[发明专利]带有分配装置的壳管式设备

说明书

一种壳管式设备(10)具有圆柱形几何形状且沿着竖直轴线(A)布置。壳管式设备(10)包括在相反侧上连接到公共管束(16)的上室(12)和下室(14)。上室(12)设有用于引入第一流体的至少一个入口喷嘴(18)。管束(16)由壳(20)包绕，该壳(20)设有用于引入和排出第二流体的喷嘴(22；24)，该第二流体通过管束(16)与第一流体交换热量。上室(12)包围至少一个分配装置(26)，该分配装置(26)构造成用于朝管束(16)均匀地输送第一流体。分配装置(26)包括环形通道(28)，该环形通道(28)围绕竖直轴线(A)布置且与入口喷嘴(18)流体连通。分配装置(26)包括圆梯形形状的多个通道模块(30)，其在它们相应的竖直边缘(72、74)处紧密地连结在一起以用于形成环形通道(28)。

技术领域

本发明涉及一种壳管式设备，且更特别地涉及一种设有改进的分配装置的尿素汽提器(stripper)。

背景技术

在用于生产尿素的过程中，已知将来自尿素反应器的尿素溶液供给到汽提器，在该处存在于溶液中的尿素氨基甲酸酯借助于加热和汽提剂分解为氨和二氧化碳。

尿素汽提器基本是竖直的壳管式热交换器，包括上室和下室，借助于管束的管流体连通。上室供给有第一流体，该第一流体是尿素反应器流出物，其由包含尿素和尿素氨基甲酸酯的液体溶液组成。壳供给有第二流体，该第二流体为提供用于必要加热的最热介质。下室由第三介质供给，该第三介质为汽提气体，该汽提气体可为一氧化碳或氨。下室因此从管中收集浓缩的尿素溶液，其为由尿素氨基甲酸酯消耗的溶液。由于尿素氨基甲酸酯的汽提或分解，包括来自氨基甲酸酯分解的气体和汽提介质的气相收集于上室的上部部分中。在操作中，液体尿素溶液在管的内表面上形成降膜，而气态的汽提介质在相同管中以逆流(即，从底部到顶部)流动。

尿素汽提器的性能非常依赖于管束的管中第一流体(尿素和尿素氨基甲酸酯溶液)的降膜的规则性和均匀性。因此，第一流体一旦通过位于上室中的相应喷嘴注射到设备中，就需要在分配装置中传送。分配装置典型地由带有圆冠形状的室组成。当分配器装置中流体的水平达到内壁的最低边界时，它大量地(heavily)落在分配器网格上，以便均匀地引导到管。

在壳管式设备的制造阶段中，分配装置通常需要通过人孔插入到上室中，该人孔通常设在所述上室的顶部部分处。人孔典型地具有约600mm的内径。另外，出于维护的目的，需要通过人孔来检查分配装置，且有时应拆卸分配装置的构件以用于通过所述人孔抽出。

根据现有技术的典型分配装置包括圆冠形基板、带有预先限定直径的圆形外壁，以及其直径小于圆形外壁的直径的圆形内壁。因此，圆形外壁和圆形内壁同心地布置且限定它们之间的冠形分配室。

基板和每个竖直壁分别由通过多个螺栓连结在一起的多个金属板制成。另外，这些构件中的每个一旦制造，就需要通过另外的螺栓连结到其它构件。聚四氟乙烯垫圈可设在金属板之间，尤其是在基板与每个竖直壁之间的连结部分处，以减小可能的不期望的槽和因此第一流体的泄漏。

因此，在根据现有技术的此类分配装置中，基板和每个竖直壁接近彼此且通过螺栓保持在适当位置。然而，此类组装不能保证完善的密封性。因此，由于金属板和组装的分配装置的机械公差和不规则性，实际上在所述分配装置中发生第一流体(其为尿素和尿素氨基甲酸酯溶液)的显著泄漏。换句话说，用此类分配装置，进入设备的一定量的第一流体正确地输送到分配器网格，而剩余量的该流体错误地流过不期望的槽或开口。

文献US 7252693描述一种具有包围分配组件的分配室的壳管式反应器。分配组件相对于分配室制造为单独构件。分配组件由设有孔的分配套筒组成。流体作为降膜通过孔从分配室供应到分配套筒。

文献US 6926869描述一种设有由焊接的金属板制成的分配箱的尿素汽提器。此类箱的任务在于将过程尿素溶液分配到下面的管板上。然而，此类箱不设有同心的圆形竖直壁。

文献US 2012/296120描述一种具有由穿孔分配盘和中间网格组成的分配装置的尿素汽提器。不设同心的圆形竖直壁。