專(zhuān)利名稱(chēng)：一種尿素制氨水解裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及尿素制氨水解裝置，利用本實(shí)用新型裝置可將尿素分解生成氨氣，以滿(mǎn)足火電發(fā)電廠脫硝工程的氨需求。
背景技術(shù)：
火電發(fā)電廠的氮氧化物排放控制方法主要有催化還原反應(yīng)(SCR) /非催化還原反應(yīng)(SNCR)，其原理都是利用還原劑和煙氣中的氮氧化物發(fā)生反應(yīng)生成氮?dú)?。目前?yīng)用最廣泛的還原劑是氨(NH3)。液氨價(jià)格便宜，但是由于其化學(xué)性質(zhì)易爆，屬于危險(xiǎn)化學(xué)物品，運(yùn)輸和儲(chǔ)存都必須經(jīng)過(guò)相關(guān)部門(mén)的嚴(yán)格審查，不宜用于城市或人群密集的電站。尿素化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，無(wú)毒，運(yùn)輸和儲(chǔ)存方便，因此利用尿素分解制氨是解決液氨安全問(wèn)題的最有效途徑。目前針對(duì)脫硝工程的尿素制氨方法，應(yīng)用較廣泛的是尿素?zé)峤?，其原理為利用高溫燃?xì)?煙氣(600°C )將尿素溶液迅速蒸發(fā)分解，生成氨氣。但這種工藝反應(yīng)溫度高，消耗能量大，使電廠用電增加。近年來(lái)，研究者提出了尿素水解的技術(shù)路線。水解反應(yīng)是尿素生產(chǎn)階段的副反應(yīng)，在尿素生產(chǎn)階段，該反應(yīng)極其微弱，對(duì)尿素產(chǎn)量影響不大，因此文獻(xiàn)中對(duì)于該反應(yīng)，尤其是其反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的相關(guān)研究極少。脫硝工程中的制氨設(shè)備屬于輔機(jī)系統(tǒng)，要求流程簡(jiǎn)單，設(shè)備精簡(jiǎn)，造價(jià)合理，制氨工藝應(yīng)采用濃度較高的尿素溶液，以減少?gòu)U液產(chǎn)生，快速有效的生成氨氣，滿(mǎn)足后續(xù)脫硝反應(yīng)的需求。在尿素生產(chǎn)領(lǐng)域可采用解吸塔、閃蒸塔等設(shè)備，在負(fù)壓高溫條件下分解尿素廢液，回收氨氣。該類(lèi)設(shè)備通常為塔式反應(yīng)器形式，塔內(nèi)為負(fù)壓狀態(tài)，反應(yīng)原料為濃度較低的尿素溶液(通常低于10%)，產(chǎn)物為氨氣和大量廢液。這類(lèi)尿素制氨設(shè)備占地面積大，造價(jià)昂貴，并連續(xù)產(chǎn)生大量廢液，與脫硝工程的尿素制氨要求相差較大。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種尿素制氨水解裝置，以利用尿素溶液制備氨氣用于煙氣脫硝工程。本實(shí)用新型的尿素制氨水解裝置包括一個(gè)臥式壓力反應(yīng)釜，在反應(yīng)釜的底部設(shè)有加熱裝置，進(jìn)料口設(shè)在反應(yīng)釜底部，出料口設(shè)在反應(yīng)釜的上部；一個(gè)增壓泵，與進(jìn)料口管路連接，用于將尿素溶液輸入反應(yīng)釜中；一個(gè)調(diào)節(jié)閥，安裝在增壓泵與進(jìn)料口之間的管路上，用于調(diào)節(jié)進(jìn)入反應(yīng)釜尿素溶液的流量；一個(gè)穩(wěn)壓調(diào)節(jié)閥，安裝在出料口后的管路上，用于將反應(yīng)釜中分解生成的氨氣/CO2/水混合物穩(wěn)壓后排出；[0014]一個(gè)在線液位計(jì)，安裝在反應(yīng)釜上，用于控制反應(yīng)釜中的液位；一個(gè)安全閥，安裝在反應(yīng)釜上，用于在反應(yīng)釜超壓時(shí)排出氣相物料。本實(shí)用新型的尿素制氨水解裝置還包括有一個(gè)泄壓旁路，所述泄壓旁路安裝在出料口與穩(wěn)壓調(diào)節(jié)閥之間的管路上，用于在反應(yīng)釜超壓時(shí)將氣相物料排入廢水池中。其中，所述的加熱裝置是電加熱器或蒸汽加熱盤(pán)管。進(jìn)一步地，在反應(yīng)釜的底部還安裝有定期排污口。質(zhì)量濃度為40 60%的尿素溶液通過(guò)增壓泵和調(diào)節(jié)閥后進(jìn)入反應(yīng)爸,在反應(yīng)爸中發(fā)生分解反應(yīng)，生成氨氣/CO2/水的混合物，經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓調(diào)節(jié)閥的穩(wěn)壓作用后排出。運(yùn)行中通過(guò)在線液位計(jì)的測(cè)量及反饋，利用調(diào)節(jié)閥控制反應(yīng)釜中的液位恒定。在運(yùn)行過(guò)程中，加熱裝置提供水解反應(yīng)所需的熱量，通過(guò)調(diào)節(jié)加熱裝置的輸入功率，改變反應(yīng)釜中的壓力和溫度， 可以實(shí)現(xiàn)水解反應(yīng)的負(fù)荷變化，改變氨的生成量。在運(yùn)行過(guò)程中，若反應(yīng)釜中的壓力超過(guò)設(shè)定值，則通過(guò)泄壓旁路或安全閥泄壓，避免設(shè)備超壓，保證安全。本實(shí)用新型的尿素制氨水解裝置可以將尿素溶液分解生成氨氣，滿(mǎn)足脫硝工程的氨需求。反應(yīng)產(chǎn)物為氨氣/水蒸汽/CO2的混合物，混合物性質(zhì)穩(wěn)定，不可燃，與空氣混合后不會(huì)發(fā)生燃燒、爆炸等危險(xiǎn)。相比尿素?zé)峤夤に?，能耗低，消耗電能少，具有良好的?jīng)濟(jì)實(shí)用性。本實(shí)用新型的尿素制氨水解裝置設(shè)備精簡(jiǎn)，反應(yīng)過(guò)程無(wú)廢液排放，控制邏輯清晰，運(yùn)行過(guò)程穩(wěn)定，可更好的與脫硝工程相匹配。

圖I是本實(shí)用新型尿素制氨水解裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1 一增壓泵；2 —調(diào)節(jié)閥；3 —反應(yīng)釜；4 一穩(wěn)壓調(diào)節(jié)閥；5 —加熱裝置；6 —在線液位計(jì)；7 —泄壓旁路；8 —安全閥；9 一定期排污口 ；10 —進(jìn)料口 ；11 一出料口。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合圖I對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。一臺(tái)制氨量為25kg/h的尿素制氨水解裝置，其壓力反應(yīng)釜3為臥式罐，設(shè)計(jì)壓力21MPa，外形尺寸Φ500πιπιΧ 600mm，材質(zhì)為316L不銹鋼，壁厚15mm。加熱裝置5采用電加熱絲。該裝置使用的尿素溶液質(zhì)量濃度為50%,滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行時(shí)尿素溶液耗量88kg/h,電加熱絲設(shè)計(jì)功率250KW。運(yùn)行時(shí)根據(jù)液位計(jì)的反饋信號(hào)控制反應(yīng)釜液位恒定，通過(guò)改變電加熱功率調(diào)節(jié)反應(yīng)釜的壓力和溫度，實(shí)現(xiàn)水解裝置氨生成量的變化。將濃度為50%的氨水通過(guò)增壓泵I和調(diào)節(jié)閥2后從底部進(jìn)料口 10進(jìn)入反應(yīng)釜3中，反應(yīng)釜3中壓力O. 2 O. 8MPa，溫度100 250°C。通過(guò)在線液位計(jì)6的測(cè)量和反饋控制調(diào)節(jié)閥2的開(kāi)度，保證反應(yīng)釜3中的液位恒定。加熱裝置5提供水解反應(yīng)所需的熱量，運(yùn)行中調(diào)節(jié)熱量輸入，控制反應(yīng)釜3中的溫度和壓力，實(shí)現(xiàn)水解裝置負(fù)荷和氨生成量的變化。水解裝置的反應(yīng)產(chǎn)物成分為氨氣、CO2和水蒸汽的混合物，由出料口 11排出后經(jīng)穩(wěn)壓調(diào)節(jié)閥4調(diào)節(jié)，其質(zhì)量份額分別為28. 33%、36. 67%、35. 00%，制氨量2. 5 25kg/h。[0030]當(dāng)反應(yīng)釜3的壓力超過(guò)一定值時(shí)，氣相產(chǎn)物可以通過(guò)泄壓旁路7或安全閥8排出，降低反應(yīng)釜3中的壓力，避免容器超壓，保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。在反應(yīng)釜3的底部安裝有定期排污口 9。
權(quán)利要求1.一種尿素制氨水解裝置，其特征是包括有 一個(gè)臥式壓力反應(yīng)釜，在反應(yīng)釜的底部設(shè)有加熱裝置，進(jìn)料口設(shè)在反應(yīng)釜底部，出料口設(shè)在反應(yīng)釜的上部； 一個(gè)增壓泵，與進(jìn)料口管路連接，用于將尿素溶液輸入反應(yīng)釜中； 一個(gè)調(diào)節(jié)閥，安裝在增壓泵與進(jìn)料口之間的管路上，用于調(diào)節(jié)進(jìn)入反應(yīng)釜尿素溶液的流量； 一個(gè)穩(wěn)壓調(diào)節(jié)閥，安裝在出料口后的管路上，用于將反應(yīng)釜中分解生成的氨氣/CO2/水混合物穩(wěn)壓后排出； 一個(gè)在線液位計(jì)，安裝在反應(yīng)釜上，用于控制反應(yīng)釜中的液位； 一個(gè)安全閥，安裝在反應(yīng)釜上，用于在反應(yīng)釜超壓時(shí)排出氣相物料。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的尿素制氨水解裝置，其特征是還包括有一個(gè)泄壓旁路，所述泄壓旁路安裝在出料口與穩(wěn)壓調(diào)節(jié)閥之間的管路上，用于在反應(yīng)釜超壓時(shí)將氣相物料排入廢水池中。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的尿素制氨水解裝置，其特征是所述的加熱裝置是電加熱器或蒸汽加熱盤(pán)管。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的尿素制氨水解裝置，其特征是在反應(yīng)釜的底部安裝有定期排污口。
專(zhuān)利摘要一種尿素制氨水解裝置，包括一個(gè)臥式壓力反應(yīng)釜，在反應(yīng)釜的底部設(shè)有加熱裝置，尿素溶液通過(guò)增壓泵和調(diào)節(jié)閥輸入到反應(yīng)釜中，安裝在反應(yīng)釜上的在線液位計(jì)控制反應(yīng)釜中的液位；反應(yīng)釜中分解生成的氨氣/CO2/水混合物經(jīng)穩(wěn)壓調(diào)節(jié)閥穩(wěn)壓后排出；反應(yīng)釜超壓時(shí)通過(guò)安全閥或泄壓旁路泄壓。本實(shí)用新型的尿素制氨水解裝置可以將尿素溶液分解生成氨氣，通過(guò)改變熱量輸入控制裝置的負(fù)荷變化，滿(mǎn)足脫硝工程不同制氨量的需求，可以更好的與脫硝工程相匹配。
文檔編號(hào)B01D53/79GK202671218SQ20122035431
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月21日
發(fā)明者李紅兵, 孔潭, 林綱 申請(qǐng)人:山西新唐工程設(shè)計(jì)有限公司