工業(yè)裝置尿素合成動(dòng)態(tài)模型及其應(yīng)用——工業(yè)尿素合成理論篇(續(xù)三)
作者/來源:沈華民(上海化工研究院,上海 200062) 日期: 2009-10-20 點(diǎn)擊率:3356
2.4.2 返混、溝流
(1)返混現(xiàn)象
顧名思義,反應(yīng)器中的返混系軸向混合,指上層物料(主要是液相物料),自然流向下方,與下層物料相互混合,引起全塔物料趨于均勻一致的混合現(xiàn)象。這里的“自然”系指非人工攪拌而形成的上下流動(dòng)。這是由于物系發(fā)生化學(xué)反應(yīng)造成參數(shù)(如密度、溫度等)變化引起的。如上層物料密度大于下層物料,上層物料溫度高于下層物料溫度,均會(huì)自然地發(fā)生物料自上而下流動(dòng)的現(xiàn)象。
在“平推流反應(yīng)器動(dòng)態(tài)模型”一節(jié)中已述,對(duì)于氣液兩相流的傳統(tǒng)型尿塔,隨著尿素合成反應(yīng)過程的進(jìn)行,物流參數(shù),如尿素濃度U,溫度t,密度ρ,會(huì)發(fā)生如下變化:
底部參數(shù) U0=0,t0 178~180 ℃,ρ0 533 kg/m3;
中部參數(shù) U1>U0,t1>180 ℃,ρ1>533 kg/m3;
上部參數(shù) U2=U平,t2 188~190 ℃,ρ2 870 kg/m3。
這樣的分布規(guī)律,為返混創(chuàng)造了有利條件。
如果尿塔是空塔,則由于ρ2>ρ1>ρ0,t2>t1>t0,U2>U1>U0,如圖27所示,從上層A2截面到中部A1截面,到底層A0截面,均會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)烈的返混現(xiàn)象。
圖27 尿塔返混現(xiàn)象示意圖
返混現(xiàn)象是十分有害的,它將使全塔的溫度梯度、密度梯度、濃度梯度變小,尿素生成反應(yīng)的推動(dòng)力減小,最終導(dǎo)致CO2轉(zhuǎn)化率降低。
(2)溝流....