国内现有用于各种不同尿素生产流程(如水溶液全循环法、CO2汽提法、改良C法、NH3汽提法、双汽提法、ACES法等)和不同生产规模(4万～80万t／a)的尿素合成塔300余台。它们的共同特点是：原料NH3和CO2以及循环甲铵溶液以气相和液相形式进入尿素合成塔的底部，合成塔内的反应物、生成物和惰性气体沿塔的轴向自下而上流动，最后从塔顶部流出。这是一个既占老又典型的多段式气液鼓泡型反应器，从我国20世纪60年代兴建尿素工业装置以来一直沿用至今。这种塔内轴向流动模式影响着尿素合成转化率(ηCO2)的最大化，制约着尿素蒸汽消耗定额的最小化。通常，这种轴向流动的尿素合成塔被称为第1代尿素合成塔，亦称轴流型尿素合成塔。
1 第1代(轴流型)尿素合成塔
1.1 轴向返混的缺点
第1代尿素合成塔的缺点是塔内存在着十分严重的返混现象。国内某厂尿素合成塔内返混情况的测定见图1。该尿素合成塔采用的生产工艺为水溶液全循环法，塔容积31.5 m3，操作压力19.12 MPa，操作温度195℃，入塔氨碳摩尔比为3.9～4.0，水碳摩尔比为0.8。由图1测定的塔内返混情况如下。
(1)塔内存在着返混，返混率相当大，按照图1中的曲线1、2、3的返混情况，可以初步计算出它们的返混率分别为139％、191％和230％。
(2)指示剂加入塔内几分钟后就能在塔出口检测出来，说明塔内存在着短路现象。
1.2 返混的原因
返混的原因是尿素合成塔内存在着大量的轴向流动的气体。塔内的气体来源如下。
(1)原料CO2中的惰性气体，如H2，CO，CH4，N2等。
(2)原料液NH3中的惰性气体，如H2，N2，Ar，CH4等。
(3)为防腐而加入的纯O2或空气，H2O2。
(4)塔内由于物系的平衡气相分压而存在的NH3＋CO2＋H2O气体。
这些气体在通过塔板的设计小孔(一般为φ4 mm～φ8 mm或更大)时生成相应大小的气泡。例如：1620 t／d CO2汽提法尿素合....
