尿素反應(yīng)器托盤、反應(yīng)器、以及生產(chǎn)方法
【專利摘要】一種尿素反應(yīng)器托盤（4），具有基板（10）；以及多個(gè)中空杯形構(gòu)件（11、11A），杯形構(gòu)件沿著各自的垂直于基板（10）的基本上平行的軸線（A）從基板（10）豎直地突伸出，并且具有各自的與各自的形成在基板（10）中的開口（15）連通的基本上凹的內(nèi)腔（17、37）；托盤（4）具有多個(gè)第一杯形構(gòu)件（11），每個(gè)第一杯形構(gòu)件在具有開口（15）的開放頂端部（21）與封閉底端部（22）之間軸向地延伸，并且具有包括基本上與軸線（A）交叉的通孔（25）的側(cè)壁（23），以及使封閉底端部（22）封閉并且無孔的底壁（24）。
【專利說明】尿素反應(yīng)器托盤、反應(yīng)器、以及生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及尿素反應(yīng)器托盤、反應(yīng)器、以及生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，尿素使用由二氧化碳與氨反應(yīng)以形成氨基甲酸銨(其分解成尿素和水)的過程來進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)。
[0003]因此，典型的反應(yīng)器包含在加壓反應(yīng)室內(nèi)部以并流流動(dòng)的氣相和液相。
[0004]氨和二氧化碳到碳酸銨并最終到尿素的轉(zhuǎn)換使用托盤反應(yīng)器而增強(qiáng)，S卩，以提高
尿素產(chǎn)量。
[0005]尿素托盤反應(yīng)器基本上包括通常圓柱形的殼體，該殼體基本上沿著通常豎直的軸線延伸，并且其內(nèi)部安裝有由各自的金屬區(qū)段限定的元件(即，托盤)，該各自的金屬區(qū)段成形和/或穿孔以將反應(yīng)室分成隔室并且形成用于反應(yīng)器內(nèi)部的物質(zhì)的特定路徑。
[0006]托盤通常垂直于反應(yīng)器的豎直軸線，并且沿著到反應(yīng)器的整個(gè)高度的軸線等距地間隔。
[0007]托盤常常被穿孔，即，具有不同地布置并且可能為不同的形狀和/或尺寸的孔。
[0008]托盤優(yōu)選地設(shè)計(jì)用于插入穿過反應(yīng)器通常設(shè)有的檢修孔(manhole)，因此其還可安裝到已有的反應(yīng)器上和/或移除并更換。由于該原因，托盤通常由安裝到一起的多個(gè)部件制成。
[0009]托盤具有多種功能，并且特別地:
[0010]-使輕(更快的)相的保持時(shí)間最大；
[0011]-沿著反應(yīng)器區(qū)段盡可能均勻地分布反應(yīng)物，以防止“反混(back-mixing)”；
[0012]-增強(qiáng)氣和液相的混合；以及
[0013]-減小“氣泡尺寸”以改善氨在二氧化碳中的擴(kuò)散。
[0014]許多尿素反應(yīng)器托盤設(shè)計(jì)和構(gòu)造是已知的。
[0015]例如，具有穿孔的托盤的尿素反應(yīng)器在EP495418、EP781164、US6444180以及US6165315中進(jìn)行了描述。
[0016]用于其他應(yīng)用的其他托盤設(shè)計(jì)在US3070360和US3222040中進(jìn)行了描述。
[0017]已知的構(gòu)造-特別是在上述文獻(xiàn)中特別設(shè)計(jì)用于生產(chǎn)尿素的那些-實(shí)際上提供用于通過減小反混和負(fù)載損失、通過藉由為兩個(gè)相中的每個(gè)提供優(yōu)選的路徑而保證輕(氣)和重(液)相的基本上均勻的分布、以及通過使一個(gè)托盤與另一個(gè)托盤之間的非侵入式(非沖擊式)混合能夠進(jìn)行而提高產(chǎn)量。
[0018]但是，已知的解決方案仍然留下了改進(jìn)空間。
[0019]一般而言，已知的解決方案未能提供輕和重相(兩者均包括超臨界流體)的充分混合，該輕和重相由于在密度上的區(qū)別而趨向于沿著由托盤的設(shè)計(jì)和布置(并且特別地由托盤中的孔的形狀、位置、以及尺寸)而限定的各自的優(yōu)選路徑流動(dòng)。
[0020]這個(gè)缺陷也削弱了反應(yīng)物的最終的轉(zhuǎn)換，因此減小了尿素產(chǎn)量。[0021]發(fā)明的公開
[0022]因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種尿素反應(yīng)器托盤、反應(yīng)器、以及生產(chǎn)方法，設(shè)計(jì)用以消除已知技術(shù)的上述缺陷，并且特別地，其提供氣和液相的充分混合以及高尿素產(chǎn)量。
[0023]因此，本發(fā)明涉及基本上如權(quán)利要求1中所限定的尿素反應(yīng)器托盤。
[0024]本發(fā)明還涉及基本上如分別在權(quán)利要求16和19中所限定的尿素反應(yīng)器和尿素生
產(chǎn)方法。
[0025]本發(fā)明的另外的優(yōu)選特征在從屬權(quán)利要求中進(jìn)行說明。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)器托盤的幾何構(gòu)造提供在尿素反應(yīng)器和尿素生產(chǎn)方法中的氣和液相的充分混合，所以極大地增大了尿素產(chǎn)量。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)器托盤和反應(yīng)器作為整體也極其容易制造和安裝。
[0028]附圖的簡(jiǎn)要描述
[0029]參照附圖，本發(fā)明的非限制性實(shí)施方式將通過實(shí)例的方式進(jìn)行描述，在附圖中:
[0030]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的尿素反應(yīng)器的局部示意圖；
[0031]圖2示出了圖1反應(yīng)器的放大的細(xì)部；
[0032]圖3示出了圖2細(xì)部的頂部平面圖；
[0033]圖4和圖5示出了可用于圖1反應(yīng)器中的兩個(gè)托盤的示意性平面視圖；
[0034]圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施方式的尿素反應(yīng)器的局部示意圖；
[0035]圖7示出了圖6反應(yīng)器的放大的細(xì)部。
【具體實(shí)施方式】
[0036]圖1示出了尿素反應(yīng)器I (特別地，托盤反應(yīng)器)的內(nèi)部。
[0037]反應(yīng)器I包括基本上沿著豎直軸線X延伸并且限定反應(yīng)器I內(nèi)部的反應(yīng)室3的殼體2 ;以及容納在殼體2內(nèi)部的多個(gè)托盤4 (圖1中僅示出一個(gè))。
[0038]為了簡(jiǎn)明，與本發(fā)明不相關(guān)的反應(yīng)器I的其他已知的部件部分(諸如反應(yīng)物和產(chǎn)物加載和卸載系統(tǒng)、加熱和加壓系統(tǒng)等)未示出。
[0039]殼體2具有例如基本上圓柱形的側(cè)壁5 ；以及位于側(cè)壁5的各自的相對(duì)軸向端部處的兩個(gè)端部部分(未示出)。
[0040]托盤4例如通過托架6或者其他支撐物安裝到側(cè)壁5上。
[0041]雖然圖1僅示出了一個(gè)托盤4，但是反應(yīng)器I容納多個(gè)托盤4，該多個(gè)托盤4基本上垂直于軸線X并且沿著軸線X隔開以將反應(yīng)室3分成隔室7并且限定用于反應(yīng)室3內(nèi)部的物質(zhì)的路徑。
[0042]每個(gè)托盤4有利地(雖然非必然地)包括通過適當(dāng)?shù)木o固裝置9連接到彼此的多個(gè)可拆的模塊化區(qū)段8。
[0043]還參照?qǐng)D2和圖3，每個(gè)托盤4包括基板10 (例如，以圓盤的形式);以及從基板10向下突伸出的多個(gè)杯形構(gòu)件11。
[0044]更具體地，基板10具有彼此相反的頂端面13和底端面14，并且例如，該頂端面和該底端面基本上是平面的并且平行的。
[0045]頂端面13具有多個(gè)開口 15，該多個(gè)開口通過各自的優(yōu)選地與頂端面13平齊的邊緣16劃界。
[0046]杯形構(gòu)件11從基板10的底端面14向下突伸出。
[0047]每個(gè)杯形構(gòu)件11是中空的，沿著基本上平行于軸線X的軸線A豎直延伸，限定與各自的開口 15連通的基本上凹的內(nèi)腔17，并且在具有開口 15的開放頂端部21與封閉底端部22之間軸向延伸。
[0048]更具體地，每個(gè)杯形構(gòu)件11包括側(cè)壁23和底壁24。
[0049]在圖1至圖3中的非限制性實(shí)例中，盡管非必然地，杯形構(gòu)件11是基本上圓柱形的:側(cè)壁23是基本上圓柱形的并且繞軸線A延伸，而底壁24是基本上圓形的并且垂直于軸線A。
[0050]但是，杯形構(gòu)件11可與以實(shí)例的方式描述和說明的那些不同地成形。更具體地，該杯形構(gòu)件可具有相對(duì)于軸線A傾斜的側(cè)壁23和/或非圓形的橫截面(垂直于軸線A)。在未示出的其他實(shí)施方式中，杯形構(gòu)件11可以是基本上截錐形的、棱柱形的、截棱錐形的等和/或具有各種形狀的橫截面，例如，基本上圓形的或者多邊形的，并且是不變的或者沿著軸線A變化。與為中心對(duì)稱的(如實(shí)例中所示)相反，杯形構(gòu)件11甚至可沿著水平軸線(垂直于軸線A)縱向伸長(zhǎng)。例如，該杯形構(gòu)件可具有平面視圖中的為基本上矩形的或者橢圓形的或者基本上細(xì)長(zhǎng)的形狀；并且側(cè)壁23可基本上平行于軸線A，或者相對(duì)于軸線A不同地傾斜，例如，以便限定基板10的底端面14下方的多個(gè)平行的或者不同地布置的突出部。
[0051]但是，一般而言，每個(gè)杯形構(gòu)件11具有包括開口 15的開放頂端部21 ;以及如下文中解釋的基本上無孔的由底壁24封閉的底端部22。
[0052]杯形構(gòu)件11并且更具體地開放端部21和封閉端部22的位置由反應(yīng)室3內(nèi)部的處理流體的正常流動(dòng)方向確定。如在用于通過氨和二氧化碳生產(chǎn)尿素的大部分反應(yīng)器中，在反應(yīng)器I中循環(huán)的處理流體基本上包括氣或者通常所說的輕相以及液或者通常所說的重相。兩個(gè)相均基本上向上流動(dòng)。
[0053]在基本上對(duì)應(yīng)于反應(yīng)室3內(nèi)部的處理流體的流動(dòng)方向的基本上軸向的方向(平行于軸線A和X)上，每個(gè)杯形構(gòu)件11的封閉端部22因此先于開放端部21。
[0054]與其形狀無關(guān)，側(cè)壁23具有貫通的流通孔25，該流通孔設(shè)計(jì)以允許液和/或氣相的優(yōu)選的通流。
[0055]因此，每個(gè)杯形構(gòu)件11具有基本上與軸線A交叉的流通孔25，并且在示出的實(shí)例中，該流通孔相對(duì)于軸線A基本上是徑向的。
[0056]每個(gè)杯形構(gòu)件11具有不同尺寸的孔25，并且更具體地，具有用于靠近開放頂端部21的頂部區(qū)域26中的氣(輕)相的通流的較小的孔25A ;以及用于靠近封閉底端部22的底部區(qū)域27中的液(重)相的通流的較大的孔25B。
[0057]孔25可以是任何形狀，非必須為圓形。例如，該孔可以是圓形、多邊形、橢圓形、基本上矩形、以狹槽或者裂縫的形式等。
[0058]在圖2的實(shí)例(其示出了比圖1的示意圖中更詳細(xì)的孔25的視圖)中，孔25是圓形的，并且杯形構(gòu)件11包括在頂部區(qū)域26中的直徑Dl的第一組孔25A以及在底部區(qū)域27中的直徑D2 (比直徑Dl大)的第二組孔25B。
[0059]在該兩組中孔25均優(yōu)選地在側(cè)壁23上等距離地間隔，并且例如，以軸向等距間隔的多個(gè)連續(xù)的行布置。相鄰行中的孔25可對(duì)齊(如由較大的孔25B所示的)或者交錯(cuò)(如由較小的孔25A所示的)。
[0060]通過實(shí)例的方式，第一組(較小的)中的孔25A具有大體上2_20mm并且優(yōu)選地大約2-4mm的直徑Dl ;并且該組的頂部行(即，最靠近杯形構(gòu)件11的開放頂端部21和基板10的端面14的行)中的孔25A位于與基板10的底端面14相距大體上Imm或者更大并且優(yōu)選地大約15_30mm的距離處。
[0061]上述度量?jī)H是指示性的，并且在非圓形孔25的情況下可以指(與孔的直徑相反)等效直徑或者液力直徑，即，相同面積的圓形區(qū)域?qū)⒕哂械闹睆健?br> [0062]第一組中的孔25A可選地相對(duì)于側(cè)壁23傾斜，并且更具體地，相對(duì)于垂直于側(cè)壁23的方向而向內(nèi)并且優(yōu)選地向下傾斜大約30o。該傾斜決不是約束性的，并且孔25A甚至可以相對(duì)于垂直于側(cè)壁23的方向而向上傾斜?？?5A的傾斜還取決于側(cè)壁23的厚度，并且用來基本上并顯著地確保僅氣相流過孔25A，以及杯形構(gòu)件11內(nèi)部的相的充分混合。
[0063]第二組(較大的)中的孔25B具有大體上4-30mm并且優(yōu)選地大約4_8mm的直徑D2 ；并且最靠近底端部22的孔25B的行位于與底壁24相距Omm或者更大的距離處以確保液相的通流。
[0064]與氣相孔25A的頂部行(即，靠近基板10的底端面14的行)的基板10的距離是重要的，以通過形成均勻的氣相“罩”而確保托盤4的下方(即基板10的底端面14的下方)的氣相的均勻分布。
[0065]換句話說，在每個(gè)隔室7中，處理流體的氣和液相兩者均在基本上軸向的方向(平行于軸線X)上向上流動(dòng)，并且氣(輕)相抵靠在托盤4的底端面14上累積以形成在高度上等于基板10的底端面14與孔25A的頂部行之間的距離的落差(head)。因此，氣相在相對(duì)于杯形構(gòu)件11的軸線A的基本上徑向的方向上，或者以基本上與反應(yīng)器I的豎直軸線X交叉的任何速率主要流過孔25A。當(dāng)達(dá)到足夠的落差時(shí)，較重的液相也在基本上與反應(yīng)器I的豎直軸線X交叉的方向上流過低于孔25A的孔25B ;并且液和氣相兩者均沿著腔17向上流動(dòng)，在該腔中液和氣相局部地混合并且流過開口 15到下一個(gè)隔室7中。
[0066]由于本發(fā)明的幾何結(jié)構(gòu)，處理流體因此通過由孔25限定的強(qiáng)制路徑而被迫徑向地流至每個(gè)杯形構(gòu)件11中，該杯形構(gòu)件因此充當(dāng)局部混合器以確保兩個(gè)相的充分混合。
[0067]在圖4和圖5中的非限制性實(shí)例中，杯形構(gòu)件11 (和開口 15)以規(guī)則的圖案布置在基板10上，例如，以網(wǎng)格圖案等距地間隔。更具體地，杯形構(gòu)件11以大體上1.或者更大并且優(yōu)選地大約2D至5/2D (其中D是杯形構(gòu)件11的直徑)的間距L而隔開以簡(jiǎn)化區(qū)段8的制造。在未示出的其他實(shí)施方式中，杯形構(gòu)件11以其他的、甚至不規(guī)則的圖案和/或具有不同于示出的那個(gè)的間距而布置在基板10上。
[0068]通過實(shí)例的方式，杯形構(gòu)件11的直徑D為大體上20mm或者更大，并且優(yōu)選地為大約 100-160mm。
[0069]根據(jù)孔25的數(shù)量，杯形構(gòu)件11優(yōu)選地計(jì)數(shù)為少于每平方米36個(gè)，并且更優(yōu)選地在每平方米12個(gè)與18個(gè)之間的范圍內(nèi)。
[0070]兩個(gè)組(S卩，用于兩個(gè)相的)中的孔25的數(shù)量根據(jù)托盤4上的杯形構(gòu)件11的數(shù)量來選擇，該杯形構(gòu)件的數(shù)量又根據(jù)反應(yīng)器I內(nèi)部的托盤4的直徑和位置來選擇。一般而言，再次根據(jù)反應(yīng)器I內(nèi)部的托盤4的位置，托盤4的幾何構(gòu)造(特別地，孔25的尺寸和數(shù)量以及杯形元件的數(shù)量)選擇以使得總氣相流動(dòng)截面(即，孔25A的總面積)為大體上托盤4的總面積的0-20%，并且優(yōu)選地為大約0-4%，而總液相流動(dòng)截面(即，孔25B的總面積)為大體上托盤4的總面積的1_20%，并且優(yōu)選地為大約1-5%。
[0071]一般而言，總氣和液相流動(dòng)截面(即，孔25A和25B的總面積)根據(jù)反應(yīng)器I內(nèi)部的托盤4的位置而變化:在反應(yīng)器I內(nèi)部處于不同高度處的托盤4可以，并且優(yōu)選地的確具有不同的總氣和液相流動(dòng)截面。更具體地，從一個(gè)托盤4向上至下一個(gè)托盤地進(jìn)行，總氣相流動(dòng)截面減小(在頂部托盤4處甚至減小到幾乎位零)，而總液相流動(dòng)截面增大或者保持基本上恒定。
[0072]為了避免產(chǎn)生用于兩個(gè)相的優(yōu)先路徑，在托盤4的(S卩，基板10的)表面中或者在杯形構(gòu)件11的底壁24中不存在流通孔，即允許從一個(gè)隔室7到另一個(gè)隔室的直接的流體流動(dòng)。
[0073]托盤4的表面和/或杯形構(gòu)件11的底壁24可具有滯流孔28以防止可能導(dǎo)致腐蝕的停滯氣體穴(stagnant gas pockets)的形成。滯流孔28 (圖1中僅示意性地示出了滯流孔中的一些)在直徑上比氣和液相流動(dòng)孔25的直徑Dl和D2都小，并且在直徑上優(yōu)選地為大約2-3mm，并且在數(shù)量上也比孔25少，大體上少至少一個(gè)數(shù)量級(jí)，再次以避免產(chǎn)生優(yōu)先流動(dòng)路徑。
[0074]因此，在沒有流通孔25 (處理流體優(yōu)選地通過該流通孔流通)的意義上，底壁24基本上不具有孔，并且僅具有可選的滯流孔28。術(shù)語(yǔ)“滯流孔”旨在意指在尺寸和/或位置上不會(huì)相對(duì)于流通孔形成優(yōu)選的液或者氣相路徑的孔。
[0075]為了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的尿素生成過程，氨與二氧化碳之間的反應(yīng)在適當(dāng)?shù)膲毫蜏囟葪l件下在反應(yīng)器I內(nèi)部產(chǎn)生。更具體地，含氨的液相和含二氧化碳的氣相在反應(yīng)室3內(nèi)部在相同的方向上并且穿過由托盤4分隔的連續(xù)的隔室7向上流通。
[0076]如所述，在每個(gè)隔室7中，液和氣相兩者均在基本上軸向的方向(平行于軸線X)上向上流動(dòng)，并且抵靠在托盤4的底端面14上而累積；氣相主要通過孔25A流至杯形構(gòu)件11的腔17中，而液相主要通過孔25B流至腔17中；并且兩個(gè)相在腔17內(nèi)部局部地混合并流動(dòng)到下一個(gè)隔室7中。
[0077]在圖6和圖7的實(shí)施方式(在該附圖中與已經(jīng)描述的那些類似或者相同的任何細(xì)節(jié)使用相同的參考標(biāo)號(hào)來表示)中，每個(gè)托盤4包括基板10;如參考圖1至圖3所描述的，并且從基板10 (S卩，從基板10的底端面14)豎直地向下突伸出的多個(gè)底部第一杯形構(gòu)件11 ；以及從基板10 (即，從基板10的頂端面13)向上突伸出，并且與各自的第一杯形構(gòu)件11對(duì)齊并疊加在各自的第一杯形構(gòu)件11上的多個(gè)頂部第二杯形構(gòu)件11A。
[0078]杯形構(gòu)件IlA也是中空的，并且沿著基本上平行于軸線X的各自的軸線A豎直地延伸。更具體地，每個(gè)杯形構(gòu)件IlA沿著軸線A在位于基板10上方的封閉頂端部31與和開口 15連通的開放底端部32之間延伸，并且包括側(cè)壁33，該側(cè)壁繞軸線A延伸，且具有基本上與軸線A交叉并位于基板10上方的貫通的流通孔25C ；以及基本上垂直于軸線A的頂端部壁34，并且該頂端部壁使封閉頂端部31封閉并基本上不具有孔，即，無流通孔。
[0079]換句話說，沿著軸線A豎直地疊加的多對(duì)相對(duì)的杯形構(gòu)件IlUlA從基板10突伸出；并且每個(gè)底部杯形構(gòu)件11和各自的疊加的頂部杯形構(gòu)件IlA限定各自的安裝為穿過基板10中的開口 15中的一個(gè)的管狀本體36的——分別從基板10下方和上方突伸出——部分35。[0080]每個(gè)杯形構(gòu)件IlA具有基本上凹的內(nèi)腔37，該內(nèi)腔與開口 15并且與在下方的杯形構(gòu)件11的一個(gè)腔17連通。
[0081]每個(gè)頂部杯形構(gòu)件IlA的側(cè)壁33中的孔25C例如在形狀和布置上與各自的底部杯形構(gòu)件11的主要液相流通孔25B類似或者相同。更具體地，每個(gè)頂部杯形構(gòu)件IlA的孔25C具有基本上等于相應(yīng)的底部杯形構(gòu)件11的孔25B的總面積的總面積(限定用于穿過杯形構(gòu)件IlA的兩個(gè)相的總流動(dòng)截面)。
[0082]例如，根據(jù)反應(yīng)器I內(nèi)部的托盤4的位置，孔25C的尺寸和孔25C和杯形構(gòu)件IlA的數(shù)量選擇以使得用于兩個(gè)相的總流動(dòng)截面(即，孔25C的總面積)大體上為托盤4的總面積的1_20%，并且優(yōu)選地大約1-5%。
[0083]在該變型中，氨與二氧化碳之間的反應(yīng)也在適當(dāng)?shù)膲毫蜏囟葪l件下在反應(yīng)器I內(nèi)部產(chǎn)生。更具體地，含氨的液相和含二氧化碳的氣相在反應(yīng)室3內(nèi)部在相同的方向上并且穿過由托盤4分隔的連續(xù)的隔室7向上流通。
[0084]如所述，在每個(gè)隔室7中，液和氣相兩者均在基本上軸向的方向(平行于軸線X)上向上流動(dòng)，并且抵靠在托盤4的底端面14上而累積；氣相主要通過孔25A流至杯形構(gòu)件11的腔17中，而液相主要通過孔25B流至腔17中；并且兩個(gè)相在腔17內(nèi)部局部地混合。
[0085]兩個(gè)相均在杯形元件11內(nèi)部在基本上軸向(豎直)的方向上向上流動(dòng)，并且流至與各自的杯形構(gòu)件11對(duì)齊并疊加在各自的杯形構(gòu)件11上的杯形構(gòu)件IlA中，并且通過孔25C流出杯形構(gòu)件IlA (即，排他地與軸線A交叉)，并且流動(dòng)到下一個(gè)隔室7中。
[0086]在該變型中，在托盤4的(S卩，基板10的)表面中或者在杯形構(gòu)件11的端部壁24、34中也沒有流通孔，即允許從一個(gè)隔室7到另一個(gè)隔室的直接流動(dòng)，以避免產(chǎn)生用于氣和/或液相的優(yōu)先路徑。
[0087]托盤4的表面和/或底壁24和/或端部壁34具有如上述的可選的滯流孔28。
[0088]上文中參考圖1至圖5涉及并且例如與流通孔和杯形構(gòu)件的尺寸和布置有關(guān)的額外的特征也適用于圖6和圖7的變型。
[0089]無疑地，可以對(duì)如在這里描述和說明的反應(yīng)器托盤、反應(yīng)器、以及過程作出改變，但是不脫離所附權(quán)利要求的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種尿素反應(yīng)器托盤(4)，包括:至少一個(gè)基板(10);以及多個(gè)中空的杯形構(gòu)件(11、11A)，所述杯形構(gòu)件沿著各自的垂直于所述基板(10)的基本上平行的軸線(A)從所述基板(10)豎直地突伸出，并且具有各自的與形成在所述基板(10)中的各自的開口( 15)連通的基本上凹的內(nèi)腔(17、37);所述托盤(4)的特征在于包括多個(gè)第一杯形構(gòu)件(11)，所述第一杯形構(gòu)件中的每個(gè)在開放頂端部(21)與封閉底端部(22)之間軸向地延伸，所述開放頂端部具有所述開口(15);并且在于每個(gè)第一杯形構(gòu)件(11)包括具有貫通的流通孔(25)的側(cè)壁(23)，所述流通孔基本上與所述軸線(A)交叉并且用于氣相和/或液相的優(yōu)先通流；以及底壁(24)，所述底壁封閉所述封閉底端部(22)，并且不具有流通孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器托盤，其中，每個(gè)第一杯形構(gòu)件(11)的所述側(cè)壁(23)具有主要用于氣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與所述軸線(A)交叉；所述第一孔(25A)定位成比所述第二孔(25B)更靠近所述開放頂端部(21)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的反應(yīng)器托盤，其中，所述第一孔(25A)在尺寸上與所述第二孔(25B)不同。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的反應(yīng)器托盤，其中，所述第一孔(25A)比所述第二孔(25B)小。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中的 一項(xiàng)所述的反應(yīng)器托盤，其中，所述第一孔(25A)位于所述杯形構(gòu)件(11)的頂部區(qū)域(26)中，靠近所述開放頂端部(21);并且所述第二孔(25B)位于所述杯形構(gòu)件(11)的底部區(qū)域(27)中，靠近所述封閉底端部(22)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至5中的一項(xiàng)所述的反應(yīng)器托盤，其中，所述第一孔(25A)具有大體上2-20mm并且優(yōu)選地大約2_4mm的直徑(Dl);并且所述第二孔(25B)具有大體上4_30mm并且優(yōu)選地大約4-8mm的直徑(D2)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2至6中的一項(xiàng)所述的反應(yīng)器托盤，其中，所述第一孔(25A)以一個(gè)或者多個(gè)軸向地連續(xù)的行布置；并且最靠近所述開放頂端部(21)的所述行位于與所述基板(10)的底端面(14)相距大體上Imm或者更大的距離處，并且優(yōu)選地大約15-20mm的距離處。
8.根據(jù)權(quán)利要求2至7中的一項(xiàng)所述的反應(yīng)器托盤，其中，所述第一孔(25A)相對(duì)于所述側(cè)壁(23)傾斜。
9.根據(jù)權(quán)利要求2至8中的一項(xiàng)所述的反應(yīng)器托盤，其中，所述第二孔(25B)以一個(gè)或者多個(gè)軸向地連續(xù)的行布置；并且靠近所述封閉底端部(22)的所述行位于與所述底壁(24)相距Omm或者更大的距離處。
10.根據(jù)權(quán)利要求2至9中的一項(xiàng)所述的反應(yīng)器托盤，其中，所述第一孔和所述第二孔(25A、25B)的尺寸和數(shù)量以及第一杯形構(gòu)件(11)的數(shù)量使得所述第一孔(25A)的總面積在所述托盤(4)的總面積的大體上0%與20%之間且優(yōu)選地大體上0%與4%之間的范圍內(nèi)，并且所述第二孔(25B)的總面積在所述托盤(4)的總面積的大體上1%與20%之間且優(yōu)選地大體上1%與5%之間的范圍內(nèi)。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的反應(yīng)器托盤，并且包括與各自的第一杯形構(gòu)件(11)對(duì)齊并且疊加在各自的第一杯形構(gòu)件上的多個(gè)第二杯形構(gòu)件(11A)，并且所述第二杯形構(gòu)件在所述基板(10)上方的各自的封閉頂端部(31)與和各自的開口(15)連通的各自的開放底端部(32)之間從所述基板(10)向上突伸出；每個(gè)所述第二杯形構(gòu)件(IlA)包括具有基本上與所述軸線(A)交叉并且位于所述基板(10)上方的第三貫通流通孔(25C)的側(cè)壁(33);以及基本上垂直于所述軸線(A)的頂端部壁(34)，并且所述頂端部壁封閉所述封閉頂端部(31)，并且不具有流通孔。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的反應(yīng)器托盤，其中，每個(gè)第一杯形構(gòu)件(11)和各自的疊加的所述第二杯形構(gòu)件(IlA)限定管狀本體(36)的分別在所述基板(10)的下方和上方突伸出的相應(yīng)的部分(35)，所述管狀本體安裝為穿過所述基板(10)中的所述開口(15)中的一個(gè)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的反應(yīng)器托盤，其中，每個(gè)第二杯形構(gòu)件(IlA)的所述側(cè)壁(33)中的所述第三孔(25C)在形狀和布置上均與所述第一杯形構(gòu)件(11)中的主要用于液相的通流的所述第二孔(25B)類似或者相同。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的反應(yīng)器托盤，其中，所述杯形構(gòu)件(IlUlA)是大體上圓柱形的。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的反應(yīng)器托盤，其中，所述第一杯形構(gòu)件和所述第二杯形構(gòu)件(IlUlA)以網(wǎng)格圖案布置在所述基板(10)上，具有在大體上2D與5/2D之間的范圍內(nèi)的間距，其中D是所述第一杯形構(gòu)件和所述第二杯形構(gòu)件(IlUlA)的直徑。
16.一種尿素反應(yīng)器(1)，包括:基本上沿著豎直軸線(X)延伸并且限定反應(yīng)室(3)的殼體(2);以及以相互的空間關(guān)系容納在所述殼體(2)內(nèi)部的多個(gè)反應(yīng)器托盤(4);所述反應(yīng)器(I)的特征在于所述托盤(4)如在前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所限定的。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的反應(yīng)器，其中，每個(gè)托盤(4)定位成具有基本上垂直于所述軸線(X)的基板(10)，并且使得每個(gè)第一杯形構(gòu)件(11)從所述基板(10)向下突伸出，其中在基本上對(duì)應(yīng)于所述反應(yīng)室(3)內(nèi)部的處理液體的正常流動(dòng)方向的豎直軸向向上的方向上，所述封閉底端部(22)在所述開放頂端部(21)前面。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的反應(yīng)器，其中，托盤(4)在沿著所述軸線(X)的不同高度處具有各自的第一孔(25A)和第二孔(25B)，所述第一孔和所述第二孔分別主要用于氣相和液相的通流，所述第一孔和所述第二孔的限定各自的用于所述氣相和液相的總流動(dòng)截面的總面積根據(jù)所述反應(yīng)器(I)內(nèi)部的所述托盤(4)的位置而不同；并且其中，所述第一孔(25A)的總面積向上從一個(gè)托盤(4)到另一個(gè)托盤而減小，并且所述第二孔(25B)的總面積向上從一個(gè)托盤(4)到另一個(gè)托盤而增加。
19.一種尿素生產(chǎn)方法，包括以下步驟:通過在相同的向上的方向上將含氨的液相和含二氧化碳的氣相供給到反應(yīng)器內(nèi)部并且通過由托盤(4)分隔的隔室(7)而在反應(yīng)器(I)內(nèi)部產(chǎn)生氨與二氧化碳之間的反應(yīng)；所述方法的特征在于，所述氣相和液相通過橫向孔(25)從一個(gè)隔室(7)流動(dòng)至下一個(gè)隔室，所述橫向孔貫穿沿著各自的軸線(A)并且在各自的開放頂端部(21)與各自的封閉底端部(22)之間從每個(gè)托盤(4)向下突伸出的多個(gè)中空第一杯形構(gòu)件(11)的側(cè)壁(23)而形成；所述第一杯形構(gòu)件(11)具有各自的由無孔的底壁(24)封閉的底端部(22)，因此所述相排他地在與所述軸線(A)交叉的方向上通過所述橫向孔(25 )流動(dòng)至每個(gè)第一杯形構(gòu)件(11)中。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，并且包括以下步驟: -主要通過貫穿所述第一杯形構(gòu)件(11)的側(cè)壁(23)形成的第一孔(25A)供給所述氣相； -主要通過也貫穿所述第一杯形構(gòu)件(11)的側(cè)壁(23)形成并且定位成低于貫穿所述側(cè)壁(23)的所述第一孔(25A)的第二孔(25B)供給所述液相。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述第一孔(25A)在尺寸上與所述第二孔(25B)不同。
22.根據(jù)權(quán)利要求20或21所述的方法，其中，所述第一孔(25A)比所述第二孔(25B)小。
23.根據(jù)權(quán)利要求20至22中的一項(xiàng)所述的方法，其中，所述第一孔(25A)具有大體上2-20mm并且優(yōu)選地大約2_4mm的直徑(Dl);并且所述第二孔(25B)具有大體上4_30mm并且優(yōu)選地大約4-8mm的直徑(D2)。
24.根據(jù)權(quán)利要求20至23中的一項(xiàng)所述的方法，其中，所述第一孔(25A)以一個(gè)或者多個(gè)軸向地連續(xù)的行布置；并且最靠近所述開放頂端部(21)的所述行位于與所述基板(10)的底端面(14)相距大體上Imm或者更大的距離處，并且優(yōu)選地大約15-20mm的距離處。
25.根據(jù)權(quán)利要求20至24中的一項(xiàng)所述的方法，其中，所述第一孔(25A)相對(duì)于所述側(cè)壁(23)傾斜。
26.根據(jù)權(quán)利要求20至25中的一項(xiàng)所述的方法，其中，所述第二孔(25B)以一個(gè)或者多個(gè)軸向地連續(xù)的行布置；并且靠近所述封閉底端部(22)的所述行位于與所述底壁(24)相距Omm或者更大的距離處。
27.根據(jù)權(quán)利要求20至26中的一項(xiàng)所述的方法，其中，所述第一孔和所述第二孔(25A、25B)的尺寸和數(shù)量以及第一杯形構(gòu)件(11)的數(shù)量使得所述第一孔(25A)的總面積在所述托盤(4)的總面積的大體上0%與20%之間且優(yōu)選地大體上0%與4%之間的范圍內(nèi)，并且所述第二孔(25B)的總面積在所述托盤(4)的總面積的大體上1%與20%之間且優(yōu)選地大體上1%與5%之間的范圍內(nèi)。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中，托盤(4)在沿著所述軸線(X)的不同高度處具有所述第一孔(25A)和第二孔(25B)的不同的總面積，以及因此用于所述氣相和所述液相的不同的總流動(dòng)截面；并且其中所述第一孔(25A)的總面積向上從一個(gè)托盤(4)到另一個(gè)托盤而減小，而所述第二孔(25B)的總面積向上從一個(gè)托盤(4)到另一個(gè)托盤而增加。
29.根據(jù)權(quán)利要求19至28中的一項(xiàng)所述的方法，其中，在流至所述第一杯形構(gòu)件(11)中之后，所述氣相和液相向上流入與各自的第一杯形構(gòu)件(11)對(duì)齊并且疊加在各自的第一杯形構(gòu)件上的第二杯形構(gòu)件(IlA)中；所述第二杯形構(gòu)件(IlA)具有各自的由無孔的端部壁(34)封閉的頂端部(31)，并且具有基本上與所述軸線(A)交叉并位于所述基板(10)上方的第三通孔(25C)，因此所述相排他地在與所述軸線(A)交叉的方向上流出所述第二杯形構(gòu)件(IlA)。
【文檔編號(hào)】B01D3/22GK103687653SQ201280034755
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2012年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月12日
【發(fā)明者】烏戈·阿瓦利亞諾, 利諾·卡萊西 申請(qǐng)人:塞彭公司