用于將氣流引入設(shè)備中、特別是將鈍化氣流引入尿素裝置中的氣體擴(kuò)散系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于將氣流、特別是鈍化氣流供給到尿素(即尿素生產(chǎn))裝置的設(shè)備、特別是分解器中的氣體擴(kuò)散系統(tǒng)和方法。
[0002]更具體地，本發(fā)明涉及用于將鈍化氣流供給到尿素裝置分解器、例如尿素裝置的中壓段的分解器中的氣體擴(kuò)散系統(tǒng)和方法。
[0003]本發(fā)明還涉及裝備有所述氣體擴(kuò)散系統(tǒng)和/或?qū)嵤┧龇椒ǖ哪蛩匮b置設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0004]眾所周知，工業(yè)上生產(chǎn)尿素是使用如下工藝:基于二氧化碳和氨在高溫、高壓下的反應(yīng)而形成氨基甲酸銨，隨后通過氨基甲酸銨的分解反應(yīng)而形成尿素;然后使生成的尿素溶液逐漸濃縮以重新獲得未轉(zhuǎn)化的反應(yīng)物;最后使尿素以顆?；蛟炝５男问焦袒?。
[0005]在典型的用于生產(chǎn)尿素的裝置中(尿素裝置)，該過程中的各階段都是在高壓段、中壓段和低壓段下進(jìn)行的，在高壓段中還具有氨與二氧化碳在其中反應(yīng)的合成反應(yīng)器，其中各個段都具有用于使氨基甲酸銨分解成尿素的分解器。
[0006]因?yàn)槎趸?氨的反應(yīng)，主要是由于介入的氨基甲酸銨，會嚴(yán)重地腐蝕尿素裝置部件零件的不銹鋼，尿素裝置部件零件通常由不銹鋼制成，因此一些尿素生產(chǎn)工藝采用鈍化氧。也就是，包含氧的氣流沿著裝置在預(yù)定的點(diǎn)處注入，以鈍化裝置的金屬(通常是不銹鋼)表面，以防止或減少腐蝕。
[0007]例如，將鈍化的含氧的氣流供給到中壓段分解器。
[0008]圖1示出了已知的尿素裝置分解設(shè)備(分解器)2的底部的簡化的示意圖。
[0009]基本上，分解器2沿豎直軸線A延伸，且包括繞軸線A延伸并容置頂腔(圖1中未示出)和底腔6之間的管束5(僅部分示出)的外殼4。
[0010]管束5支撐在底管板7和頂管板(未在圖1中示出)上。
[0011]底腔6位于管板7的下方并由容納件或所謂的“保持件”8界定，“保持件”8位于管板7下方并沿軸線A延伸，在連接至殼體4的頂端10和底端9之間。
[0012]保持件8大體上向上外擴(kuò)，并特別包括底部捕獲部分11，其在下方由底部的例如凹形的壁12封閉并具有繞軸線A的大體上圓柱形的側(cè)壁13;以及漏斗狀的、向上外擴(kuò)的頂部擴(kuò)散部分14，其具有繞軸線A的截頭錐形的側(cè)壁15。
[0013]保持件8具有液相出口16 (用于在保持件8底部的捕獲部分11中收集的液相)，其靠近底壁12處并穿過側(cè)壁13;以及氣相入口 17，其正好在捕獲部分11中收集的液體的水平面之上并正好在擴(kuò)散部分14的起點(diǎn)處之下穿過側(cè)壁13。入口 17從側(cè)壁13伸入腔6中，并具有向上傾斜的開口自由端。
[0014]入口17是鈍化的氣流供給到分解器2中的地方。
[0015]盡管有鈍化的氣流，但是，顯著的腐蝕仍然能觀察到，尤其是在中壓段分解器中。
[0016]此外，已知的分解器，更具體地為在這些分解器中采用的氣流入口，還存在與入口的設(shè)計相關(guān)的問題。
[0017]更具體地，在設(shè)計上，已知的入口允許腐蝕的尿素/氨基甲酸酯混合物(從管束)向下滲透以進(jìn)入并沉淀，因此潛在地使制造入口的材料惡化。
[0018]因?yàn)槿肟诘奈恢靡煌ǔＵ迷诜纸馄鞯牡撞糠e累的液體的水平面之上，因而，例如由超額生產(chǎn)引起的液體水平面的增加可能會部分或完全地浸沒入口，從而阻止了其適當(dāng)?shù)牟僮?。并且由于已知的入口沒有提供排水設(shè)施，因此內(nèi)部的任何液體都無法移除。
[0019]換句話說，已知的上述類型的分解器并非沒有缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0020]因此，本發(fā)明的目的是提供一種設(shè)計為消除已知技術(shù)的上述缺點(diǎn)的氣體擴(kuò)散系統(tǒng)和方法。更具體地，本發(fā)明的目的是提供設(shè)計為消除或減少腐蝕現(xiàn)象的系統(tǒng)和方法。
[0021]根據(jù)本發(fā)明，提供如大體上分別在所附權(quán)利要求1和35中所限定的、用于將氣流、特別是鈍化氣流供給到尿素裝置的設(shè)備、特別是分解器中的氣體擴(kuò)散系統(tǒng)和方法。
[0022]本發(fā)明的另外的優(yōu)選特征在從屬權(quán)利要求中有所指示。
[0023]申請人的研究得出以下結(jié)論:盡管使用鈍化氣體，在尿素裝置的特定零件中、更具體地在鈍化氣體直接供給到的分解器中所遇到的腐蝕現(xiàn)象主要是由于氣體差的和/或不均勻的分配，由此導(dǎo)致存在材料(例如，在分解器的情況下，管束和板的材料)未經(jīng)處理的盲區(qū)。
[0024]換句話說，申請人的研究顯示鈍化氣體當(dāng)前注入(到分解器中，但是也注入到尿素裝置的其它零件中)的方式未能將氣體均勻地分配到整個接觸區(qū)域上，由此允許了腐蝕現(xiàn)象的發(fā)展。
[0025]具體在分解器中，申請人的研究還顯示了氣相在氣體入口上的管束內(nèi)部的差的分配，由此減少了過程的化學(xué)反應(yīng)效率。
[0026]另一方面，使用新類型的氣體擴(kuò)散系統(tǒng)，本發(fā)明提供了均勻分配鈍化氣體。
[0027]換句話說，本發(fā)明保證了鈍化氣流的均勻分配，以使所涉及的整個區(qū)域鈍化，以及至豎直管的均勻供應(yīng)，因此可以使用更便宜的材料以降低分解器的成本。
[0028]本發(fā)明還通過避免分解器內(nèi)部的腐蝕混合物向下滲入，通過避免收集在分解器底部的混合物的水平面的增加，并至少通過允許滲透到氣體擴(kuò)散系統(tǒng)的任何液體排出的方式，避免了分解器內(nèi)部的腐蝕混合物滲透和/或留在內(nèi)部，以及避免了使氣體擴(kuò)散系統(tǒng)的材料惡化。
[0029]本發(fā)明還具有以下附加的優(yōu)點(diǎn):
[0030]使擴(kuò)散器組件更緊湊，使得即使在現(xiàn)有裝置上也能簡單運(yùn)輸和簡單安裝；
[0031 ]簡單制造、簡單組裝擴(kuò)散器組件；
[0032]模塊化系統(tǒng)設(shè)計，以適應(yīng)不同的構(gòu)造；
[0033]非常簡單、高效率的機(jī)械支撐，能夠抵抗靜態(tài)和動態(tài)的載荷條件，尤其是熱梯度和氣體注入引起的動力。
[0034]自排泄功能，以避免液體沉淀并硬化而阻塞鈍化氣體出口孔；
[0035]設(shè)計為確保氣體分配至工藝需求的出口孔布置，以及所涉及的整個區(qū)域(板和管束)的良好的整體鈍化；
[0036]減小的鈍化氣體速度矢量；
[0037]可選擇的氣體出口孔尺寸，以避免硬化的堆積液體阻塞出口孔。
【附圖說明】
[0038]本發(fā)明的多個非限制的實(shí)施例將參考附圖通過示例的方式描述，其中:
[0039]圖1示出了尿素裝置設(shè)備、特別是裝配有已知設(shè)計的氣相入口的尿素裝置中壓段分解器的底部的局部示意性縱截面圖；
[0040]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的氣體擴(kuò)散裝置的示意性、局部縱截面的側(cè)視圖，其中氣體擴(kuò)散裝置并入尿素裝置設(shè)備，特別是尿素裝置的中壓段分解器的底部；
[0041]圖3和圖4示出了圖2的氣體擴(kuò)散裝置的各個零部件的立體視圖；
[0042]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的氣體擴(kuò)散裝置的示意性、局部縱截面的側(cè)視圖；
[0043]圖6示出了圖5的氣體擴(kuò)散裝置的細(xì)節(jié)的側(cè)視圖；
[0044]圖7示出了圖6的細(xì)節(jié)圖的俯視平面圖，為了清楚，多個零件移除；
[0045]圖8示出了圖6的細(xì)節(jié)圖的立體的分解圖，為了清楚，多個零件移除；
[0046]圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的氣體擴(kuò)散裝置的示意性、局部縱截面的側(cè)視圖；
[0047]圖10示出了圖9的氣體擴(kuò)散裝置的零部件的底部的平面圖，為了清楚，多個零件移除；
[0048]圖11示出了圖10的部件的立體的局部分解圖，為了清楚，多個零件移除；
[0049]圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的圖11的零部件的變型的立體圖；
[0050]圖13和圖14示出了圖12的部件的各自的細(xì)節(jié)的立體圖。
【具體實(shí)施方式】
[0051]圖2中的序號I總體上指示尿素裝置設(shè)備2的氣體擴(kuò)散系統(tǒng)，特別是參考圖1描述的類型的尿素裝置的中壓段分解器，并且圖2僅示出了其中并入氣體擴(kuò)散系統(tǒng)I的尿素裝置的中壓段分解器的底部3。
[0052]如參考圖1時所描述的，但是為了簡潔沒有在圖2中示出，設(shè)備2基本上包括外殼4，其容置管束，管束由底管板和頂管板支撐，并位于頂腔和底腔6之間。
[0053]殼體4連接至底部保持件8，底部保持件8構(gòu)成了殼體4的底部并限定腔6(構(gòu)成了設(shè)備2的底腔，在底管板的下方)，底部保持件8裝備有設(shè)備2操作所需的入口 /出口(圖1中示出，但是為了簡潔未在圖2中示出)，其包括用于在設(shè)備2(即腔6)的底部處收集的液相的液相出口(未不出)。
[0054]保持件8在連接至殼體4的頂端10和底端9之間沿軸線A延伸。
[0055]保持件8包括底部捕獲部分11，底部捕獲部分11在底端9處由底部的壁12封閉，并具有繞軸線A的大體上圓柱形的側(cè)壁13，底部的壁例如為凹形的；以及漏斗狀的頂部擴(kuò)散部分14，其總體上向上外擴(kuò)(發(fā)散)，朝向捕獲部分11漸縮，并由繞軸線A的截頭錐形側(cè)壁15界定。
[0056]捕獲部分11和擴(kuò)散部分14沿著環(huán)形接頭18連接。
[0057]系統(tǒng)I位于保持件8內(nèi)部并包括氣體供給導(dǎo)管20，氣體供給導(dǎo)管20將氣流供給到設(shè)備2中，更具體地，供給到保持件8，即，腔6中；以及擴(kuò)散器組件21，其將供應(yīng)自導(dǎo)管20的氣體擴(kuò)散到腔6的內(nèi)部，更具體地，朝向保持件8的頂端10擴(kuò)散。
[0058]導(dǎo)管20從穿過部分11的側(cè)壁13形成的入口孔22伸入腔6的內(nèi)部，并終止于出口23。在圖2的非限制示例中，導(dǎo)管20包括基管24，基管24大體上垂直于側(cè)壁13和軸線A;以及裝配件25，例如(90°)彎頭裝配件，其終止于限定出口 23的開口