一種尿素合成塔中的組合式塔盤的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種尿素合成塔中的部件，特別是關于一種尿素合成塔中的組合式塔盤。
【背景技術】
[0002]在尿素生產(chǎn)裝置中，尿素合成塔是尿素生產(chǎn)的關鍵設備，其主要作用是使0)2和NH3在高溫、高壓的條件下，通過化學反應生成尿素和甲銨溶液。尿素生產(chǎn)裝置采于斯納姆氨汽提工藝，設計要求尿素合成塔中CO2的轉(zhuǎn)化率達到62%。現(xiàn)有技術中尿素合成塔常采用單一塔盤型式，即10層篩板塔盤，每層塔盤上開設有500個直徑為8mm的孔。這種采用單一塔盤型式的尿素合成塔自1996年12月尿素合成塔投產(chǎn)以來，無法完全解決傳熱與傳質(zhì)、物料停留時間的分布，造成CO2的轉(zhuǎn)化率一直偏低，在58%?59%之間，達不到設計要求。同時塔盤材質(zhì)選用316LN尿素級不銹鋼，無法有效解決腐蝕和沖刷問題，多年的使用造成塔盤Π型支耳腐蝕失效，塔盤上部分孔徑由原來的8_增大到22_，使得CO2轉(zhuǎn)化率降低為55%左右，從而使得系統(tǒng)汽耗、氨耗等大幅度增加。目前合成塔中的篩板塔盤已到服役后期，腐蝕速率加快，對尿素合成塔的安全運行構(gòu)成威脅。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種能夠提高防腐性能和尿素生成率的尿素合成塔中的組合式塔盤。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術方案:一種尿素合成塔中的組合式塔盤，其特征在于:它包括軸向設置在所述合成塔內(nèi)腔中的10層篩板塔盤和若干層徑流式塔盤，所述合成塔上部的內(nèi)壁上沿軸向間隔均勻設置10層支撐裝置，所述篩板塔盤固定設置在所述支撐裝置上，若干層所述徑流式塔盤沿軸向間隔均勻設置在所述篩板塔盤下方。
[0005]每層所述支撐裝置均包括4?6個T型支耳。
[0006]所述篩板塔盤、徑流式塔盤和支撐裝置均采用725LN不銹鋼制成。
[0007]各層所述支撐裝置之間的垂直距離設置為2.5m，各層所述徑流式塔盤之間的垂直距離設置為1.5m。
[0008]所述徑流式塔盤的層數(shù)設置為3層。
[0009]每層所述徑流式塔盤均包括一塔板，兩相鄰所述塔板為水平旋轉(zhuǎn)180°交替設置，所述合成塔的內(nèi)壁與所述塔板之間形成缺口，所述塔板在近所述缺口端設有凸起，所述凸起的頂部和遠所述缺口的側(cè)壁上設有孔。
[0010]所述缺口的寬度設置為160mm。
[0011]所述凸起采用η型。
[0012]所述凸起的跨度為100mm，所述凸起的高度為350mm ;所述孔的直徑為1mm0
[0013]從所述合成塔底部向上，每層所述徑流式塔盤上開設所述孔的個數(shù)分別為1404、1098 和 900。
[0014]本發(fā)明由于采取以上技術方案，其具有以下優(yōu)點:1、本發(fā)明由于在合成塔內(nèi)腔中的采用10層篩板塔盤和若干層徑流式塔盤組合的形式，篩板塔盤由包括4?6個T型支耳的支撐裝置支撐，篩板塔盤、徑流式塔盤和支撐裝置均采用725LN不銹鋼制成，因此，本發(fā)明能夠有效提高設備的防腐性能。2、本發(fā)明由于采用10層篩板塔盤和若干層徑流式塔盤的組合形式替代單一塔盤型式，能夠增強設備內(nèi)介質(zhì)的傳熱與傳質(zhì)，提高物料通過塔盤時的混合程度，降低返混，并使物料的流動速度在塔盤徑向的分布更加均勻，改善物料停留時間分布，延長合成尿素的反應時間；因此本發(fā)明能夠提高尿素生成率。3、本發(fā)明由于采用3層徑流式塔盤使氨、二氧化碳、甲銨液混合更加充分，氣液兩相接觸得以進一步加大，加快甲銨的合成；物料的密度加大、體積進一步減小、流速下降，有利于篩板塔盤的氣液均勻分布，物料在塔內(nèi)停留時間變長；因此本發(fā)明能夠提高CO2轉(zhuǎn)化率，有利于尿素的合成。4、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、制造工藝簡單、安裝維護方便、制造成本相對低廉?；谝陨蟽?yōu)點，本發(fā)明可以廣泛應用于尿素生產(chǎn)中。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明尿素合成塔中的組合式塔盤的結(jié)構(gòu)示意圖；其中，L表示氣相，g表示液相。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細的描述。
[0017]如圖1所示，本發(fā)明尿素合成塔中的組合式塔盤包括軸向設置在合成塔I內(nèi)腔中的10層篩板塔盤2和若干層徑流式塔盤3。其中，合成塔I上部的內(nèi)壁上沿軸向間隔均勻設置10層支撐裝置4，每層支撐裝置4均包括4?6個T型支耳。篩板塔盤2固定設置在支撐裝置4上。若干層徑流式塔盤3沿軸向間隔均勻設置在篩板塔盤2下方。
[0018]上述實施例中，為有效解決塔盤的腐蝕問題，篩板塔盤2、徑流式塔盤3和支撐裝置4均采用725LN不銹鋼制成。
[0019]上述實施例中，各層支撐裝置4之間的垂直距離設置為2.5m。
[0020]上述實施例中，各層徑流式塔盤3之間的垂直距離設置為1.5m。
[0021 ] 上述實施例中，徑流式塔盤3的層數(shù)可以設置為3層。
[0022]上述實施例中，每層徑流式塔盤3均包括一塔板31，兩相鄰塔板31為水平旋轉(zhuǎn)180°交替設置。合成塔I的內(nèi)壁與塔板31之間形成缺口 32，塔板31在近缺口 32端設有凸起33，凸起33的頂部和遠缺口 32的側(cè)壁上設有孔34。
[0023]上述實施例中，缺口 32的面積可以根據(jù)液體的流速和流量來確定，液體通過缺口32的速度保持在0.04m/s?1.5m/s。缺口 32的寬度可以設置為160mm。
[0024]上述實施例中，凸起33采用η型。
[0025]上述實施例中，凸起33的跨度為100mm，凸起33的高度為350mm ;孔34的直徑為1mm0
[0026]上述實施例中，孔34的直徑和數(shù)量可以根據(jù)氣流速度和氣體流量來確定，氣體流經(jīng)孔34的速度保持在0.5m/s?lOm/s。從合成塔I底部向上，第一層徑流式塔盤3上開設1404個孔34，第二層徑流式塔盤3上開設1098個孔34，第三層徑流式塔盤3上開設900個孔34。
[0027]本發(fā)明尿素合成塔中的組合式塔盤的工作過程為:首先，氨、二氧化碳、甲銨等物料從合成塔I底部的進口進入合成塔I中。其次，在合成塔I頂部與底部之間壓力差的作用下，流體在徑流式塔盤3中沿徑向流動；其中，氣相流體通過徑流式塔盤3上的孔34進入下一層塔板31，液相流體通過塔板31與合成塔I內(nèi)壁之間形成的缺口 32進入下一層塔板31。由于流體沿著徑流式塔盤3反復折流流動，因此氣、液相流體能夠充分接觸，從而增加物料分布時間。流體離開徑流式塔盤3后，相對平穩(wěn)的氣、液相混合流體沿篩板塔盤2軸向流動；其中，氣相流體通過篩板塔盤2上的氣相分布孔進入下一層篩板塔盤2，液相流體通過篩板塔盤2與合成塔I內(nèi)壁之間的間隙進入下一層篩板塔盤2，從而減少流體的返混，進一步提尚—氧化碳的轉(zhuǎn)化率。
[0028]上述各實施例僅用于說明本發(fā)明，其中各部件的結(jié)構(gòu)和連接方式等都是可以有所變化的，凡是在本發(fā)明技術方案的基礎上進行的等同變換和改進，均不應排除在本發(fā)明的保護范圍之外。
【主權(quán)項】
1.一種尿素合成塔中的組合式塔盤，其特征在于:它包括軸向設置在所述合成塔內(nèi)腔中的10層篩板塔盤和若干層徑流式塔盤，所述合成塔上部的內(nèi)壁上沿軸向間隔均勻設置10層支撐裝置，所述篩板塔盤固定設置在所述支撐裝置上，若干層所述徑流式塔盤沿軸向間隔均勻設置在所述篩板塔盤下方。
2.如權(quán)利要求1所述的一種尿素合成塔中的組合式塔盤，其特征在于:每層所述支撐裝置均包括4?6個T型支耳。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種尿素合成塔中的組合式塔盤，其特征在于:所述篩板塔盤、徑流式塔盤和支撐裝置均采用725LN不銹鋼制成。
4.如權(quán)利要求1或2所述的一種尿素合成塔中的組合式塔盤，其特征在于:各層所述支撐裝置之間的垂直距離設置為2.5m，各層所述徑流式塔盤之間的垂直距離設置為1.5m。
5.如權(quán)利要求1所述的一種尿素合成塔中的組合式塔盤，其特征在于:所述徑流式塔盤的層數(shù)設置為3層。
6.如權(quán)利要求5所述的一種尿素合成塔中的組合式塔盤，其特征在于:每層所述徑流式塔盤均包括一塔板，兩相鄰所述塔板為水平旋轉(zhuǎn)180°交替設置，所述合成塔的內(nèi)壁與所述塔板之間形成缺口，所述塔板在近所述缺口端設有凸起，所述凸起的頂部和遠所述缺口的側(cè)壁上設有孔。
7.如權(quán)利要求6所述的一種尿素合成塔中的組合式塔盤，其特征在于:所述缺口的寬度設置為160mm。
8.如權(quán)利要求6或7所述的一種尿素合成塔中的組合式塔盤，其特征在于:所述凸起采用η型。
9.如權(quán)利要求6或7所述的一種尿素合成塔中的組合式塔盤，其特征在于:所述凸起的跨度為100mm，所述凸起的高度為350mm ;所述孔的直徑為1mm0
10.如權(quán)利要求6或7所述的一種尿素合成塔中的組合式塔盤，其特征在于:從所述合成塔底部向上，每層所述徑流式塔盤上開設所述孔的個數(shù)分別為1404、1098和900。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種尿素合成塔中的組合式塔盤，其特征在于：它包括軸向設置在合成塔內(nèi)腔中的10層篩板塔盤和若干層徑流式塔盤，合成塔上部的內(nèi)壁上沿軸向間隔均勻設置10層支撐裝置，篩板塔盤固定設置在支撐裝置上，若干層徑流式塔盤沿軸向間隔均勻設置在篩板塔盤下方。本發(fā)明尿素合成塔中的組合式塔盤克服了單一塔盤型式無法完全解決傳熱與傳質(zhì)、物料停留時間的分布及設備腐蝕等問題，增強了設備內(nèi)介質(zhì)的傳熱與傳質(zhì)，提高了物料通過塔盤時的混合程度，降低了返混，同時物料流動速度在徑向的分布相對均勻，改善了物料停留時間分布，從而提高了尿素生成率。本發(fā)明能夠降低產(chǎn)品能耗、取得較好的經(jīng)濟效益，可以廣泛應用于尿素生產(chǎn)中。
【IPC分類】B01J10-00, C07C273-04
【公開號】CN104525060
【申請?zhí)枴緾N201410850751
【發(fā)明人】李碩煜, 白文斌, 黃慶祥, 陳麗強, 朱文淵, 高官龍, 郭祎民, 郭榮
【申請人】中國海洋石油總公司, 中海石油化學股份有限公司, 中海石油天野化工有限責任公司
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月31日