CN203612968U - 一种尿素催化水解装置 - Google Patents

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彭代军
申镇
宋云鹏
谭效德
丁艳军
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Abstract

本实用新型公开了一种尿素催化水解装置，包括：给料泵、尿素水解反应器，所述尿素水解反应器插设有蒸汽盘管，所述蒸汽盘管外侧上方连接有蒸汽进口管道及冷却水出口管道，下方连接有蒸汽出口管道及冷却水进口管道，所述给料泵与尿素水解反应器的连接管道上设有现场压力计。所述尿素水解反应器上还连接有冲洗水管道。本实用新型的有益效果在于：增加了氨气泄露防护系统、压力、温度、液位高低自动控制系统，安全性也很高，因此本实用新型提供的尿素催化水解装置具有较高的优越性。

Description

一种尿素催化水解装置
技术领域
本实用新型属于大气污染控制技术领域，涉及一种尿素催化水解装置。
背景技术
烟气脱硝，是指将高温燃烧后（包括燃煤锅炉、燃油燃气锅炉以及一些工业炉）烟气中所含的有害物质—NOX脱除的技术，包括SCR和SNCR两种主要技术流派，其中SCR是烟气脱硝的主流技术。所谓SCR技术，是指在锅炉的省煤器和空预器之间设置SCR反应器，在反应器内安装催化剂，在反应器之前的烟道截面内喷入还原剂（含氨气体），还原剂与NOX在催化剂表面上发生反应脱除NOX。
SCR烟气脱硝所使用的还原剂从根本上来说是氨气，需要在现场设置一套能够持续生产氨气的装置。从原料上来看，氨气制备系统可以分为无水液氨系统、氨水系统和尿素系统。其中使用液氨蒸发制备氨气的系统最为常用，原因是其投资最便宜，运输、使用成本也最低，但液氨系统存在重大的安全隐患，特别是它的运输和存储过程，液氨泄漏带来的危害非常大，安全事故屡见不鲜；氨水系统的投资、运行以及运输成本都很高，比液氨安全一些，但仍有一定的安全隐患。
尿素系统的投资及运行成本与液氨系统相比较高，但运输成本相当，并且尿素系统基本上没有安全隐患，是最安全的氨气制备技术。目前商业化应用的尿素制氨工艺技术主要有尿素水解和尿素热解，其中尿素水解又包括了普通水解（AOD、U2A、国内化工行业水解）和美国Chemithon的催化水解（SafeDeNOx），尿素热解则主要是美国燃料公司（Fueltech）所提供的NOxOUTULTRA技术。
热解的反应速度最快且最安全，现场几乎没有储氨的容器，但其能耗和运行费用很高，所以较早进入中国市场，业绩较多，但在油价高企的今天，虽有应用，单用户的运行成本压力很大。和热解相比，水解由于采用电厂较为丰富的蒸汽作为热源，能耗较低。但AOD、U2A等国外水解技术，反应较慢需要庞大的反应器和缓冲装置，其投资和能耗较高。
催化水解的反应速度也较快，起停迅速，能耗较低，但是该技术相对来说还不是很成熟，在国内尚无应用。
实用新型内容
为了解决上述问题，本实用新型提供一种尿素催化水解装置，不仅能够满足国内大规模安装的SCR脱硝装置所需要的安全稳定氨气来源，还能节约大量的能源，实现节能与环保的和谐统一。
为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种尿素催化水解装置，包括：给料泵、尿素水解反应器，所述尿素水解反应器插设有蒸汽盘管，所述蒸汽盘管外侧上方连接有蒸汽进口管道及冷却水出口管道，下方连接有蒸汽出口管道及冷却水进口管道。
进一步地，所述给料泵与尿素水解反应器的连接管道上设有现场压力计。
进一步地，所述尿素水解反应器上还连接有冲洗水管道。
进一步地，所述蒸汽进口管道及冷却水出口管道相连通，所述蒸汽出口管道及冷却水进口管道相连通。
进一步地，所述蒸汽进口管道上设有流量计、温度调节阀及现场压力计。
进一步地，所述蒸汽出口管道上设有疏水器。能够使蒸汽冷凝放出冷凝热被尿素溶液吸收，最大限度的节约蒸汽。
进一步地，所述冷却水进口管道上设有流量计和温度计，用以指示冷却水的温度与流量。
进一步地，所述尿素水解反应器还开设氨气出口。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：增加了氨气泄露防护系统、压力、温度、液位高低自动控制系统，安全性也很高。因此本实用新型提供的尿素催化水解装置具有较高的优越性。
附图说明
图1是本实用新型尿素催化水解装置图。
图2是本实用新型实施例1与不加催化剂尿素水解反应生成氨气浓度曲线对比图。
其中：1—给料泵；2—尿素水解反应器；3—蒸汽盘管；4—氨气出口；5—疏水器；6，7—流量计；8—温度调节阀；9，10—现场压力计；11—温度计。
具体实施方式
实施例1
本实用新型的尿素催化水解装置，如图1所示，包括：给料泵1、尿素水解反应器2，在给料泵1与尿素水解反应器2的连接管道上设有现场压力计10，尿素水解反应器2中插设有蒸汽盘管3，蒸汽进口管道与冷却水出口管道相连通，与蒸汽盘管3外侧的上方连接，在蒸汽进口管道上设有流量计7、温度调节阀8及现场压力计9；蒸汽出口管道及冷却水进口管道相连通，与蒸汽盘管3外侧的下方连接，在蒸汽出口管道上设有疏水器5，能够使蒸汽冷凝放出冷凝热被尿素溶液吸收，最大限度的节约蒸汽，在冷却水进口管道上设有流量计6和温度计11，用以指示冷却水的温度与流量。
在尿素水解反应器2的上方还连接有冲洗水管道，能够对尿素水解反应器进行洗涤。
在尿素水解反应器2的上方还开设氨气出口4，由此排出尿素水解反应产生的产品氨气。
尿素催化水解方法，包括以下步骤：
1）干尿素粉末储存于储仓，由螺旋给料机输送到溶解罐里（图中未示出），用去离子水将干尿素溶解成40%质量浓度的尿素溶液，通过给料泵1输送到尿素水解反应器2里；
2）实验开始前将催化剂磷酸氢二铵和磷酸二氢铵按不同的配比加入到尿素水解反应器2里，达到反应器2体积的7%；使尿素溶液与催化剂混合均匀
3）采用蒸汽加热方式，将尿素水解反应器2加热，加热温度：150℃，压力：0.6MPa，实现尿素的催化水解。
步骤3）中，由蒸汽进口管道通入蒸汽，利用蒸汽盘管3，对尿素水解反应器2均匀加热，在此过程中，可通过流量计7、温度调节阀8及现场压力计9控制蒸汽的通入，同时，在蒸汽盘管3外侧下方连接有冷却水进口管道，可由此通入冷却水对来自尿素水解反应器2的蒸汽进行冷却，冷却水由冷却水出口管道流出。
催化剂的主要作用是通过改变了反应路径，从而大大加快反应速率，降低响应时间。
尿素催化水解产生的氨气，通过尿素水解反应器上的氨气出口排出，如图1所示。
尿素水解反应器中装有固定量的催化剂，催化剂在反应器内可循环使用，在每次大修时更换即可。在反应器操作状况下催化剂呈熔融状，控制反应器在恒温、恒压下运行，恒温恒压的反应条件可使得反应产物的气体组分恒定。
同时，在其他反应条件相同的情况下，不加催化剂进行尿素水解反应，即仅进行实施例1中的步骤1）及3）。在同一时间收集尿素水解反应器出口的氨气，并测量其浓度。
在同一时间收集尿素水解反应器出口的氨气，并测量其浓度，如图2所示。
本实施例表明催化水解的反应速度较快，起停迅速，性能接近热解，蒸汽冷却系统的应用使系统安全性很高，能耗较低，投资与热解相当，经过优化后，其费用可以进一步降低。

Claims (7)

1.一种尿素催化水解装置，包括：给料泵、尿素水解反应器，所述尿素水解反应器插设有蒸汽盘管，所述蒸汽盘管外侧上方连接有蒸汽进口管道及冷却水出口管道，下方连接有蒸汽出口管道及冷却水进口管道，所述给料泵与尿素水解反应器的连接管道上设有现场压力计。 
2.如权利要求1所述的尿素催化水解装置，其特征在于，所述尿素水解反应器上还连接有冲洗水管道。 
3.如权利要求1所述的尿素催化水解装置，其特征在于，所述蒸汽进口管道与冷却水出口管道相连通，所述蒸汽出口管道与冷却水进口管道相连通。 
4.如权利要求1所述的尿素催化水解装置，其特征在于，所述蒸汽进口管道上设有流量计、温度调节阀及现场压力计。 
5.如权利要求1所述的尿素催化水解装置，其特征在于，所述蒸汽出口管道上设有疏水器。 
6.如权利要求1所述的尿素催化水解装置，其特征在于，所述冷却水进口管道上设有流量计和温度计。 
7.如权利要求1所述的尿素催化水解装置，其特征在于，所述尿素水解反应器还开设氨气出口。 
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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