing date: 2001-09-12
Publication date: 2002-12-27

Abstract

FIELD: chemical equipment designed for conduction of process in gas-liquid media, particularly, reactor internal devices. SUBSTANCE: reactor packing includes perforated partitions and contact devices plugged from below and secured with their upper ends to horizontal supporting grate. Contact device consists of vertical lowering and lifting members. Lowering members are plugged from atop and with inlet holes for liquid and gas on side surface of their upper part. Lifting members have holes on supporting grate for outlet of gas-liquid mixture. Contact devices have form of linear units formed by equal number of lowering and lifting members. Members are formed by vertical plate secured to supporting grate and corrugated walls tightly connected to grate. Corrugations are vertically located and their tops are symmetrical to vertical plate whose lower part is provided with perforations communicating lowering and lifting members. which are alternating in each linear unit. Corrugations may be sinusoidal, trapezoidal, zigzag, etc with ratio of corrugation height to their spacing within 1/2 and 1/5. Ratio of contact device height to corrugation height shall be equal to 10-150. Technical result of invention consists in simplification of manufacture and assembly of packing due to use as workpieces of perforated partitions and contact devices only in the form of flat and corrugated sheets of metal rolled stock. EFFECT: higher efficiency of operation. 3 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к внутренним устройствам химических реакторов для проведения процессов в газожидкостной среде и может быть использовано, например, для синтеза карбамида (мочевины) из аммиака и диоксида углерода при повышенных температурах и давлениях. The invention relates to internal devices of chemical reactors for carrying out processes in a gas-liquid medium and can be used, for example, for the synthesis of urea (urea) from ammonia and carbon dioxide at elevated temperatures and pressures.

Известен реактор для проведения процессов в газожидкостной среде, конкретно для синтеза карбамида, представляющий собой вертикальный футерованный сосуд высокого давления со штуцерами ввода и вывода реагентов (Кучерявый В. И. , Лебедев В.В. Синтез и применение карбамида. - М.: Химия, 1970, с. 316, рис. 237). Внутреннее устройство реактора ограничивается двумя перфорированными перегородками, так что реактор фактически можно считать полым аппаратом. A known reactor for carrying out processes in a gas-liquid medium, specifically for the synthesis of urea, which is a vertical lined pressure vessel with fittings for input and output of reagents (Kucheryavy V.I., Lebedev V.V. Synthesis and use of urea. - M .: Chemistry, 1970, p. 316, fig. 237). The internal structure of the reactor is limited by two perforated partitions, so that the reactor can actually be considered a hollow apparatus.

Недостатком этого аппарата является низкая эффективность. Как установлено в процессе эксплуатации, такие аппараты работают в мало интенсивном режиме, близком к идеальному смешению. При этом удовлетворительную степень превращения диоксида углерода в карбамид Х (~65%) можно обеспечить лишь при низкой удельной производительности П (порядка 300-400 кг/м³•ч). При попытках увеличения значений П до 650-700 кг/м³•ч величина Х снижается до 57-58%, что обусловливает резкое увеличение масштаба рецикла и, как следствие, недопустимое ухудшение технико-экономических показателей.The disadvantage of this device is its low efficiency. As established during operation, such devices operate in a low-intensity mode, close to perfect mixing. At the same time, a satisfactory degree of conversion of carbon dioxide to urea X (~ 65%) can be achieved only with a low specific productivity P (of the order of 300-400 kg / m ³ • h). When trying to increase the P values to 650-700 kg / m ³ • h, the X value decreases to 57-58%, which leads to a sharp increase in the scale of the recycle and, as a result, an unacceptable deterioration of technical and economic indicators.

Известны насадки вертикальных реакторов для проведения процессов в газожидкостной среде, конкретно для синтеза карбамида, содержащие горизонтальные перфорированные перегородки, размещенные по высоте аппарата, позволяющие повысить эффективность смешения жидких и газообразных реагентов между соседними перегородками, обеспечить снижение продольного перемешивания в реакторе и некоторое приближение общей структуры потоков в аппарате к режиму идеального вытеснения (авторские свидетельства СССР 808122, кл. В 01 J 19/00, опубл. 1981 и 1088779, кл. В 01 J 10/00, 19/00, опубл. 1984). Реакторам, которые оборудованы этими насадками, присуща недостаточно высокая эффективность протекания проводимого в них процесса синтеза и относительно низкая удельная производительность из-за недостаточно совершенного распределения газовой фазы по сечению реактора. Known nozzles of vertical reactors for carrying out processes in a gas-liquid medium, specifically for the synthesis of urea, containing horizontal perforated partitions placed along the height of the apparatus, which increase the efficiency of mixing liquid and gaseous reagents between adjacent partitions, provide a decrease in longitudinal mixing in the reactor and some approximation of the overall flow structure in the apparatus to the regime of ideal displacement (copyright certificates of the USSR 808122, class B 01 J 19/00, publ. 1981 and 1088779, class B 01 J 10 / 00, 19/00, publ. 1984). The reactors that are equipped with these nozzles are characterized by insufficiently high efficiency of the synthesis process carried out in them and relatively low specific productivity due to insufficiently perfect distribution of the gas phase over the reactor cross section.

Известна насадка вертикального реактора для проведения процессов в газожидкостной среде. Данная насадка впервые использована в реакторе синтеза карбамида. Насадка включает горизонтальные перфорированные перегородки и трубчатые контактные устройства, закрепленные своими верхними концами в опорной решетке. Контактное устройство состоит из вертикальных трубчатых элементов круглого сечения: опускного и подъемного, которые соединены между собой в нижней части U-образным трубчатым элементом, выполненным из трубы того же диаметра. Параллельные оси опускного и подъемного элементов размещены на расстоянии двух диаметров трубы или более (предпочтительно от двух до шести). Отношение высоты контактного элемента к диаметру трубы находится в пределах от 40 до 150. Опускной элемент заглушен заглушкой, нижний торец которой размещен ниже нижней плоскости опорной решетки (патент РФ 2168355, кл. В 01 J 10/00, опубл. 2001). Испытания насадки в промышленных условиях показали ее достаточно высокую эффективность. Вместе с тем, недостатком известной насадки является сложность размещения трубчатых контактных элементов, особенно при большом их числе. Сложность размещения трубчатых контактных элементов заставляет использовать контактные элементы разной длины и высоты, что при определенных технологических режимах отрицательно сказывается на равномерности работы из-за различий в гидравлическом сопротивлении элементов. С аналогичными проблемами приходится сталкиваться в стандартных теплообменниках с U-образными трубами (см. учебник "Машины и аппараты химических производств". И. И. Поникаров, О.А.Перелыгин, В.Н.Доронин, М.Г.Гайнуллин. - М.: Машиностроение, 1989, с. 13-15). Кроме того, для изготовления известной насадки требуется большое количество весьма дорогого и дефицитного трубного проката. Known nozzle of a vertical reactor for carrying out processes in a gas-liquid medium. This nozzle was first used in a carbamide synthesis reactor. The nozzle includes horizontal perforated partitions and tubular contact devices secured by their upper ends to the support grid. The contact device consists of vertical tubular elements of circular cross section: lowering and lifting, which are interconnected in the lower part by a U-shaped tubular element made of a pipe of the same diameter. The parallel axes of the lowering and lifting elements are placed at a distance of two pipe diameters or more (preferably from two to six). The ratio of the height of the contact element to the diameter of the pipe is in the range from 40 to 150. The lowering element is plugged with a plug, the lower end of which is located below the lower plane of the support grid (RF patent 2168355, CL 01 J 10/00, publ. 2001). Tests of the nozzle under industrial conditions have shown its rather high efficiency. However, a disadvantage of the known nozzle is the difficulty of placing tubular contact elements, especially with a large number of them. The complexity of the placement of tubular contact elements makes it necessary to use contact elements of different lengths and heights, which under certain technological conditions adversely affects the uniformity of work due to differences in the hydraulic resistance of the elements. Similar problems have to be encountered in standard heat exchangers with U-shaped pipes (see the textbook “Machines and Devices of Chemical Production.” I. I. Ponikarov, O. A. Perelygin, V. N. Doronin, M. G. Gainullin. - M .: Engineering, 1989, p. 13-15). In addition, the manufacture of the known nozzle requires a large number of very expensive and scarce pipe products.

Наиболее близкой к предложенной по совокупности существенных признаков и достигаемому эффекту является известная насадка вертикального прямоточного реактора, содержащая горизонтальные перфорированные перегородки и контактные устройства, заглушенные снизу, каждое из которых состоит из закрепленных своими верхними концами в горизонтальной опорной решетке вертикальных опускных и подъемных элементов, причем опускной элемент выполнен заглушенным и сверху с входными отверстиями для жидкости и газа на боковой поверхности его верхней части, а подъемный элемент имеет отверстие на опорной решетке для выхода газожидкостной смеси. Каждое контактное устройство представляет собой трубу, разделенную на опускной и подъемный элементы внутренней вертикальной пластиной, которая в верхней части вплотную примыкает к опорной решетке, а в нижней части не достигает нижнего заглушенного конца трубы (патент РФ 2114691, кл. В 01 J 10/00, опубл. 1998 - прототип). The closest to the proposed combination of essential features and the achieved effect is the known nozzle of a vertical straight-through reactor containing horizontal perforated partitions and contact devices, muffled from below, each of which consists of vertical lowering and lifting elements fixed with their upper ends in the horizontal support grid, and lowering the element is muffled and top with inlets for liquid and gas on the side surface of its upper h STI and the lifting element has a hole on the support grid for a gas-liquid mixture outlet. Each contact device is a pipe, divided into lowering and lifting elements by an internal vertical plate, which in the upper part is adjacent to the support grid, and in the lower part does not reach the lower muffled end of the pipe (RF patent 2114691, class B 01 J 10/00 , publ. 1998 - prototype).

Конструкция известной насадки направлена на приближение макроскопической структуры потоков в реакторе в целом к режиму идеального вытеснения (особенно в нижней части реактора) и на повышение удельной производительности реактора. Благодаря установке вертикальных контактных устройств, состоящих из опускного и подъемного элементов, в зоне их установки исключается поперечное и продольное перемешивание реакционной среды. The design of the known nozzle is aimed at approximating the macroscopic structure of the flows in the reactor as a whole to the ideal displacement regime (especially in the lower part of the reactor) and at increasing the specific productivity of the reactor. Thanks to the installation of vertical contact devices consisting of a lowering and lifting elements, transverse and longitudinal mixing of the reaction medium is eliminated in the area of their installation.

Кроме того, благодаря созданию газовой подушки под опорной решеткой (в зоне входа реагентов в контактные устройства) в нижней части реактора обеспечивается более равномерное распределение газовой фазы по сечению реактора. In addition, due to the creation of a gas cushion under the support grid (in the zone of reagent entry into the contact devices) in the lower part of the reactor, a more uniform distribution of the gas phase over the reactor cross section is ensured.

Недостатком известной насадки является относительная сложность конструкции, изготовления и сборки контактных устройств и, как следствие, ее дороговизна. Вариант выполнения контактных элементов из трубы предусматривает изготовление узких длинных пластин, ширина которых должна быть точно равна внутреннему диаметру труб, и размещение этих пластин внутри труб без зазоров по краям, что уже представляет трудность, кроме того, трубный прокат значительно дороже и дефицитнее листового. Вариант выполнения контактных элементов из заготовок S-образного сечения с последующей сваркой продольных швов требует повышенного объема сварочных работ. Кроме того, конструкция контактных устройств обусловливает их недостаточную жесткость и возможность возникновения резонанса. Для исключения этого отрицательного явления требуются дополнительные усиливающие элементы, усложняющие конструкцию насадки. A disadvantage of the known nozzle is the relative complexity of the design, manufacture and assembly of contact devices and, as a consequence, its high cost. An embodiment of the contact elements from the pipe involves the manufacture of narrow long plates, the width of which must be exactly equal to the inner diameter of the pipes, and the placement of these plates inside the pipes without gaps at the edges, which is already difficult, in addition, pipe rolling is much more expensive and scarce than sheet metal. An embodiment of contact elements from S-shaped workpieces with subsequent welding of longitudinal seams requires an increased amount of welding work. In addition, the design of contact devices determines their lack of rigidity and the possibility of resonance. To eliminate this negative phenomenon, additional reinforcing elements are required that complicate the design of the nozzle.

Описанные недостатки устраняются предлагаемым решением. The described disadvantages are eliminated by the proposed solution.

Решаемая задача - совершенствование конструкции насадки вертикального прямоточного реактора и ее удешевление. The problem to be solved is the improvement of the design of the nozzle of a vertical direct-flow reactor and its cheapening.

Технический результат предложенной конструкции заключается в упрощении изготовления и сборки контактных устройств и насадки в целом благодаря упрощению конструкции контактного устройства, с использованием в качестве заготовок контактного устройства плоских и гофрированных листов металла. The technical result of the proposed design is to simplify the manufacture and assembly of contact devices and nozzles in general by simplifying the design of the contact device using flat and corrugated metal sheets as contact device blanks.

Этот технический результат достигается тем, что в насадке вертикального прямоточного реактора, содержащей горизонтальные перфорированные перегородки и контактные устройства, заглушенные снизу, каждое из которых состоит из закрепленных своими верхними концами в опорной решетке вертикальных опускных и подъемных элементов, причем опускные элементы выполнены заглушенными и сверху с входными отверстиями для жидкости и газа на боковой поверхности их верхней части, а подъемные элементы имеют отверстия на опорной решетке для выхода газожидкостной смеси, контактные устройства имеют форму линейных блоков, образованных равным количеством опускных и подъемных элементов, которые выполнены закрепленными к опорной решетке вертикальной пластиной и плотно соединенными с ней по обе стороны гофрированными стенками, при этом гофры размещены вертикально, вершины гофр расположены симметрично относительно вертикальной пластины, а пластина в нижней части снабжена перфорацией, сообщающей опускные и подъемные элементы. This technical result is achieved in that in the nozzle of a vertical straight-through reactor containing horizontal perforated baffles and contact devices, muffled from below, each of which consists of vertical lowering and lifting elements fixed with their upper ends in the support grid, and the lowering elements are made muffled and from above with liquid and gas inlets on the side surface of their upper part, and the lifting elements have openings on the support grid for the exit of gas of the bone mixture, the contact devices are in the form of linear blocks formed by an equal number of lowering and lifting elements, which are made by a vertical plate fixed to the support grid and corrugated walls tightly connected to it on both sides, the corrugations are placed vertically, the corrugation vertices are symmetrically relative to the vertical plate and the plate in the lower part is provided with perforation, communicating the lowering and lifting elements.

Технический результат достигается также тем, что в каждом линейном блоке опускные и подъемные элементы размещены с чередованием их через один гофр, отношение высоты гофра к шагу гофр находится в пределах от 1/2 до 1/5, а отношение высоты контактного устройства к высоте гофра находится в пределах от 30 до 150. The technical result is also achieved by the fact that in each linear block the lowering and lifting elements are placed alternating through one corrugation, the ratio of the height of the corrugation to the step of the corrugations is in the range from 1/2 to 1/5, and the ratio of the height of the contact device to the height of the corrugation is ranging from 30 to 150.

Выполнение контактных устройств в виде линейных блоков, образованных равным количеством опускных и подъемных элементов, которые выполнены закрепленными к опорной решетке вертикальной пластиной и плотно соединенными с нею по обе стороны гофрированными стенками, при этом гофры размещены вертикально, вершины гофр расположены симметрично относительно вертикальной пластины, а пластина в нижней части снабжена перфорацией, сообщающей опускные и подъемные элементы, позволяет отказаться от использования для выполнения контактных устройств насадки весьма дорогого и дефицитного трубного проката. The implementation of contact devices in the form of linear blocks formed by an equal number of lowering and lifting elements, which are made fastened to the support grid by a vertical plate and corrugated walls tightly connected to it on both sides, the corrugations are placed vertically, the corrugation vertices are symmetrically relative to the vertical plate, and the plate in the lower part is equipped with perforation, which informs the lowering and lifting elements, allows you to refuse to use for the implementation of contact devices nozzles of a very expensive and scarce pipe rental.

Размещение опускных и подъемных элементов линейного блока с чередованием обеспечивает более равномерное прохождение газовых и жидких реагентов по сечению реактора. The placement of the lowering and lifting elements of the linear block with alternation provides a more uniform passage of gas and liquid reagents over the cross section of the reactor.

Выполнение гофр с отношением их высоты к шагу в пределах от 1/2 до 1/5 также способствует достижению технического результата. При отношении более 1/2 ухудшается технологичность изготовления насадки. При отношении менее 1/5 уменьшается проходное сечение насадки, либо резко увеличивается количество линейных блоков, что также ухудшает технологичность изготовления насадки. The implementation of the corrugations with the ratio of their height to step in the range from 1/2 to 1/5 also contributes to the achievement of the technical result. With a ratio of more than 1/2, the manufacturability of the nozzle deteriorates. When the ratio is less than 1/5, the nozzle cross-section decreases, or the number of linear blocks sharply increases, which also affects the manufacturability of the nozzle.

При осуществлении изобретения предпочтительно, чтобы отношение высоты контактного устройства к высоте гофр находилось в пределах от 30 до 150. При отношении менее 30 ухудшается стабильность обеспечения гидродинамического режима в реакторе. При отношении более 150 существенно возрастает гидравлическое сопротивление контактного устройства. When carrying out the invention, it is preferable that the ratio of the height of the contact device to the height of the corrugations be in the range from 30 to 150. With a ratio of less than 30, the stability of the hydrodynamic regime in the reactor is impaired. With a ratio of more than 150, the hydraulic resistance of the contact device increases significantly.

Предлагаемая конструкция насадки иллюстрируется чертежами, представленными на фиг. 1, 2, 3, 4, 5. На фиг.1 показан продольный разрез вертикального реактора с установленной в нем насадкой, на фиг.2 - конструкция контактных устройств в виде линейных блоков и их размещение на опорной решетке (разрез А-А с фиг.1). The proposed nozzle design is illustrated by the drawings shown in FIG. 1, 2, 3, 4, 5. FIG. 1 shows a longitudinal section of a vertical reactor with a nozzle installed in it, FIG. 2 shows the construction of contact devices in the form of linear blocks and their placement on a support grid (section AA from FIG. .1).

На фиг. 3 - продольный разрез контактного устройства и его крепления к опорной решетке (узел Б с фиг.1). In FIG. 3 is a longitudinal section through a contact device and its attachment to a support grid (assembly B of FIG. 1).

На фиг. 4 - поперечный разрез контактного устройства в виде линейного блока (разрез В-В с фиг.1). In FIG. 4 is a cross-sectional view of a contact device in the form of a linear block (section BB of FIG. 1).

На фиг. 5 - нижняя часть вертикальной пластины с перфорацией (вид Г с фиг.3). In FIG. 5 - the lower part of the vertical plate with perforation (view G from figure 3).

В соответствии с фиг.1, 2, 3, 4 и 5 реактор, где размещается насадка, содержит вертикальный корпус 1 с крышкой 2, штуцера 3, 4 и 5 для ввода реагентов и штуцер 6 для вывода продуктов синтеза. Насадка реактора состоит из горизонтальных перфорированных перегородок 7, 8 и 9 (количество перегородок и расстояние между ними могут быть различными) и контактных устройств 10, имеющих форму линейных блоков. Каждое устройство 10 состоит из равного числа опускных 11 и подъемных 12 элементов. В каждом контактном устройстве 10 опускные 11 и подъемные 12 элементы размещены с чередованием. Элементы 11, 12 образованы закрепленными к опорной решетке 13 вертикальной пластиной 14 и плотно соединенными с ними гофрированными стенками 15 и 16. Гофры размещены вертикально. Опускные и подъемные каналы контактных устройств образованы вогнутой поверхностью гофр и вертикальной поверхностью (см. фиг.4). Вершины гофр расположены симметрично относительно вертикальной пластины 14. Контактные устройства 10 снизу заглушены горизонтальной пластиной 17, прикрепленной к гофрированным стенкам 15 и 16. Пластина 14 в нижней части снабжена перфорацией 18, сообщающей опускные 11 и подъемные 12 элементы. На боковой стенке опускного элемента 11 под опорной решеткой 13 раздельно расположены входные отверстия для газовой фазы 19 и для жидкой фазы 20. Входные отверстия для газовой фазы 19 расположены выше входных отверстий для жидкой фазы 20. Верхний конец опускного элемента 11 выполнен заглушенным. Выходное отверстие 21 подъемного элемента 12 расположено на опорной решетке 13. Гофрированные стенки 15 и 16 (см. фиг.4) плотно поджаты к вертикальной пластине 14 стяжкой 22 (например, болт с гайкой или электрозаклепка). Опорная решетка 13 установлена в корпусе реактора горизонтально. К опорной решетке 13 верхней кромкой закреплена вертикальная обечайка 23, размещенная соосно корпусу реактора. Высота обечайки перекрывает входные отверстия 19 и 20. Гофры стенок 15 и 16, образующие опускные и подъемные элементы, могут иметь различную форму, а именно синусоидальную, трапециевидную, зигзагообразную, прямоугольную и т. п. При этом отношение высоты гофры к шагу гофр должно находится в пределах от 1/2 до 1/5. Высота контактного устройства должна быть такой, что ее отношение к высоте гофра находится в пределах от 30 до 150. In accordance with figures 1, 2, 3, 4 and 5, the reactor where the nozzle is located comprises a vertical casing 1 with a cover 2, nozzles 3, 4 and 5 for introducing reagents and a nozzle 6 for withdrawing synthesis products. The reactor nozzle consists of horizontal perforated partitions 7, 8 and 9 (the number of partitions and the distance between them may be different) and contact devices 10, in the form of linear blocks. Each device 10 consists of an equal number of lowering 11 and lifting 12 elements. In each contact device 10, the lowering 11 and lifting 12 elements are placed alternately. Elements 11, 12 are formed by a vertical plate 14 fixed to the support grid 13 and corrugated walls 15 and 16 tightly connected to them. The corrugations are placed vertically. The lowering and lifting channels of the contact devices are formed by a concave surface of the corrugations and a vertical surface (see figure 4). The corrugation vertices are located symmetrically with respect to the vertical plate 14. The contact devices 10 are muffled from below by a horizontal plate 17 attached to the corrugated walls 15 and 16. The plate 14 in the lower part is provided with a perforation 18, which communicates the lowering 11 and lifting 12 elements. On the side wall of the lowering element 11 under the support grid 13, the inlet openings for the gas phase 19 and for the liquid phase 20 are separately located. The inlet openings for the gas phase 19 are located above the inlet openings for the liquid phase 20. The upper end of the lowering element 11 is muffled. The outlet 21 of the lifting element 12 is located on the support grid 13. The corrugated walls 15 and 16 (see FIG. 4) are tightly pressed against the vertical plate 14 by a coupler 22 (for example, a bolt with a nut or an electric rivet). The support grid 13 is mounted horizontally in the reactor vessel. A vertical shell 23 is fixed to the support lattice 13 with the upper edge and is placed coaxially with the reactor vessel. The height of the shell overlaps the inlet openings 19 and 20. The corrugations of the walls 15 and 16, forming the lowering and lifting elements, can have various shapes, namely sinusoidal, trapezoidal, zigzag, rectangular, etc. In this case, the ratio of the height of the corrugation to the step of the corrugations should be ranging from 1/2 to 1/5. The height of the contact device must be such that its relation to the height of the corrugation is in the range from 30 to 150.

Благодаря выполнению контактных устройств в виде линейных блоков, объединяющих ряд опускных и подъемных элементов, они отличаются повышенной прочностью, жесткостью и надежностью. Гофрированные стенки могут выполняться из сравнительно тонкого листового металла (в 2-3 раза тоньше толщины труб в насадке - прототипе. Due to the implementation of contact devices in the form of linear blocks, combining a number of lowering and lifting elements, they are characterized by increased strength, rigidity and reliability. Corrugated walls can be made of relatively thin sheet metal (2-3 times thinner than the thickness of the pipes in the nozzle - the prototype.

Реактор, оборудованный предложенной насадкой, работает следующим образом. Исходные жидкие и газообразные реагенты (в случае синтеза карбамида - аммиак, диоксид углерода и раствор углеаммонийных солей) вводят в реактор через штуцера 3, 4, 5. Для их смешения и распределения по сечению аппарата предназначена перфорированная перегородка 7. Пройдя перегородку 7, газожидкостная смесь попадает в пространство, заполненное вертикальными контактными устройствами 10. Газовая фаза при опережающем движении вверх образует под опорной решеткой 13 газовую подушку. Благодаря этому газ равномерно распределяется между всеми контактными элементами. Газовая и жидкая фазы раздельно через входные отверстия 19 и 20 соответственно поступают в опускной элемент 11, где контактируют в условиях нисходящего прямотока фаз. A reactor equipped with the proposed nozzle operates as follows. The initial liquid and gaseous reagents (in the case of urea synthesis - ammonia, carbon dioxide and a solution of carbon ammonium salts) are introduced into the reactor through fittings 3, 4, 5. For their mixing and distribution over the cross section of the apparatus, a perforated partition is designed 7. After passing through the partition 7, a gas-liquid mixture enters a space filled with vertical contact devices 10. The gas phase, when advancing upstream, forms a gas cushion under the support grid 13. Due to this, the gas is evenly distributed between all contact elements. The gas and liquid phases separately through the inlet openings 19 and 20, respectively, enter the lowering element 11, where they are contacted in the conditions of a downward flow of phases.

В нижней части контактного элемента газ и жидкость меняют направление движения, проходят через перфорацию 18, где поток перераспределяется по сечению и попадает в подъемный элемент 12. Здесь контактирование происходит уже в условиях восходящего прямотока фаз. Газ и жидкость отводятся из контактного элемента через отверстие 21. Взаимодействие продолжается в пространстве над опорной решеткой 13 и далее в зоне, где установлены перфорированные перегородки 8 и 9. Таким образом, реакционный процесс протекает в объеме реактора, заполненном насадкой в виде перфорированных перегородок и контактных элементов с опускными и подъемными элементами. Продукты реакции отводят через штуцер 6. In the lower part of the contact element, the gas and liquid change the direction of movement, pass through the perforation 18, where the flow is redistributed over the cross section and enters the lifting element 12. Here, contacting occurs already under conditions of an upward flow of phases. Gas and liquid are discharged from the contact element through the hole 21. The interaction continues in the space above the support grid 13 and further in the area where the perforated partitions 8 and 9 are installed. Thus, the reaction process proceeds in the reactor volume filled with a nozzle in the form of perforated partitions and contact elements with lowering and lifting elements. The reaction products divert through the nozzle 6.

Изготовление опытной модели предложенной насадки реактора синтеза карбамида показало, что ее металлоемкость не выше металлоемкости известной насадки, при этом основные технологические показатели (удельная производительность П, степень превращения диоксида углерода в карбамид X) не уступают показателям известной насадки. Вместе с тем, благодаря использованию для контактных устройств только листового проката затраты на изготовление контактных устройств и сборку предложенной насадки меньше на 25-30%. The production of the experimental model of the proposed nozzle of the urea synthesis reactor showed that its metal consumption is not higher than the metal consumption of the known nozzle, while the main technological indicators (specific productivity P, the degree of conversion of carbon dioxide to urea X) are not inferior to the indicators of the known nozzle. However, due to the use of sheet metal for contact devices, the cost of manufacturing contact devices and assembling the proposed nozzle is 25-30% less.

Claims

1. The nozzle of a vertical straight-through reactor containing horizontal perforated baffles and contact devices, muffled from below, each of which consists of vertical lowering and lifting elements fixed with their upper ends in the horizontal support grid, and the lowering elements are muffled and top with liquid inlets and gas on the side surface of their upper part, and the lifting elements have openings on the support grid for the exit of the gas-liquid mixture, characterized in that the contact devices are in the form of linear blocks containing an equal number of lowering and lifting elements, which are formed by a vertical plate fixed to the support grid and corrugated walls tightly connected to it on both sides, while the corrugations are arranged vertically and the corrugation vertices are symmetrically relative to the vertical plate, equipped with perforations in the lower part, communicating the lowering and lifting elements, the lowering and lifting elements are placed alternating them through one corrugation.

2. The nozzle of a vertical straight-through reactor according to claim 1, characterized in that the ratio of the height of the corrugations to the step of the corrugations is in the range from 1/2 to 1/5.

3. The nozzle of a vertical straight-through reactor according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that the ratio of the height of the contact device to the height of the corrugation is in the range from 30 to 150.