成都学区二手房:关于提高尿素合成塔二氧化碳转化率的探讨

1  概述
7 {" b/ t* @; E! h; ~* f    从理论上来讲，尿素的合成反应分为两步：首先是液氨和二氧化碳反应生成液体氨基甲酸铵（简称甲铵），其反应式为：
* m% V) a9 p" p' {+ X     2NH3(液)+CO2(气) NH4COONH2（液）          ⑴
' Q3 T- ?; o+ [7 Y# D- C    随后是氨基甲酸铵脱水生成尿素，其反应式为：
, u# f0 s4 |4 Q$ [* f* b1 t     NH4COONH2（液） CO(NH2) 2 (液)+H2O(液)     ⑵) ~. Q2 Z+ G4 @* [$ K7 m
    众所周知，第一步甲铵合成反应很容易完成，反应条件相对要求不高，即使在常温常压条件下，氨和二氧化碳就可以生成甲铵。由于甲铵晶体不能直接脱水生成尿素，只有在液相条件下才能进行。甲铵的熔点在156℃左右，为了保持液态，必须有一定的温度和压力。因此上述第二步脱水反应必须在高温高压（180～230℃，13～25MPa）的合成塔中才能向生成尿素方向移动，若要达到平衡转化率，则需要足够的停留时间。如果单纯采取延长物料在合成塔内停留时间的办法来提高效率，必然会影响合成塔的生产能力。现有的尿素合成流程中，为了实现高的二氧化碳转化率，普遍采用以下方法。2 Z- o: W* d( L
    （1）在合成塔内部增加各种内件，加强气、液的混合，尽量缩短上述第一反应进行的时间和反应空间，增大第二反应的时间和空间，同时将合成塔通过内件分成许多小区，防止物料返混。例如：中国专利CN2415033Y，CN2463044Y，CN1157581A，CN2522419Y，CN2675672Y，CN2698786Y等方案就利用的这一原理。
7 B- r; n( R& `    （2）改善物料进入合成塔的条件，使物料在合成塔内尽可能适合尿素生成的条件。例如：中国专利CN1224635,CN1157581等。. N0 _, e" p3 M3 V& h6 ~/ h, e% Q
    以上所述的各种工艺和设备改进，虽然各自的观点不同，有些工艺方法互相借鉴，但有一个共同之处就是，大家都认识到，在反应过程中，尽量使反应物（液-液，液-气）之间加强扩散，混合均匀，并且尽可能使合成塔整个横截面上的浓度、密度、温度、流速均匀，这样一方面可以保证反应速度，另一方面可以防止气液的分离，从而减少物料的返混，最终保证较高的反应效率，也就是较高的二氧化碳转化率。
& G! ]1 g+ M; k1 b% S: q- K7 O    实际上，在高压下进行氨基甲酸铵的合成，液气的混合问题一直是人们关注的焦点，也是一直困扰该项技术发展的瓶颈。为了追求较高的尿素合成率，人们不得不提高反应压力、延长工艺流程、增加高压设备以增加反应物在高压条件下的接触机会和时间，这一切均以增加投资、提高运行和维护使用成本为代价。在合成塔中增加各种内件以提高物料的混合强度和混合速度，防止气液分离，防止生成物的返混，气液进料尽量均匀，都对尿素合成率（即二氧化碳转化率）的提高起到了一定的作用。
4 X, P: T7 Q) b2 W    尿素合成工艺各种改进措施的目的主要是提高CO2的转化率，这是广大技术人员早已达成的共识。提高CO2转化率，这样反应物通过合成塔后就可以得到更多的尿素，从而可以减少未反应物的循环量，达到提高生产效率及节能降耗的目的。诚然，影响CO2转化率的因素很多，理论上归纳起来主要有[1]：
4 W) @' c5 \7 m: o3 d9 k    ⑴ 操作温度
- c/ b6 r8 c, _+ S" p2 S    ⑵ 操作压力
' m& Y1 [) ^# ^$ g( N, S    ⑶ 氨碳比 (NH3/CO2)3 ^$ V8 y0 o( w5 R* o" h
    ⑷ 水碳比（H2O/ CO2)7 _0 e7 R" e' I- O2 l- f4 X1 a$ u
    ⑸ 反应物的停留时间6 Y2 P, C# O; l% f
    ⑹ 反应物的纯度
/ u9 i0 W7 L" K3 f    在实际生产过程中，以上所有影响因素，都是建立在物料充分混合的基础之上，如果没有参加反应的各种物料良好的混合，各种影响因素的作用就无从谈起。0 W' }/ M& k1 t+ |  v9 `5 W
    本文就是针对影响尿素合成率，即二氧化碳转化率最主要的因素——参加反应的各种物料混合问题加以讨论，以引起行业内专家、学者、广大技术人员的注意，从这一问题的症结入手，共同为提高尿素合成率，即二氧化碳转化率出谋献策。# a' a( o& E: Z( b, b& w( ?
2  尿素合成工艺存在的问题分析及改进
8 z! j3 b4 l/ ?' r3 y    针对上述影响尿素合成率，即二氧化碳转化率的主要因素，文献[1]、[2]、[3]均有详尽的描述。由于各影响因素之间的相互干扰及操作条件的制约，理论上的合成工艺条件无法完全实现，实际操作工艺参数往往是考虑到各种影响因素后确定的。实际操作过程中，各运行参数的确定，重点考虑利于生产系统长周期运行，安全，运行成本低等。
; ^1 [- [$ m$ t% l  H4 w# ?在工艺操作参数确定以后，人们逐渐认识到尿素合成塔内部的反应过程（不仅仅是反应条件）在很大程度上影响着理论上的二氧化碳转化率，这就是众多专利产品诞生的根本原因。4 f: t; n0 R0 p2 w# f
    单就加强气、液混合，尽量缩短甲铵合成反应进行的时间和反应空间，增大甲铵脱水的时间和空间，防止液气的返混，防止可逆反应的进行这一点来说，广大的科技工作者贡献了许多聪明与才智，设计了一系列合成塔内件和进料方式，对于提高二氧化碳转化率确实起到了一定的作用。但是，这些合成塔内件，只是对已经存在缺陷的合成条件进行改善，并没有从根本上解决问题。在此，根据塔内件的工作原理，我们进行有限的分析。不对之处，希望得到业内专家的批评与指正。8 r( U' J' s# B" @" Z' H/ f% g
    根据作者个人的理解，合成塔内件基本上可以分为以下三种类型。
: I) ?9 j" b2 g$ B    ⑴ 折流型。具体又可分为折流板型和折流管型。1 ~$ T& n+ t& i$ \8 O: X7 z
    ⑵ 帽罩型。分为圆形和直边型帽罩。
; q9 r, [/ r/ L2 e+ p2 v# b* Z( M    ⑶ 管束型。以WWS型为典型的代表。
6 L6 C' p4 o, r  P& t    折流型塔内件（有时也称为塔板、塔盘等），其原理就是将制作好的塔内件，放置在合成塔的横截面上，使原本自由流动的物料通过塔内件时强行改变流动路线，并且在通过塔内件上设置的各种喷孔时流动速度提高，达到增加扰流度，加强气液混合的目的。
4 _$ D. a9 t& {4 g* ^. r帽罩型塔内件的工作原理与折流板型塔内件的工作原理有共同之处，即通过帽罩的气液混合物比折流板的扰动更强烈，同时帽罩使扰动更均匀，塔横断面的分区更细，应该说，比折流板型塔内件有更好的效果。4 f0 ^$ F5 ~2 Q1 v1 @: y0 M, }
    管束式塔内件首先使塔内的气液混合物通过上升主管，进入上混合室，然后通过分布器，再通过管束折返向下混合室。由于强行使混合物料在合成塔内经过了一个返回过程，增加了混合机会，增强了传质效果，同时在物料的折返过程中，进行了一定的传热，对于缩小塔内温差有一定的效果，这有利于甲铵脱水的吸热反应，与UTI工艺所采用的流程有一定的相似之处。同时，还有一点尤为重要，就是通过管束的方式，将合成塔的横截面分成许多小区，而在每个小区内的混合及反应相对于合成塔的全截面来说要均匀和强烈得多。7 X' \! \- L/ Q! `2 e- ~' e
    以上提及的各种塔内件，原则上都是在合成塔内增加设施，将合成塔由中空设备变成一种带内件的设备，根本的原因就是因为物料进入合成塔的方式决定了它们的混合无法均匀，甲铵的合成反应从理论上来讲是很快的，而实际上并非如此。增加塔内件，就是为了增加气液的混合强度，尽快使甲铵的合成反应进行完毕，从而使甲铵脱水生成尿素的时间和空间予以保证。- _9 C4 W- j* L9 C9 K
    在尿素合成塔的实际运行中，还有一个很重要的问题，那就是各种反应物料及生成产物由于进料方式的限制，在塔的横断面上无法保持总体均匀，尽管各种塔内件在局部能够起到一定的扰动作用，局部的气液物料可以实现混合，但在整个塔的横断面上，仍然是不均匀的，这样，参加反应的物料，只有经过多重塔板后，在一定的塔高上，才能实现真正的混合，也就是说，氨基甲酸铵的合成反应只有到了一定的高度后才能基本完成。
- x) }+ o5 R  [$ A, T) u4 }    安装各种塔盘以后，合成塔可视为由多个小室组成，彼此之间由塔盘隔开。反应物自下而上逐步通过每个小室，每一个小室内都存在气液两相，在塔盘处使气体以鼓泡形式穿过液层，增加了两相的接触机会，提高了反应的整体进度。塔盘在很大程度上阻止了上一小室的流体回流入下一小室，防止了物料的返混，因而可以提高反应效率。塔盘数越多，塔内物流流动越接近于理想平推流（活塞式）。这是各种塔盘设计的基本出发点，也就是为什么要安装多层塔盘的根本原因。管束式塔内件，一方面具有上述功能，同时由于管束的存在，使塔的横截面也得到了分区，由于分布器的存在，在塔的横截面上也有一定的混合作用，应该说具有更好的效果。即使这样，也只有到了一定的高度，甲铵的合成反应才能真正完成，根本的原因是在整个塔的横断面上（塔底一定高度），仍然无法实现物料浓度、密度、温度、速度的完全均匀。因此，留给甲铵脱水生成尿素的时间和空间仍然需要打一定的折扣，整个尿素合成塔的二氧化碳转化率和理论上的设计值仍有一定的差距。
' c) @% s. t0 _$ Q# t& q7 a    进入合成塔的反应物料，由于没有足够的混合措施，塔的横断面上，反应物料的分布无法总体均匀，导致生成物料的分布也无法均匀，也就是说，在塔的任一横断面上，混合物的浓度、温度、密度、速度都是不均匀的（至少在离开塔底一定的高度上）。8 M5 E9 ~# T2 ?" i
    比较目前各种尿素生产工艺，单从CO2转化率来看，传统水溶液全循环法属于低水平的工艺路线。当然，水溶液全循环法只有一台高压设备，即尿素合成塔，从设备投资来讲，是比较经济的。这种工艺国内目前运行的厂家最多，据不完全统计，大约有200家。针对该工艺进行技术改造，应该说具有良好的经济效益和社会效益。本文是在文献[4]的基础之上，仍以水溶液全循环法尿素工艺为讨论对象，对尿素合成塔的二氧化碳转化率问题作进一步的探讨和论述，以求得在这一领域有所作为，并通过个人的观点引起业内专家的进一步思考。1 Q! m  J( \* o; O
3  提高尿素合成塔效率的根本途径
+ o0 i' o1 y' Y  a0 U- Z# Y( b以上对影响尿素合成率的原因进行了有限的分析，得出的初步结论是：在塔的横断面上，混合物（包括反应物和生成物）的浓度、温度、密度、速度的均匀性是影响尿素合成率（即二氧化碳转化率）的最主要因素，也是阻碍二氧化碳转化率提高的瓶颈。对于这一点，广大技术人员和业内专家早已形成共识，各种塔内件的设计和改进正是沿着这些思路进行的，但是得到的效果仍然是有限的。
  v& x. `/ \3 P( P7 f) V3 J/ P　进入合成塔的三股物料，即液氨、气体二氧化碳、一段甲铵液，单独由各自的输送设备送进合成塔内，流速非常小，进入合成塔后由于截面积增大流速就更小，这是由反应停留时间所决定的。典型情况是：对于高度为30m左右合成塔，反应物料需要流动45～60min。这就决定了进入合成塔物料的混合，由速度及速度差引起的动力混合作用极小，主要依靠分子之间的扩散来完成。可想而知，如果没有塔板和各种塔内件的话，三股物料依靠分子扩散的混合过程将非常缓慢，在合成塔下部很高的高度上，三股物料将**存在，甲铵的合成反应可能在出塔时也无法进行完毕。文献[3]中有这样的论述：当合成塔的生产强度达到一定值时，二氧化碳转化率随着生产强度的提高而提高，说明入塔物料流速增大，一方面形成了较强的动力扩散，加强了混合，同时由于塔内整体流速增大，能够减轻塔上部生成物料的返混，减少可逆反应的进行。$ `. Q0 l4 r, q
    单从理论上讲，合成塔可以是一个中空的容器，而实际上是不可能的，从本文的分析可以得出这样的结论。( N5 @* y+ Z! e6 |( T/ Z) N3 N/ |6 T
    但从工艺的角度考虑，合成塔也可以设计成卧式结构，而这在实际上也是不可能的。如果设计成卧式，那么，三股物料进入合成塔后很快就会出现分层，气体介质走上部，液体介质走下部，合成反应几乎无法进行。即使将合成塔内部详细分区，也不会有什么效果。之所以作出这样的结论，我们有以下的事实为依据。  i& ]4 ^1 [; Z' @3 ^. Z) x6 g" t
    寰球工程公司开发的水溶液全循环尿素高压循环圈节能增产新工艺专利技术中，关键设备“高压甲铵冷凝器”（其工作性质类似于合成塔）原始设计为卧式结构。从理论上来讲，气体二氧化碳和液氨在进入甲铵冷凝器后，会快速发生生成氨基甲酸铵的放热反应，利用管壳式结构副产蒸汽。1999年在山东某厂的第一次工程验证运行中，由于没有充分考虑气体二氧化碳和液氨的混合需求，加上高压甲铵冷凝器的卧式结构形式，气体二氧化碳和液氨在进入甲铵冷凝器后由于重力和密度的共同影响，造成液、气分别流动，无法实现均匀混合，导致反应无法进行，出现的结果是甲铵冷凝器无法副产蒸汽。虽然从进料参数和进料方式上采取了一系列措施，仍然得不到应有的效果。该流程的最终打通，是利用了我们提供的一台混合器，将进入甲铵冷凝器的气体二氧化碳和液氨利用特种雾化装置进行有效混合，才得以使甲铵冷凝器发挥作用。在以后的工程实施中，寰球工程公司认识到气体二氧化碳和液氨的混合是甲铵冷凝器工作的前提，因此将甲铵冷凝器设计成了立式结构，并且在下部物料进口处加装了旋流装置，使进入甲铵冷凝器列管的气液进行有效的分配和混合，实现了最初的设想。
& F7 v. ^- e' [    归根结底一句话，如何使合成塔内的气、液物料进行良好的混合，是解决合成塔效率的关键所在。如果条件允许，就尿素合成塔的结构形式来说，进行物理搅拌使气液混合应该是一种很好的思路，但实际上这是无法实现的。在塔底进料处加装旋流片，起到了一定的作用，但也是非常有限的。
  E; h" S& l+ N, J, ~$ [    在此，我们想强调一个重要的观点：针对气、液混合问题，比起将气体以气泡形式鼓入液体介质中，以及使液体成膜后和气体介质接触的方案，使液体雾化后悬浮在气体介质中应该是最好的方案，一方面可以保证混合的均匀性，另一方面，可以使气液的接触面积最大，即混合强度和深度最大，混合效果也就最好。
! ~4 q/ [. w+ F. G, [2 W    应该说，将液体雾化后悬浮在气体介质中，实现气、液混合并不是一种新思路，但在通常情况下，这是需要条件的。首先，要想使液体雾化，需要提供雾化空间，就是说液体雾化后，液滴要有一定的运行距离，才可以实现和气体介质混合，常规的雾化方式同时还需要一定的雾化角度，这就更需要雾化空间。其次，在高压情况下，由于气体的密度很高，雾化后的液滴在气体介质中很难穿行，造成混合效果不佳。最重要的一点是，常规的雾化方式都是采用各种喷嘴来实现液体的雾化，因此，要达到一定的雾化质量，喷嘴的雾化能力就会受到很大的限制。这就是对于尿素合成塔这样一个高压、大流量、小空间工况一直没有人采用将液体介质进行雾化来实现混合的根本原因。6 b7 M# [9 o* g: Y$ W2 C
    由于存在以上的各种原因，目前对尿素合成塔内物料的混合，普遍采取的思路就是在合成塔的内件上想办法，当然就不会从根本上解决问题。
" u, A/ M% k4 [    不能说广大的工程技术人员没有意识到以上分析的问题，只是苦于没有好的办法来解决高压、小空间、大流量情况下的液气混合。文献[6]指出：“塔盘的作用就是提高混合效果，减少返混。……笔者认为提高二氧化碳转化率较好的办法是物料在进尿素合成塔之前，CO2和氨生成甲铵的反应已完成，进塔之后，只是进行甲铵脱水生成尿素的反应，这样可延长合成塔内生成尿素所需的停留时间。……在尿素合成塔之前，加一台混合器，……若能使二氧化碳转化率提高3%～5%......”。
2 M0 F3 ?9 ~2 D6 j& T( Z+ i  w- J    如何设计“混合器”，文献[6]没有给出明确的思路和方案，本文的主要目的就是论述这一问题，并给出前瞻性答案。) A8 B' o8 ^% F2 ]
    文献[4]曾经对尿素合成塔的工作过程进行了较为详细的分析，并且介绍了作者发明的高压混合器的使用效果，在山东某尿素厂使用的验证实验结果是：将进入合成塔的CO2和氨（不包括甲铵）经过混合器后再送入合成塔，“CO2的转化率由原来的63%～64%提高到67%左右，最高达67.7%”。在山东另一尿素厂的验证实验结果是：“仅将部分CO2与氨（不包括甲铵）混合后送入合成塔，CO2的转化率提高了3%左右”。能够如此幅度提高CO2的转化率，是其他方法较难实现的，更何况是塔内件已经存在的条件下，仍有此幅度的提高，更说明加装混合器的优点。
6 ^8 O9 L1 @, Q/ g, @& ?9 b  O$ N以下我们结合文献[6]的思路，介绍利用“高压混合器”提高尿素合成塔二氧化碳转化率的原理和实施方案。
( ^" M% y, t8 N" s7 a! v    如图1所示，我们在尿素合成塔之前，安装“高压液气管式快速混合反应器”（发明专利200610065020.2），使进入尿素合成塔的三股物料（液氨、气体二氧化碳、液体甲铵）通过特种雾化装置实现完全混合，形成均匀的液气混合物后，再分别通过尿素合成塔已有的三个进料管进入合成塔。这样可以达到以下效果。
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图1   尿素合成塔加装混合器的流程图

    ⑴ 由于采用了高压液气管式快速混合反应器，可以在高压情况下（20MPa）将液体氨和甲铵雾化装置雾化成100～250μm的雾滴（而不是液滴），再和气体二氧化碳混合，成为均匀的两相流，使进入尿素合成塔的三种物料（气体二氧化碳，液体氨，液体甲铵）成为完全均匀的液气混合物，解决了塔内的混合问题。; N% J8 a4 b/ r- G7 H
    ⑵ 由于进入尿素合成塔的三种物料成为完全均匀的液气混合物，同时三个进料管的物料完全相同，因此塔内任一横截面上各种物料（包括反应物、中间产物及生成物）的流动速度、浓度、温度及整体密度将非常均匀，气液的分布也非常均匀，能够形成真正意义上的活塞流，避免了物料重度和温度梯度而造成的返混问题，因此，对于塔内件的要求将变得不再严格。
$ Y1 h' P' L" f! i1 ^6 p    ⑶ 在该方案中，尿素合成塔内基本不再进行物料混合和甲铵生成反应，合成塔内基本上不再为物料的混合及甲铵合成反应付出空间和时间，将变成真正的合成塔，所完成的任务基本上只有氨基甲酸铵脱水生成尿素，因此，保证了氨基甲酸铵脱水生成尿素的时间和空间。使甲铵脱水生成尿素的过程大大延长，提高合成塔的反应效率，最终提高二氧化碳的转化率（理论上可以提高3%～6%，甚至更高，取决于尿素合成塔已有的运行条件），达到节能和提高产量的目的。9 W6 ^! b2 \, [/ Z+ Q
    ⑷ 由于采用了高压液气管式快速混合反应器，就有可能将新设计的尿素合成塔进料管口由三个减为一个，从而解决尿素合成塔（尤其是小型合成塔）底部进料口的开孔难题，降低尿素合成塔的制造和维护使用成本。9 k1 K! t! v6 R4 Q. \$ Z
    ⑸ 利用该方案，彻底解决了高压情况下的液气混合问题，如果能根据尿素的合成条件合理地设计出配套的尿素合成塔，就有可能简化目前普遍使用的某些流程，减少高压设备的数量，在达到相同二氧化碳转化率的条件下，节省投资，降低尿素合成的维护使用成本。
! U# Q5 T6 F" h5 ^+ Q    ⑹ 利用该方案，就可以将反应物料的混合和反应集中在这一关键设备上，减少参数调节的数量和环节，从而容易达到系统的平衡和稳定，便于操作和维持生产的长周期运行。8 F! R7 J# y( C& `, A. L
    ⑺ 特种雾化装置的雾化效果及混合效果不受重力的影响，因此对安装方位没有要求，新系统和老系统改造都能使用。0 l6 ^* U& F  u
    由于高压液气管式快速混合反应器将进入尿素合成塔的三种物料（气体二氧化碳，液体氨，液体甲铵）变成完全均匀的液气混合物，使前面所述的二氧化碳与液氨生成甲铵的反应会很快完成，并放出大量的热量，在尿素合成塔底部一开始就能保证有较高的温度，这就为甲铵脱水生成尿素这样一个吸热反应提供了有利的条件，这也是保证尿素生成率的前提，即提高二氧化碳转化率的根本条件。
8 e; e0 `" S; v6 }    同时，尿素合成塔的底部温度提高以后，也为尿塔底部的检漏提供了便利条件。传统的水溶液全循环工艺中，尿塔底部3个进料管的物料温度较低，二氧化碳为100~120℃，液氨约为50℃，甲铵液约为90℃，塔底及塔下部第1筒节温度不高，这些区域若衬里有泄漏物则会出现固态结晶，导致检漏系统出现堵塞，所以要用蒸汽进行检漏。文献[7]提出了在尿素合成塔的入口处加装第一反应器，而将合成塔作为第二反应器来提高进入合成塔的物料温度，这样塔底的检漏就可以避免通入蒸汽。当然，文献[7]仅只从检漏方面提出了这一观点，并没有对第一反应器的其他作用予以论述。
4 A6 X4 s! }/ o3 I5 D4  结论及问题讨论
& K4 E1 l. j$ G* l    前文中提及的“高压液气管式快速混合反应器”其根本原理是利用特种雾化装置解决高压、小空间、大流量情况下的液体雾化问题，从而能够将液体在很短的距离内（20～50 mm）雾化成100～250μm的雾滴（而不是液滴），再和气体混合，成为均匀的两相流，这是提高尿素合成塔二氧化碳转化率的基础。   9 C3 j3 u- E  l. x2 [. w! ~! ]  ^+ z) R
    在为大连“大化集团有限责任公司”提供的用于**的管式反应器中，为了使液体硝酸和气体氨实现良好的混合，我们设计的液体硝酸特种雾化装置采用的就是这种方案。以水为介质在实验室对特种雾化装置进行的模拟实验情况（雾化消耗压力为0.4MPa）见图2。
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图2  大化集团**管式反应器特种雾化装置实验情况

    从实验结果来看，被雾化介质在离开特种雾化装置端面大约20～30mm处就已经实现完全雾化，而且雾化区域几乎和特种雾化装置端面大小相当，雾化后的水已经不再是水滴，几乎就是雾滴。可以想象得到，在将液氨和液体甲铵利用特种雾化装置雾化后，再喷入气体二氧化碳中，三种物料的混合将会是何等完全和均匀。由于混和如此均匀，液氨和二氧化碳的合成反应将会很快完成，因此，离开混合器进入尿素合成塔的混合物料，将会比利用各种塔内件及混和器使物料混合的均匀性高出多个等级。在这样的均匀混合物中，各种反应物、中间产物、生成物的浓度将十分均匀，完全是一种匀相的流动，也就是通常所说的活塞流，在这样的流动状态下，如果不考虑合成塔壁造成的边界层影响的话，整个塔截面任何一点的浓度、密度、温度、速度都将是完全相同的，合成塔内的反应过程才真正取决于操作压力、操作温度、氨碳比、水碳比等条件。同时，在合成塔内，不需要再拿出空间和时间用于反应物的混合和反应，因此，使甲铵脱水生成尿素的过程大大延长，加上塔底的温度有所提高，为甲铵脱水生成尿素提供了有利的条件，因而也就为提高合成塔的反应效率，即二氧化碳的转化率奠定了基础。这就是本文的结论。

    至目前为止，并不是说以上所论述的已经是一种十全十美的方案，不存在任何问题，如果现在下这样的结论，那是不严肃的。
7 r2 L2 Q  [7 j0 u% `, l' [3 O0 ?* S/ V    从以前的实验中，我们也发现了一些问题，文献[4]曾进行了详细的分析，对存在的问题也进行了一些探讨。在此对于存在的问题，我们提出以下解决方案，以期在今后的工程应用中得到实施并希望达到应有的效果。- X! ]# Q: C+ t7 D! t; ]
    ⑴ 关于高流速问题（当时我们将二氧化碳和液氨混合后从二氧化碳的入口送入合成塔，而将液氨入口闲置，从而造成二氧化碳入口处流速过高），我们将混合物由合成塔原来已有的三个进料管均匀进料，就可以彻底解决此问题。8 k2 v: J8 \: U
    ⑵ 关于高温问题（当时我们将全部液氨和全部二氧化碳混合，并且甲铵没有参加混合，造成混合物温度升高，使混合器出口法兰的紧固螺栓膨胀，导致混合物料的泄漏），在本文所述的改造流程中，我们将甲铵液同时引入混合器，这一问题将有所缓解，同时我们在液氨管路上设计了调节旁路，用于调节进入混合器参加放热反应的液氨总量，由此可以调节混合器出口的物料温度（原则上不超过188℃），这样就可以解决高温条件下的材料耐腐蚀问题。3 y* g% y2 f0 n9 I4 T& V
    通过以上措施，我们认为，从理论上讲，本文提出的用于提高尿素合成塔二氧化碳转化率的方案将会达到应有的效果，而且能够实现稳定长周期运行，我们热切希望行业内的专家对此发表意见，同时希望生产厂家能够以科学的态度来考虑本文所提出的方案，并对本方案的实施给予支持，共同为提高尿素合成塔二氧化碳转化率开辟一条新的途径，使尿素合成这一成熟工艺焕发新的生机，共同为化肥厂的节能降耗、提高效益、节约生产成