Chọn vật liệu chính để chế tạo tháp tổng hợp là thép 1X18H12M3T. Thép 1X18H12M3T dùng để chế tạo các thiết bị tổng hợp urê và có độ bền cao đối với nhiều chất ăn mòn khác, nhưng đắt tiền vì chứa nhiều molipden. Thép có khối lượng riêng 7,9 kg/dm3, nhiệt độ nóng chảy 1400oC, hệ0 số dẫn nhiệt 0,139 – 0,186 W/m.oC, hệ số nở dài 17,3.10-6, modun đàn hồi 2,1.105 N/mm2.
Trong công nghiệp sản xuất urê, thiết bị phản ứng thường có dạng tháp hình trụ được chế tạo với nhiều loại kích thước khác nhau.
Bảng 5.1 Bảng kích thước chuẩn của tháp phản ứng
Đường kính (m) 1,2 1,3 2,36
Chiều cao (m) 14 23 45
Thể tích (m3) 15,83 30,53 196,85
Một số các số liệu lựa chọn cho tháp phản ứng dựa theo tiêu chuẩn của nhà máy Đạm Phú Mỹ.
- Đường kính trong của tháp: 2,36m - Chiều cao tháp: 45m
- Ống chảy tràn bên trong tháp phản ứng được lắp từ trên xuống xuyên qua các mâm và được lấy ra khỏi tháp từ mâm thứ 15. Bên trong có 3 vị trí để giữ đoạn ống chảy tràn và được lắp cố định tại 3 vị trí phía trên đỉnh, trên mâm thứ 7 và trên mâm thứ 13.
- Khoảng cách từ mâm trên cùng đến ống chảy tràn: 1500 mm. - Khoảng cách từ đáy tháp đến điểm đo nhiệt độ TI-1013A: 3000mm - Khoảng cách từ đáy tháp đến điểm đo nhiệt độ TI-1013B: 10000mm.
- Phía trên đỉnh tháp có lỗ người chui, dòng công nghệ được nạp liệu vào đáy tháp, dòng dịch urê được lấy ra tại mâm thứ 15.
Chú thích: Cấu tạo thiết bị phản ứng
- N2: Dòng CO2 đi vào đáy tháp phản ứng đường kính 8inch.
- N3: Dòng NH3 và carbamate đi vào đáy tháp phản ứng đường kính 10inch.
- M1: Cửa người, đường kính 500 mm. - CN1, CN2, CN3: Cặp nhiệt điện.
Hình 5.1 Cấu tạo thiết bị phản ứng
- Tháp được chia thành 17 mâm. Mỗi mâm gồm những tấm hình vành khuyên ghép lại với nhau bằng đai ốc. Khoảng cách giữa các đai ốc là 200mm.
- Khoảng cách các mâm: 2,5 m.
Các mâm được thiết kế đặc biệt, mỗi mâm lỗ được thiết kế thành 3 phần riêng biệt và được lắp ghép vào nhau nhờ các bulông, đường kính mâm 2345mm. Các mâm có thể tháo rời ra khỏi thiết bị qua cửa người.
Các mâm được lắp trên các giá đỡ bằng các bulông, giá đỡ các mâm được thiết kế đặc biệt theo tiêu chuẩn của nhà sản xuất để tránh bất cứ điểm rò nào có thể xảy ra của dòng lưu chất bên trong. Vật liệu chế tạo các mâm loại: AISI 316 L Mod.
Vật liệu chế tạo các bulông và vòng đệm các đai ốc loại: 25-22-2 Cr-Ni- Mo.
Các mâm từ 1 đến 6 gồm 859 lỗ, đường kính mỗi lỗ là 8 mm. Các mâm từ 7 đến 12 gồm 1718 lỗ, đường kính mỗi lỗ 8 mm. Các mâm từ 13 đến 17 gồm 2578 lỗ, đường kính mỗi lỗ 8 mm. Tất cả các lỗ đều có khoảng cách bằng nhau trên bề mặt của mâm.