CN1303315A - 处理烟气的方法 - Google Patents

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Abstract

通过以简单可行的方式在燃烧烟气流中注入氨进行所述燃烧烟气调节的方法,特征在于,溶解的尿素通过在加压条件下加热而水解,获得氨和二氧化碳,所述水解产物通过热蒸汽从水解液中解吸并注入到所述烟气流中,同时再使用从所述水解液中出来的水溶解新鲜的尿素,喂入所述设备。

Description

处理烟气的方法
发明领域
本发明涉及一种处理烟气的方法，更具体地，涉及一种通过加入氨来净化(调节)这种烟气的方法。更特别地，本发明涉及一种通过加入氨进行的烟气处理方法，其中，所述氨来源于尿素的水解。
现有技术的描述
众所周知，向烟气中加入氨来除去例如氮的氧化物，所述氮的氧化物在燃烧过程本身中形成。根据下列反应，在存在氧的条件下，氨与氮的氧化物之间的反应导致氮和水的形成：
通过氨水溶液中所含氨的解吸获得的蒸气，把氨气注入待处理的烟气流中，在所述氨水溶液中，氨的浓度约为30重量％。所述氨水溶液必须从生产厂运到使用厂、储存、送到解吸设备中产生要求的氨，然后含氨的剩余水在其处理之前必须中和。
氨溶液目前分类为有毒物质。因此，由于其高挥发性和氨的污染浓度，对于其处理必须遵守一些特别的规定。
为了避免上述问题，已经提出，使用在所述反应条件下可以产生氨的无毒无害化合物。为此，已经使用尿素来产生氨而没有形成多余的副产品。使用尿素作为烟气的调节剂，解决了与高毒性物质的处理和储存相关的问题；但是，为了获得细颗粒的固体尿素并使其均匀注入到烟气流中仍然存在许多问题。
在Von Harpe的US-520688中，也已经提出，使用尿素的水解产物代替固体尿素来作为氨源。通过加热尿素溶液获得这种水解产物。全部水解产物，即碳酸铵、氨基甲酸铵、重碳酸铵和氨，用于NOx的还原。然而，浓尿素溶液的简单加热不能达到令人满意的水解产物量。上述专利提出了使用碱性或酸性环境或加入催化剂。但是，催化剂或酸性或碱性产物的使用，可能由于在水解阶段和NOx还原阶段存在所述物料而导致某些问题。
根据US-A-4168299，通过在稀尿素溶液中吸收加压的CO2，然后排出所吸收的CO2，可以获得尿素水解产物的去除。这种方法使用稀尿素溶液和加压的CO2源。
本发明的概述
本发明的一个目的是提供一种通过以非常简便可行的方式向烟气流中注入氨进行烟气调节的方法，该方法可以避免有害物料处理和储存所伴随的问题。
本发明的另一个目的是提供一种就地产生气态氨的方法，其中，可以使用所述氨而不必遵循任何特别的安全规定，并且不用像传统方法所要求的那样，供给、运输和储存大量氨水溶液和有毒有害物料，也不用处置任何废氨水或氨的前体溶液。
通过下列烟气调节方法达到了本发明的这些目的和其它目的，其中，把尿素溶于水中，获得浓尿素溶液，在加压的条件下，通过加热所述浓尿素溶液水解所溶解的尿素，产生氨和二氧化碳的水解产物。用热蒸汽从所述溶液中解吸所述水解产物并注入到烟气流中，同时水解溶液从所述解吸阶段排出，除了淡水以外，再使用其中仍然含有的一些尿素，并溶解新的尿素，送入所述设备中。
待水解的尿素溶液含有约10-70重量％范围内的尿素。所述尿素的水解优选的是在约100-233℃范围内的温度下、在约0.1×103KPa-3.0×103KPa范围内的压力下进行。在气态水解产物解吸后，所述水解液仍然含有约1-5重量％的未水解尿素。
附图的简单描述
从与附图相关的下列详细描述，可以更好地理解本发明的这些目的和其它目的及特征，其中：
图1是根据本发明的一个实施方案的方法的示意图。
优选的实施方案的描述
现在参考图1和下面的实验实施例更详细描述本发明。提供所述附图和实施例是为了更好地说明本发明，而不能作为本发明的范围的限制。
如图1所示，把颗粒状或晶体形式的固体尿素引入到具有足够容量的漏斗1中，所述漏斗的容量应能保证至少1天的连续水解操作。通过滚动型喂料器3，把尿素引入到溶解器4中，其中，使用来自工厂界区(plant battery limits)和/或废的冷凝循环的冷凝水形成浓度约40％的尿素溶液。通过搅拌器5的作用促进尿素溶解操作。如果需要，在漏斗1的出口处提供滑阀2。
所获得的尿素/水溶液通过泵6加压到水解器操作压力，并通过预热器7预热到水解温度。根据本发明的一个实施方案，水解器操作条件如下：
压力：1.9×103KPa
温度：195℃
驻留时间：40分钟
在这些条件下，在给料中的约30-40重量％的尿素浓度降低到水解液中的约1-5重量％。在水解过程中产生的氨，通过一定量来自界区并注入到水解器8底部的蒸汽从所述水溶液中解吸。把含有水饱和的氨和二氧化碳的水解产物通过管路10送到反应区域中。水通过阀11膨胀并送到在大气压下操作的分离器9中，然后循环到溶解器4中。为了避免任何环境污染，主要从氨和水膨胀产生的蒸汽通过管路12加入到所述水解蒸汽中。循环来自分离器9的水，通过管路13到在约100℃温度下的溶解器4中，因此，在对尿素提供了溶液的热量之后，获得了约40℃温度的溶液。实施例
为了更好地说明本发明的方法，基于100kg/h氨生产量，下文给出定量的实施例。
喂入所述设备中的尿素量为177kg/h，来自工厂界区的冷凝水量为87kg/h。水循环量为150kg/h，在所述溶液中包含约4.5kg/h的残余尿素。从溶解器4出来的溶液温度约40℃，尿素浓度约为44重量％，把所述溶液送到泵6中，把压力提高到约1.6×103KPa，并通过预热器7把温度提高到约195℃。所述溶液进入水解器8中，导致形成具有下列特征的水解产物：
温度：195℃
压力：1.5×103KPa
组成：NH3  100kg/h    24.12重量％
CO2  129kg/h          31.24重量％
H2O  185kg/h          44.64重量％
总计  414kg/h            100.00
为保持恒定水解温度的水解器8并解吸反应产物所需的直接蒸汽流约为155kg/h。
本发明的方法的结果是，所述装置仅需要储存尿素(最常用的氮肥)的设备，这不用遵循任何严格的规定，所以不需要任何特别的处理要求。本发明的其它主要优点是：安全的设备操作、没有对操作人员是危险物品的任何储存、没有任何污染物、并且与根据现有技术的使用氨水溶液相比，投资成本降低。

Claims (8)

1．一种用于燃烧烟气调节的方法，其中，把氨注入到所述燃烧烟气流中，所述改进包括：
在水中溶解尿素，形成溶解的尿素溶液；
加热并加压所述溶解的尿素溶液，形成加热加压的溶解的尿素溶液；
在所述加热加压的溶解的尿素溶液中水解所溶解的尿素；
形成包含氨和二氧化碳的水解液；
通过使所述水解液与蒸汽接触从所述水解液中解吸所述氨和二氧化碳，留下解吸后的水解液；
把所述氨和二氧化碳注入到所述燃烧烟气的所述气流中；并且
再循环所述解吸后的水解液，用于溶解所述尿素。
2．根据权利要求1的方法，其中，所述溶解的尿素溶液包含约10-70重量％范围内的尿素。
3．根据权利要求1的方法，其中，所述溶解的尿素在约100-233℃温度范围内水解。
4．根据权利要求1的方法，其中，所述溶解的尿素在约0.1×103KPa-3.0×103KPa压力范围内水解。
5．根据权利要求1的方法，其中，膨胀所述解吸后的水解液，形成与所述氨和二氧化碳混合的水解蒸汽，并注入到所述燃烧烟气的所述气流中。
6．根据权利要求2的方法，其中，所述溶解的尿素在约100-233℃温度范围内水解。
7．一种根据权利要求5的方法，其中，所述溶解的尿素在0.1×103KPa-1.0×103KPa压力范围内水解。
8．一种根据权利要求7的方法，其中，膨胀所述解吸后的水解液，形成与所述氨和二氧化碳混合的水解蒸汽，并注入到所述燃烧烟气的所述气流中。
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