CN107344723B - 一种脱硝用立式尿素复合催化水解反应系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种脱硝用立式尿素复合催化水解反应系统，包括水解反应器，水解反应器内设有螺旋板换热器，水解反应器上部连接有尿素溶液输入管道，水解反应器底部连接有高温循环液输出管道，高温循环液输出管道与尿素溶液输入管道通过混合器相连接，螺旋板换热器下部通过冷凝水输出管道与冷凝水闪蒸回收槽上部相连接，冷凝水闪蒸回收槽下部连接有伴热用热水管道，伴热用热水管道通过低温热水管道与恒温热水配制槽相连接。本发明的有益效果是：减少了补入液和设备内部的温差，防止了剧烈温度变化对设备结构带来的损害，提高了设备的运行安全性；既能更好的利用冷凝水热量，又能利用冷凝水来进行配液，即节能又节水。

Description

一种脱硝用立式尿素复合催化水解反应系统
（一）技术领域
本发明涉及一种水解反应系统，特别涉及一种脱硝用立式尿素复合催化水解反应系统。
（二）背景技术
NOX作为热电、陶瓷玻璃、炼焦、水泥等行业工业生产中的有害气体出现，对正常的大气环境有较大的危害，它能直接引起酸雨、毒性雾霾。因此生产装置中对烟气气体中的NOX有较大限制，脱硝就显得尤为重要。近年来，热电、炼焦、水泥、陶瓷玻璃等行业使用的传统脱除NOX方式有SNCR、SCR等方法。这些方法都需要相应的脱硝还原剂。
脱硝还原剂的选择一般从其物理性质、经济性和安全性方面综合考虑，目前主要有液氨、氨水和尿素三种。由于液氨是危险化学品，随着国家对安全的日益重视以及一系列相关限制措施的逐渐出台，使得电厂使用液氨时在审批、工期、占地等诸多方面受到了越来越多的制约，投运后通过环保验收的程序也较为繁琐；而氨水因其氨含量低、体积大、运输不便、运行成本高而受到应用的局限。作为无危险的制氨原料，尿素具有与液氨相同的脱硝性能，又是广泛应用的绿色肥料，无毒无害、使用安全，因而没有法规限制，并且便于运输和储存。
多年来，因使用不当，由液氨造成的伤亡损失十分惨重。火电厂脱硝若采用液氨为原料，其使用量非常巨大，以一座中型火电厂为例，每天大约需要消耗液氨10吨。全国有数千座火电厂，如全部使用液氨，仅此一项相当于每天有几千台10吨的液氨罐车奔跑于全国各地，用于运输原料，安全隐患不容忽视。目前在国内SCR(Selective CatalyticReduction，选择性催化还原法)脱硝采用尿素为还原剂已经成为一种趋势，并逐渐成为主流，尤其是在一些重点区域和离居民区较近的城市电厂，尿素分解制氨技术得到越来越多的应用。
针对这种现状，国内外先后发现并利用了尿素分解制氨的特性，用尿素分解或水解来代替液氨用作脱硝，但因技术不成熟、国外垄断等原因，装置投资很大，300-350kg/h产氨能力的尿素水解和尿素热解设备投资在3000-7000万，自动化程度低，需要定期手动配置大量尿素溶液储存起来供生产使用；电耗、水耗、蒸汽消耗较高，配置溶液过程中氨泄露较重，溶液配置室氨味很重，操作环境差；尿素分解设备与配液设备协调性差，不能很好的连锁同时使用。
（三）发明内容
本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种节能节水、投资小、操作简单、安全可靠、自动化程度高的脱硝用立式尿素复合催化水解反应系统。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种脱硝用立式尿素复合催化水解反应系统，包括水解反应器，其特征是：所述水解反应器内设有螺旋板换热器，水解反应器上部连接有尿素溶液输入管道，水解反应器底部连接有高温循环液输出管道，高温循环液输出管道与尿素溶液输入管道通过混合器相连接，螺旋板换热器下部通过冷凝水输出管道与冷凝水闪蒸回收槽上部相连接，冷凝水闪蒸回收槽下部连接有伴热用热水管道，伴热用热水管道通过低温热水管道与恒温热水配制槽相连接。
所述恒温热水配制槽连接有脱盐水输入管道和配液用热水输出管道，脱盐水输入管道上设有低温热水槽液位控制阀。
所述低温热水管道上设有低温热水温度调节阀，伴热用热水管道上设有冷凝水闪蒸回收槽液位控制阀。
所述冷凝水闪蒸回收槽顶部连接有伴热用蒸汽管道，伴热用蒸汽管道上安装有蒸汽压力控制阀。
所述螺旋板换热器上部连接有蒸汽输入管道。
所述尿素溶液输入管道上设有流量控制阀，高温循环液输出管道上设有循环泵。
所述水解反应器顶部连接有产品气输出管道，产品气输出管道上设有产品气压力控制阀。
所述螺旋板换热器底部设有放置固体催化剂的格栅托板。
所述螺旋板换热器中部连接有液体催化剂加入口。
本发明的有益效果是：通过混合器对新鲜尿素溶液和循环泵来的高温循环液混合调高了反应器补入液的温度，减少了补入液和设备内部的温差，防止了剧烈温度变化对设备结构带来的损害，提高了设备的运行安全性；既能更好的利用冷凝水热量，又能利用冷凝水来进行配液，即节能又节水；装置投资小，操作简单，因配套设备数量少，操作相对传统方法要简单。
（四）附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
附图1为本发明的结构示意图；
图中，1水解反应器，2螺旋板换热器，3尿素溶液输入管道，4高温循环液输出管道，5混合器，6冷凝水输出管道，7冷凝水闪蒸回收槽，8伴热用热水管道，9低温热水管道，10恒温热水配制槽，11脱盐水输入管道，12配液用热水输出管道，13低温热水槽液位控制阀，14低温热水温度调节阀，15冷凝水闪蒸回收槽液位控制阀，16伴热用蒸汽管道，17蒸汽压力控制阀，18蒸汽输入管道，19流量控制阀，20循环泵，21产品气输出管道，22产品气压力控制阀，23格栅托板，24液体催化剂加入口。
（五）具体实施方式
附图为本发明的一种具体实施例。该实施例包括水解反应器1，水解反应器1内设有螺旋板换热器2，水解反应器1上部连接有尿素溶液输入管道3，水解反应器1底部连接有高温循环液输出管道4，高温循环液输出管道4与尿素溶液输入管道3通过混合器5相连接，螺旋板换热器2下部通过冷凝水输出管道6与冷凝水闪蒸回收槽7上部相连接，冷凝水闪蒸回收槽7下部连接有伴热用热水管道8，伴热用热水管道8通过低温热水管道9与恒温热水配制槽10相连接。恒温热水配制槽10连接有脱盐水输入管道11和配液用热水输出管道12，脱盐水输入管道11上设有低温热水槽液位控制阀13。低温热水管道9上设有低温热水温度调节阀14，伴热用热水管道8上设有冷凝水闪蒸回收槽液位控制阀15。冷凝水闪蒸回收槽7顶部连接有伴热用蒸汽管道16，伴热用蒸汽管道16上安装有蒸汽压力控制阀17。螺旋板换热器2上部连接有蒸汽输入管道18。尿素溶液输入管道3上设有流量控制阀19，高温循环液输出管道4上设有循环泵20。水解反应器1顶部连接有产品气输出管道21，产品气输出管道21上设有产品气压力控制阀22。螺旋板换热器2底部设有放置固体催化剂的格栅托板23。螺旋板换热器2中部连接有液体催化剂加入口24。
采用本发明的一种脱硝用立式尿素复合催化水解反应系统，新鲜尿素溶液通过混合器5与循环泵20来的高温循环液混合调高了反应器补入液的温度后补入水解反应器1，水解反应器1的产品气通过产品气压力控制阀22，稳定在水解反应需要的压力下，水解和蒸发温度也被稳定。利用螺旋板换热器2的特点，尿素溶液上进下出，蒸汽侧上进，冷凝水侧下出，有比较好的加热线性特性，加热量也不同，产品气产量也不同。同时催化剂的加入，加速了尿素的分解，减少了尿素聚合的风险。
冷凝水回收利用：高温冷凝水进冷凝水闪蒸回收槽7，通过蒸汽压力控制阀17控制闪蒸压力，控制槽内水温正好可以用于产品气伴热的温度。同时部分冷凝水通过低温热水温度调节阀14和冷凝水闪蒸回收槽液位控制阀15用来与脱盐水混合调温，在恒温热水配制槽10配制出尿素溶液所用合适温度的热水。
流量控制阀19保证了本系统生产能力随时可控，产品气压力控制阀22保持系统温度和压力，保证了生产稳定。

Claims (9)

1.一种脱硝用立式尿素复合催化水解反应系统，包括水解反应器（1），其特征是：所述水解反应器（1）内设有螺旋板换热器（2），水解反应器（1）上部连接有尿素溶液输入管道（3），水解反应器（1）底部连接有高温循环液输出管道（4），高温循环液输出管道（4）与尿素溶液输入管道（3）通过混合器（5）相连接，螺旋板换热器（2）下部通过冷凝水输出管道（6）与冷凝水闪蒸回收槽（7）上部相连接，冷凝水闪蒸回收槽（7）下部连接有伴热用热水管道（8），伴热用热水管道（8）通过低温热水管道（9）与恒温热水配制槽（10）相连接。
2.根据权利要求1所述的脱硝用立式尿素复合催化水解反应系统，其特征是：所述恒温热水配制槽（10）连接有脱盐水输入管道（11）和配液用热水输出管道（12），脱盐水输入管道（11）上设有低温热水槽液位控制阀（13）。
3.根据权利要求1所述的脱硝用立式尿素复合催化水解反应系统，其特征是：所述低温热水管道（9）上设有低温热水温度调节阀（14），伴热用热水管道（8）上设有冷凝水闪蒸回收槽液位控制阀（15）。
4.根据权利要求1所述的脱硝用立式尿素复合催化水解反应系统，其特征是：所述冷凝水闪蒸回收槽（7）顶部连接有伴热用蒸汽管道（16），伴热用蒸汽管道（16）上安装有蒸汽压力控制阀（17）。
5.根据权利要求1所述的脱硝用立式尿素复合催化水解反应系统，其特征是：所述螺旋板换热器（2）上部连接有蒸汽输入管道（18）。
6.根据权利要求1所述的脱硝用立式尿素复合催化水解反应系统，其特征是：所述尿素溶液输入管道（3）上设有流量控制阀（19），高温循环液输出管道（4）上设有循环泵（20）。
7.根据权利要求1所述的脱硝用立式尿素复合催化水解反应系统，其特征是：所述水解反应器（1）顶部连接有产品气输出管道（21），产品气输出管道（21）上设有产品气压力控制阀（22）。
8.根据权利要求1所述的脱硝用立式尿素复合催化水解反应系统，其特征是：所述螺旋板换热器（2）底部设有放置固体催化剂的格栅托板（23）。
9.根据权利要求1所述的脱硝用立式尿素复合催化水解反应系统，其特征是：所述螺旋板换热器（2）中部连接有液体催化剂加入口（24）。
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