CN105665343A - 一种尿素催化水解反应设备的在线清洗系统及方法 - Google Patents

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Abstract

一种尿素催化水解反应设备的在线清洗系统及方法，属于烟气脱硝尿素催化水解反应后系统设备的清洗技术。该系统含有催化剂罐、尿素储罐、水解反应器、除盐水供给箱、废水箱和蒸汽源；清洗液依次经水解反应器、第一高压泵、尿素储罐和第二高压泵后进入催化剂罐，再经催化剂供给泵进入水解反应器内，形成循环回路。本发明利用蒸汽对除盐水和碱液进行加热，无需酸洗，不仅避免了设备的二次腐蚀，而且清洗彻底，是一种实时、安全、便捷、有效的清洗方法。

Description

一种尿素催化水解反应设备的在线清洗系统及方法
技术领域
本发明涉及一种尿素催化水解反应系统清洗系统及方法，属于烟气脱硝尿素催化水解反应后系统设备的清洗技术。
背景技术
在尿素水解催化反应中，由于尿素及尿素水解过程中的中间产物(例如氨基甲酸铵)和催化剂等都是具有腐蚀性的物质，所以反应完成后需要对整个尿素催化水解系统中的设备和管道进行彻底清洗，以防止设备腐蚀，方便下次开车。常规的清洗方法大都存在酸洗，且均在常温下进行；而酸洗可能会造成二次腐蚀，从而降低反应系统各设备的使用寿命；另外由于尿素溶液在常温下易结晶，只有在一定温度下才能将尿素溶解，故采用常温清洗方法不能有效的、彻底的进行清洗。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种实时、安全、便捷、有效的尿素催化水解反应设备的在线清洗方法。
一种尿素催化水解反应在线清洗系统，含有催化剂罐、尿素储罐、水解反应器、除盐水供给箱和废水箱；其特征在于，该装置还含有蒸汽源，该蒸汽源分别通过管道和阀门与水解反应器内的U型盘管和催化剂罐相连；
催化剂罐的出口通过阀门和催化剂供给泵与水解反应器的入口相连，水解反应器的出口通过第一高压泵和阀门与尿素储罐的入口相连，尿素储罐的出口通过阀门和第二高压泵与催化剂罐入口相连，所述的催化剂罐、水解反应器和尿素储罐之间通过连接管路构成循环回路；在水解反应器与尿素储罐之间的管路上设有带阀门的排水管，该排水管与所述的废水箱连接。
优选地，所述系统还包括废水池，所述的废水箱通过管道和第三高压泵与废水池相连。
优选地，所述催化剂罐内安装有搅拌器。
本发明提供的一种尿素催化水解反应设备的在线清洗方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：
第一步：碱液清洗
1)系统停车后，将系统内各设备排水至废水箱，然后在水解反应器中注入除盐水达到水解反应器满液位的70-80％，在水解反应器的U型盘管内缓慢通入压力为0.1～0.3MPa蒸汽，使水解反应器内除盐水的温度达60～70℃；
2)在催化剂罐内加入除盐水、Na2CO3及P2O5，利用除盐水溶解Na2CO3及P2O5，搅拌并通入蒸汽加热，使催化剂罐内除盐水的温度达70～80℃；
3)将催化剂罐内Na2CO3和P2O5溶液通过催化剂供给泵注入到水解反应器中，使水解反应器满液位下Na2CO3的质量浓度为5-8％，P2O5的体积质量浓度为2-3g/L；
4)开始循环清洗，将水解反应器中的碱液通过第一高压泵注入到尿素储罐中，再通过第二高压泵将碱液注入到催化剂罐内，再重新通过催化剂供给泵将碱液注入到水解反应器中；在清洗过程中使水解反应器内的压力保持在0.3-0.4MPa内，在饱和状态下继续循环6～8小时后，分析水解反应器内溶液中铁离子的含量，当铁离子的含量保持不变时，停止循环并关闭蒸汽加热；
第二步：除盐水清洗
1)除盐水再次清洗：碱洗结束后将水解反应器中的碱液排放到废水箱，完全排空后，再充入除盐水，循环清洗，多次灌水、放水，直至分析排水达到除盐水指标为止；
2)各设备内再次充入除盐水至正常液位，关闭系统排放阀等待投料运行；
3)所有清洗过的废液都排放到废水箱，最后排到废水池。
本发明与现有技术相比具有以下优点及突出性的技术效果：本发明利用蒸汽对除盐水和碱液进行加热，无需酸洗，不仅避免了设备的二次腐蚀，而且清洗彻底，是一种实时、安全、便捷、有效的清洗方法。
附图说明
图1是本发明提供的一种尿素催化水解反应系统清洗装置及方法的结构示意图。
图中：1-催化剂罐；2-搅拌器；3-催化剂供给泵；4-尿素储罐；5-水解反应器；6-除盐水供给箱；7-第一阀门；8-第一高压泵；9-第二阀门；10-第三阀门；11-第三高压泵；12-废水池；13-第四阀门；14-第二高压泵；15-第五阀门；16-第六阀门；17-第七阀门；19-废水箱；20-蒸汽源；21-第八阀门；22-第九阀门；23-U型盘管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
图1是本发明提供一种尿素催化水解反应设备的在线清洗系统实施例的结构原理示意图，该在线清洗系统包括催化剂罐1、尿素储罐4、水解反应器5、除盐水供给箱6、蒸汽源20、废水箱19和废水池12；所述催化剂罐内安装有搅拌器2。
除盐水供给箱6通过第四阀门13和管路与水解反应器5相连，并通过第六阀门16及管路与催化剂罐1连接；催化剂罐1的出口通过第七阀门17和催化剂供给泵3与水解反应器5的入口相连，水解反应器的出口通过第一高压泵8和第二阀门9与尿素储罐4的入口相连，尿素储罐的出口通过第一阀门7和第二高压泵14与催化剂罐1入口相连；清洗液依次经水解反应器、第一高压泵8、尿素储罐4和第二高压泵14后进入催化剂罐1，再经催化剂供给泵3进入水解反应器内，形成循环回路；在水解反应器与尿素储罐之间的管路上设有带第三阀门10的排水管，该排水管与所述的废水箱19连接。所述系统还包括废水池12，所述的废水箱通过第五阀门15和第三高压泵11与废水池相连。
本发明的清洗方法如下：
第一步：碱液清洗
系统停车后，将各设备排水至废水箱，然后打开第四阀门13，使除盐水供给箱6的除盐水注入到水解反应器满液位的70-80％，关闭第四阀门13，打开第八阀门21，将蒸汽源20的蒸汽注入水解反应器的U型盘管23内，缓慢通入蒸汽压力为0.1～0.3MPa，使水解反应器5内除盐水的温度达60～70℃；
打开第六阀门16，将除盐水供给箱6中的除盐水注入催化剂罐1内，用来溶解Na2CO3及P2O5，开搅拌器2并打开第九阀门22通入蒸汽加热，使催化剂罐1内除盐水的温度达70-80℃；关闭第九阀门22，打开第七阀门17和催化剂供给泵3，将催化剂罐1内的Na2CO3和P2O5溶液注入到水解反应器5内，使水解反应器5在满液位下Na2CO3的质量浓度为5-8％，P2O5的体积质量浓度为2-3g/L；
开始循环清洗，打开第二阀门9和第一高压泵8将水解反应器5内的碱液注入到尿素储罐4内，再打开第一阀门7和第三高压泵14，将碱液注入到催化剂罐1内，再重新通过第七阀门17和催化剂供给泵3将碱液从催化剂罐1内注入到水解反应器内。在清洗过程中使水解反应器压力保持在0.3～0.4MPa内，在饱和状态下继续循环6～8小时后，分析水解反应器内溶液中铁离子的含量，当铁离子的含量保持不变时，停止循环和蒸汽加热，将所有碱液收集到水解反应器5内，关闭所有阀门和高压泵，打开第一高压泵8和第三阀门10，将水解反应器5内的碱液排放到到废水箱19；
第二步：除盐水清洗
1)除盐水再次清洗：碱洗结束后将水解反应器5中的碱液排放到废水箱19，完全排空后，关闭第一高压泵8和第三阀门10，打开第四阀门13将除盐水供给箱6中的除盐水注入水解反应器5中至满液位，关闭第四阀门13，打开第二阀门9和第一高压泵8，第一阀门7和第三高压泵14，第七阀门17和催化剂供给泵3，循环清洗，关闭所有阀门和泵，打开第一高压泵8和第三阀门10，将水解反应器5内的除盐水清洗液排放到到废水箱19，排空后关闭第一高压泵8和第三阀门10；
2)多次灌水、放水，直至分析排水达到除盐水指标为止；
3)打开第四阀门13、第六阀门16，第二阀门9和第一高压泵8将水解反应器5、催化剂罐1和尿素储罐4再次充入除盐水至正常液位，关闭系统排放阀等待投料运行；
4)所有清洗过的废液都排放到废水箱19，最后排到废水池12。

Claims (4)

1.一种尿素催化水解反应设备的在线清洗系统，含有催化剂罐(1)、尿素储罐(4)、水解反应器(5)、除盐水供给箱(6)和废水箱(19)；其特征在于，该装置还含有蒸汽源(20)，该蒸汽源分别通过管道和阀门与水解反应器内的U型盘管(23)和催化剂罐(1)相连；除盐水供给箱(6)分别通过阀门和管路与催化剂罐(1)和水解反应器(5)相连；
催化剂罐(1)的出口通过阀门和催化剂供给泵(3)与水解反应器(5)的入口相连，水解反应器的出口通过第一高压泵(8)和阀门与尿素储罐(4)的入口相连，尿素储罐的出口通过阀门和第二高压泵(14)与催化剂罐(1)入口相连；清洗液依次经水解反应器、第一高压泵(8)、尿素储罐(4)和第二高压泵(14)后进入催化剂罐(1)，再经催化剂供给泵(3)进入水解反应器内，形成循环回路；在水解反应器与尿素储罐之间的管路上设有带阀门的排水管，该排水管与所述的废水箱(19)连接。
2.按照权利要求1所述的一种尿素催化水解反应设备的在线清洗系统，其特征在于，所述系统还包括废水池(12)，所述的废水箱通过管道和第三高压泵(11)与废水池相连。
3.按照权利要求1或2所述的一种尿素催化水解反应设备的在线清洗系统，其特征在于，所述催化剂罐内安装有搅拌器(2)。
4.采用如权利要求1所述系统的一种尿素催化水解反应设备的在线清洗方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：
第一步：碱液清洗
1)系统停车后，将系统各设备的排水至废水箱(19)，然后在水解反应器(5)中注入除盐水达到水解反应器满液位的70-80％，在水解反应器的U型盘管内缓慢通入压力为0.1～0.3MPa蒸汽，使水解反应器内除盐水的温度达60～70℃；
2)在催化剂罐(1)内加入除盐水、Na2CO3及P2O5，利用除盐水溶解Na2CO3及P2O5，搅拌并通入蒸汽加热，使催化剂罐内除盐水的温度达70～80℃；
3)将催化剂罐内Na2CO3和P2O5溶液通过催化剂供给泵(3)注入到水解反应器中，使水解反应器满液位下Na2CO3的质量浓度为5-8％，P2O5的体积质量浓度为2～3g/L；
4)开始循环清洗，将水解反应器中的碱液通过第一高压泵(8)注入到尿素储罐(4)中，再通过第二高压泵(14)将碱液注入到催化剂罐(1)内，再重新通过催化剂供给泵(3)将碱液注入到水解反应器中；在清洗过程中使水解反应器内的压力保持在0.3～0.4MPa内，在饱和状态下继续循环6～8小时后，分析水解反应器内溶液中铁离子的含量，当铁离子的含量保持不变时，停止循环并关闭蒸汽加热；
第二步：除盐水清洗
1)除盐水再次清洗：碱洗结束后将水解反应器中的碱液排放到废水箱，完全排空后，再充入除盐水，循环清洗，多次灌水、放水，直至分析排水达到除盐水指标为止；
2)各设备内再次充入除盐水至正常液位，关闭系统排放阀等待投料运行；
3)所有清洗过的废液都排放到废水箱，最后排到废水池。
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