CN112588089A - 一种基于醇类吸收工艺的尿素水解制氨产品气脱水系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于醇类吸收工艺的尿素水解制氨产品气脱水系统，包括尿素水解器、吸收塔、富/贫醇类吸收剂换热器、蒸馏塔、加热器、稀释风管道、氨/空气混合器及SCR系统喷氨格栅；尿素水解器的出口与吸收塔底部的入口相连通，吸收塔底部的出口经富/贫醇类吸收剂换热器的放热侧、蒸馏塔、加热器及富/贫醇类吸收剂换热器的吸热侧与吸收塔内的贫醇喷淋装置相连通，吸收塔顶部的出口及稀释风管道与氨/空气混合器的入口相连通，氨/空气混合器的出口与SCR系统喷氨格栅相连通，该系统能够避免产品气携带大量水分，同时不需要伴热。
Description
技术领域
本发明属于烟气脱硝治理领域，涉及一种基于醇类吸收工艺的尿素水解制氨产品气脱水系统。
背景技术
SCR技术被广泛用于火电、钢铁、炼焦等行业以脱除烟气中的氮氧化物。其原理是还原剂NH3通入烟气中，在催化剂的作用下与烟气中NOx反应生成N2和H2O。在所有还原剂中，液氨和尿素使用最为普遍。
但液氨属于重大危险源，国内外已发生多起因液氨存储及运输造成的特别重大事故。因此《国家能源局综合司关于加强电力行业危化品储存等安全防范工作的通知国能综通安全〔2020〕85号》明确要求，加快推动燃煤发电厂尿素替代液氨改造，推动危化品系统自动化控制和安全仪表系统升级，大力提升电力行业危化品本质安全水平。
凭借系统设备紧凑，投资、运行及维护成本低等优点，近些年尿素水解制氨系统得到了广泛应用。其原理是尿素(NH2CONH2)溶于水生成50％的尿素溶液，在140～160℃和0.6MPa左右条件下先与水生成氨基甲酸铵(见公式(1))，后者受热分解为NH3和CO2(见公式(2))。最终生成的产品气为NH3、CO2和H2O(g)的混合气，三者的体积比例大约为37:19:44。产品气被热稀释风稀释混合后通过喷氨系统进入脱硝反应装置内，参与NOx的氧化还原反应。
虽然尿素水解制氨系统运行业绩众多，但是存在以下隐患：
水解产品气携带大量水分，而稀释风通常采用的热一次风内携带有大量粉尘。两者极易互相吸附，造成后续阀门、管路的堵塞，影响还原剂的喷入及控制，增加系统运维工作量；
对于催化剂而言，还原剂携带的水分是有毒物质：一方面会大幅降低催化剂的活性，另一方面还原剂带入的水分会与烟气内的粉尘结合，堵塞催化剂表面；
水解过程中的生成的可逆中间产物氨基甲酸铵对管路、管件等有强腐蚀性，因此产品气管路必须严格伴热，导致系统的投资高昂。如能将水分脱除，则生成氨基甲酸铵的可逆反应无法进行，后续产品气管道也无需伴热，大幅降低系统的初投资和安全性。
但是水分对氨气有极强的吸收能力，同时考虑到氨基甲酸铵的可逆生成，因此不能采用常规冷凝脱除方法，需要设计出一种能不降低产品气温度的前提下，连续稳定脱除水解产品气中的水分脱除系统。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种基于醇类吸收工艺的尿素水解制氨产品气脱水系统，该系统能够避免产品气携带大量水分，同时不需要伴热。
为达到上述目的，本发明所述的基于醇类吸收工艺的尿素水解制氨产品气脱水系统包括尿素水解器、吸收塔、富/贫醇类吸收剂换热器、蒸馏塔、加热器、稀释风管道、氨/空气混合器及SCR系统喷氨格栅；
尿素水解器的出口与吸收塔底部的入口相连通，吸收塔底部的出口经富/贫醇类吸收剂换热器的放热侧、蒸馏塔、加热器及富/贫醇类吸收剂换热器的吸热侧与吸收塔内的贫醇喷淋装置相连通，吸收塔顶部的出口及稀释风管道与氨/空气混合器的入口相连通，氨/空气混合器的出口与SCR系统喷氨格栅相连通。
加热器与富/贫醇类吸收剂换热器的吸热侧之间设置有过滤器。
富/贫醇类吸收剂换热器的吸热侧经循环泵与吸收塔内的贫醇喷淋装置相连通。
吸收塔内设置有除雾装置，其中，除雾装置位于贫醇喷淋装置的上方。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的基于醇类吸收工艺的尿素水解制氨产品气脱水系统在具体操作时，尿素产品气经吸收塔的底部入口进入吸收塔中，通过吸收塔中的液相醇类吸收剂进行脱水，干燥后的产品气经除雾装置除雾后从吸收塔顶部流出，然后与稀释风混合后进入SCR系统喷氨格栅中，以脱除产品气中的水分，产品气仅为NH3和CO2的混合气，因此后续管道无需伴热，避免产品气中含有大量的水分而导致后续管路堵塞和腐蚀的问题，同时保证脱硝催化剂的高效运行，降低系统阻力。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
其中，1为吸收塔、2为尿素水解器、3为富/贫醇类吸收剂换热器、4为过滤器、5为加热器、6为蒸馏塔、7为氨/空气混合器、8为SCR系统喷氨格栅。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参考图1，本发明所述的基于醇类吸收工艺的尿素水解制氨产品气脱水系统包括尿素水解器2、吸收塔1、富/贫醇类吸收剂换热器3、蒸馏塔6、加热器5、稀释风管道、氨/空气混合器7及SCR系统喷氨格栅8；尿素水解器2的出口与吸收塔1底部的入口相连通，吸收塔1底部的出口经富/贫醇类吸收剂换热器3的放热侧、蒸馏塔6、加热器5及富/贫醇类吸收剂换热器3的吸热侧与吸收塔1内的贫醇喷淋装置相连通，吸收塔1顶部的出口及稀释风管道与氨/空气混合器7的入口相连通，氨/空气混合器7的出口与SCR系统喷氨格栅8相连通。
加热器5与富/贫醇类吸收剂换热器3的吸热侧之间设置有过滤器4；富/贫醇类吸收剂换热器3的吸热侧经循环泵与吸收塔1内的贫醇喷淋装置相连通；吸收塔1内设置有除雾装置，其中，除雾装置位于贫醇喷淋装置的上方。
尿素产品气经吸收塔1的底部入口进入吸收塔1中，通过吸收塔1中的液相醇类吸收剂进行脱水，干燥后的产品气经除雾装置除雾后从吸收塔1顶部流出，然后与稀释风混合后进入SCR系统喷氨格栅8中，以脱除产品气中的水分，产品气仅为NH3和CO2的混合气，因此后续管道无需伴热。
吸收水分后的富醇吸收剂从吸收塔1底部流出进入到富/贫醇类吸收剂换热器3的放热侧中进行初步降温，再进入到蒸馏塔6中除去其中的水蒸气，以生成贫醇吸收剂，贫醇吸收剂经加热器5及富/贫醇类吸收剂换热器3的吸热侧中加热至150℃以上，最后进入到喷淋装置中。
Claims (4)
1.一种基于醇类吸收工艺的尿素水解制氨产品气脱水系统，其特征在于，包括尿素水解器(2)、吸收塔(1)、富/贫醇类吸收剂换热器(3)、蒸馏塔(6)、加热器(5)、稀释风管道、氨/空气混合器(7)及SCR系统喷氨格栅(8)；
尿素水解器(2)的出口与吸收塔(1)底部的入口相连通，吸收塔(1)底部的出口经富/贫醇类吸收剂换热器(3)的放热侧、蒸馏塔(6)、加热器(5)及富/贫醇类吸收剂换热器(3)的吸热侧与吸收塔(1)内的贫醇喷淋装置相连通，吸收塔(1)顶部的出口及稀释风管道与氨/空气混合器(7)的入口相连通，氨/空气混合器(7)的出口与SCR系统喷氨格栅(8)相连通。
2.根据权利要求1所述的基于醇类吸收工艺的尿素水解制氨产品气脱水系统，其特征在于，加热器(5)与富/贫醇类吸收剂换热器(3)的吸热侧之间设置有过滤器(4)。
3.根据权利要求1所述的基于醇类吸收工艺的尿素水解制氨产品气脱水系统，其特征在于，富/贫醇类吸收剂换热器(3)的吸热侧经循环泵与吸收塔(1)内的贫醇喷淋装置相连通。
4.根据权利要求1所述的基于醇类吸收工艺的尿素水解制氨产品气脱水系统，其特征在于，吸收塔(1)内设置有除雾装置，其中，除雾装置位于贫醇喷淋装置的上方。
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