CN210710775U

CN210710775U - 一种尿素水解反应器气液回收系统

Info

Publication number: CN210710775U
Application number: CN201921462712.XU
Authority: CN
Inventors: 黄思嘉
Original assignee: Individual
Current assignee: Meng Xianheng
Priority date: 2019-09-04
Filing date: 2019-09-04
Publication date: 2020-06-09
Anticipated expiration: 2029-09-04

Abstract

本实用新型涉及一种尿素水解反应器气液回收系统，包括尿素水解反应器与气液吸收罐，尿素水解反应器与气液吸收罐之间连接设置有气相排放管路、液相排放管路、溶液回流管路。该尿素水解反应器气液回收系统的结构简单，通过将尿素水解反应器因超压保护而进行的排气排液引入气液吸收罐，避免了排气排液进入本区域废水池或厂区化学水池造成二次污染，同时气液吸收罐内混合溶液能经溶液回流管路回流至尿素水解反应器重复利用，大大提高了尿素水解系统对尿素原料的利用率，降低了系统能耗。

Description

一种尿素水解反应器气液回收系统

技术领域

本实用新型涉及一种尿素水解反应器气液回收系统，属于烟气脱硝系统中尿素水解制氨系统技术领域。

背景技术

针对燃煤发电厂锅炉尾部烟气排放过程中氮氧化物（NO_x）对大气造成的污染，国家相关部门已经出台了严格的氮氧化物排放指标限值。利用氨气（NH₃）作为还原剂降低锅炉排放烟气中氮氧化物浓度的烟气脱硝技术，目前已经全面推广应用。

在早期的烟气脱硝系统中，多采用液氨或氨水制备还原剂（氨气）的工艺方案，但是相关项目有着极其严格的审批和监管流程，且液氨、氨水的存储设备属于重大危险源，安全运行成本极高。近期频发的液氨存储系统事故，也促使相关技术产业进行更新、升级。近年来，采用危险系数较低的尿素颗粒制备氨气的工艺方案已经发展成熟，而这其中，尿素水解制氨法以其系统简单、布置方便、控制灵活等特点，逐渐成为大多数燃煤锅炉脱硝还原剂系统二次改造的首选方案。

尿素水解反应制氨系统中，最主要的设备是尿素水解反应器，该设备属于卧式压力容器。系统运行时，尿素溶液在反应器内部吸收热量，发生尿素水解化学反应，通过气液分离，生产水解产品气，即氨气、二氧化碳、水蒸气的混合气体。当锅炉脱硝系统需氨量急剧下降时，水解反应器内部会集聚产品气，造成水解反应器超压。出现水解反应器超压现象时，为了对压力容器进行保护，相关的保护装置会及时对外排放反应器内集聚的气体。如果排气无法使反应器内压力有效下降，相关保护机制也会进一步对外排放水解器内的尿素溶液，使得反应器内无法继续产生、集聚气体，达到降压目的。另外，当水解反应器停运而热量输入管路故障时，系统无法彻底隔绝热量输入，也有可能造成水解反应器的超压，此时超压保护机制同样会进行排气或排液。

在以往的尿素水解系统设计中，反应器超压后的排气排液通常会与反应器排污的废液汇总，并统一排放至厂区废水池。但由于反应器超压排气排液量较大且相对频繁，而尿素区域对废水的汇集能力有限，无法使排气及排液自然冷却，往往出现含氨的高温液体在本区域或化学废水池区域的逸散，出现刺激性气体，造成二次污染。

实用新型内容

鉴于现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种尿素水解反应器气液回收系统。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种尿素水解反应器气液回收系统，包括尿素水解反应器与气液吸收罐，尿素水解反应器与气液吸收罐之间连接设置有气相排放管路、液相排放管路、溶液回流管路。

优选的，气相排放管路包括连通尿素水解反应器顶部与气液吸收罐底部的气相管道，气相管道上设置有气相排放阀，气相管道的一端伸入气液吸收罐内底部并连通设置有若干根气体均压缓释管。

优选的，液相排放管路包括连通尿素水解反应器底部与气液吸收罐底部的液相管道，液相管道上设置有液相排放阀。

优选的，溶液回流管路包括连通气液吸收罐底部与尿素水解反应器底部的尿素溶液入口管的回流管道，回流管道沿着回流方向依次设置有回收泵、混合溶液回收阀、混合溶液逆止阀；回流管道与尿素溶液入口管之间经液体管道混合器相连接。

优选的，液相排放管路在液相排放阀之前连接有尿素水解反应器排污管道，尿素水解反应器排污管道上设置有水解器排污阀。

优选的，气液吸收罐内顶部设置有喷淋管系，喷淋管系包括除盐水管道，除盐水管道的一端伸入气液吸收罐内顶部并连接设置有若干个朝下喷淋的喷淋头，除盐水管道上设置有喷淋除盐水阀；气液吸收罐顶部连接设置有对空管道，对空管道上设置有氨气浓度检测仪。

优选的，在回收泵与混合溶液回收阀之间的溶液回流管路上连接设置有通往气液吸收罐内底部的内循环管道，内循环管道沿着流往气液吸收罐走向依次设置有混合溶液回流阀、混合溶液密度检测仪；在内循环管道与混合溶液回收阀之间的溶液回流管路上连接设置有溶液排污管道，溶液排污管道上设置有混合溶液排污阀。

优选的，尿素水解反应器顶部的水解产品气出口上连接设置有除雾器，除雾器包括水解产品气出口上连接设置的中空筒体，筒体内部沿气相流向自下往上依次设置有未完全封堵筒体的阻流导叶、丝网除雾段；阻流导叶下部的筒体内部还设置有旋流除雾段；旋流除雾段包括若干片圆周均布在筒体内部的螺旋导叶，旋流除雾段靠近尿素水解反应器出口设置；阻流导叶包括沿气相流向自下往上依次设置的波纹段、隔板段；波纹段包括多片呈类S形弯曲的波纹板，波纹板均沿筒体内部弦长方向分布，其类S形的侧边均与筒体内壁固连，波纹板的板面上均固设有自内而外朝下倾斜的倒刺状滤滴片；隔板段包括屋檐式隔板与环形隔板，屋檐式隔板固设于筒体内中部且其板面自内而外朝下倾斜，环形隔板固设于筒体内周壁且其板面自外而内朝下倾斜，屋檐式隔板位于环形隔板内圈之下且与环形隔板内圈之间具有通流间隙；屋檐式隔板呈大口朝下的环形漏斗状；丝网除雾段包括整体呈柱状的丝网，丝网的上端面固设有压型筋条，丝网外径与筒体内径相同；压型筋条包括固连在筒体内壁的环形圈，环形圈内固设有加强辐条；筒体外周壁固设有中部法兰、上部法兰。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：该尿素水解反应器气液回收系统的结构简单，通过将尿素水解反应器因超压保护而进行的排气排液引入气液吸收罐，避免了排气排液进入本区域废水池或厂区化学水池造成二次污染，同时气液吸收罐内混合溶液能经溶液回流管路回流至尿素水解反应器重复利用，大大提高了尿素水解系统对尿素原料的利用率，降低了系统能耗，为尿素水解制氨系统的节能、环保提供了新的技术方案。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。

附图说明

图1为本实用新型实施例的构造示意图。

图2为现有除雾器示意图。

图3为除雾器的构造示意图一。

图4为除雾器的构造示意图二。

图5为丝网除雾段俯视图。

图6为波纹段俯视图。

图7为旋流除雾段俯视图。

具体实施方式

为让本实用新型的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。

如图1~7所示，一种尿素水解反应器气液回收系统，包括尿素水解反应器1与气液吸收罐18，尿素水解反应器与气液吸收罐之间连接设置有气相排放管路、液相排放管路、溶液回流管路。

在本实用新型实施例中，气相排放管路包括连通尿素水解反应器顶部与气液吸收罐底部的气相管道19，气相管道上设置有气相排放阀20，气相管道的一端伸入气液吸收罐内底部并连通设置有若干根气体均压缓释管21，使其与除盐水的充分混合降温。

在本实用新型实施例中，液相排放管路包括连通尿素水解反应器底部与气液吸收罐底部的液相管道22，液相管道上设置有液相排放阀23。

在本实用新型实施例中，溶液回流管路包括连通气液吸收罐底部与尿素水解反应器底部的尿素溶液入口管的回流管道24，回流管道沿着回流方向依次设置有回收泵25、混合溶液回收阀26、混合溶液逆止阀27；回流管道与尿素溶液入口管之间经液体管道混合器28相连接。

在本实用新型实施例中，液相排放管路在液相排放阀之前连接有尿素水解反应器排污管道29，尿素水解反应器排污管道上设置有水解器排污阀30，尿素水解反应器长时间运行后，由尿素水溶液带入的杂质会累积在尿素水解反应器底部，通过该管路，可将累积杂质排出，提高尿素水解反应器运行效率，提高了系统的适应性，保证对尿素水解反应器的维护、检修的可行性。

在本实用新型实施例中，气液吸收罐内顶部设置有喷淋管系，喷淋管系包括除盐水管道31，除盐水管道的一端伸入气液吸收罐内顶部并连接设置有若干个朝下喷淋的喷淋头32，除盐水管道上设置有喷淋除盐水阀33；气液吸收罐顶部连接设置有对空管道34，对空管道上设置有氨气浓度检测仪35。

在本实用新型实施例中，在回收泵与混合溶液回收阀之间的溶液回流管路上连接设置有通往气液吸收罐内底部的内循环管道36，内循环管道沿着流往气液吸收罐走向依次设置有混合溶液回流阀37、混合溶液密度检测仪38；在内循环管道与混合溶液回收阀之间的溶液回流管路上连接设置有溶液排污管道39，溶液排污管道上设置有混合溶液排污阀40，气液吸收罐介质为含杂质氨水及尿素混合溶液，气液吸收罐长时间运行后，由排气、排液、除盐水带入的杂质会累积在气液吸收罐底部，通过溶液排污管道可将累积杂质排出至本区域废水池或厂区化学废水池进行处理，增强本系统的安全性和适用性，提高系统运行效率，保证对气液吸收罐的维护、检修的可行性。

在本实用新型实施例中，尿素水解反应器1顶部的水解产品气出口41上连接设置有除雾器，除雾器包括水解产品气出口上连接设置的中空筒体2，筒体内部沿气相流向自下往上依次设置有未完全封堵筒体的阻流导叶3、丝网除雾段4，筒体底端与顶端均为敞口，底端用于进气，顶端用于排气；阻流导叶下部的筒体内部还设置有旋流除雾段5；旋流除雾段包括若干片圆周均布在筒体内部的螺旋导叶6，旋流除雾段靠近尿素水解反应器出口设置；阻流导叶包括沿气相流向自下往上依次设置的波纹段、隔板段；波纹段包括多片呈类S形弯曲的波纹板7，波纹板均沿筒体内部弦长方向分布，其类S形的侧边均与筒体内壁固连，波纹板的板面上均固设有自内而外朝下倾斜的倒刺状滤滴片8；隔板段包括屋檐式隔板9与环形隔板10，屋檐式隔板固设于筒体内中部且其板面自内而外朝下倾斜，环形隔板固设于筒体内周壁且其板面自外而内朝下倾斜，屋檐式隔板位于环形隔板内圈之下且与环形隔板内圈之间具有通流间隙11；屋檐式隔板呈大口朝下的环形漏斗状；丝网除雾段包括整体呈柱状的丝网12，丝网的上端面固设有压型筋条13，丝网外径与筒体内径相同；压型筋条包括固连在筒体内壁的环形圈14，环形圈内固设有加强辐条15，解决了丝网由于压差过大产生的局部变形问题，加强丝网刚性；筒体外周壁固设有中部法兰16、上部法兰17，中部法兰与尿素水解反应器出口连接固定，上部法兰与下游管道进口端连接固定，提高检修和更换的效率。

一种尿素水解反应器气液回收系统的回收方法，按以下步骤进行：（1）尿素溶液入口管往尿素水解反应器内通入尿素水溶液，为尿素水解反应器补充发生尿素水解反应的原料，尿素水溶液在150℃、0.6Mpa下发生水解反应，产生氨气、二氧化碳、水蒸气的混合气体；（2）氨气、二氧化碳、水蒸气的混合气体在尿素水解反应器运行出现超压且对产品气需求量不大时，通过气相排放管路排放泄压到气液吸收罐，气液吸收罐的内底部具有原有尿素水溶液或除盐水，排气中的氨气与水充分接触，并完全溶于水中；（3）当尿素水解反应器运行出现超压，且气相排放不足以泄压时，尿素水溶液通过液相排放管路排放到气液吸收罐的内底部，使高温溶液与常温除盐水充分接触降温，当尿素水解反应器需要将内部溶液清理时，也可通过该管路排出溶液；（4）气液吸收罐内除原有尿素水溶液或除盐水外，还具有氨气、二氧化碳、水蒸气的混合气体，对空管道能够有效保证排气中不溶于水的二氧化碳及时排出，使气液吸收罐维持常压状态，降低运行安全风险，同时氨气浓度检测仪实时监测对空管道排出气体中氨气浓度，当浓度达到一定值时，为了减小对外界污染并提高系统对氨气的回收利用效率，喷淋管系将除盐水引入气液吸收罐，对过量逸散的氨气进行喷淋吸收，同时对罐内溶液进行降温，减小氨气的逸散；在对空管道未工作时也可喷淋将氨气快速吸收，降低了物料损失，提高了系统对氨气的回收利用率；（5）气液吸收罐内介质为氨水及尿素水溶液，该混合溶液即为待回收利用的溶液，其特性为加热即可产生氨气，其中氨水加热产生氨气为物理反应，尿素水溶液加热产生氨气即为水解反应，该混合溶液经回流管道进入尿素水解反应器进行回收利用前，需要对其密度进行检验，看其是否达到利用条件，如果将气液吸收罐内低浓度的混合溶液打入尿素水解反应器，则可能造成尿素水解反应器内运行的不稳定，因此内循环管道能够保证整套回收系统的稳定运行；其中回收泵、混合溶液回流阀开启，混合溶液排污阀、混合溶液回收阀、混合溶液逆止阀关闭，混合溶液密度检测仪检测混合溶液密度，当混合溶液密度达标后，混合溶液回流阀、混合溶液排污阀关闭，回收泵、混合溶液回收阀、混合溶液逆止阀开启，混合溶液经回流管道与新尿素水溶液混合后进入尿素水解反应器进行回收利用。

在本实用新型实施例中，尿素水解反应器顶部的水解产品气自下往上依次经旋流除雾段、波纹段、隔板段、丝网除雾段尽可能阻挡气流中的液滴，除雾后的混合气体经筒体顶端敞口进入下游管道；其中（1）旋流除雾段和波纹段分离去除气流中的大液滴，旋流除雾段中螺旋导叶使入口气流旋转，通过离心力作用将大液滴甩到螺旋导叶壁面上，并在重力作用下向下排出；波纹段中气流通过相邻波纹板之间间隙，运动轨迹增长，通过气流与波纹板的碰撞分离其中的液体，同时倒刺状滤滴片提高大液滴滤除能力，大液滴也会碰撞在倒刺状滤滴片上，在重力作用下向下排出；（2）丝网除雾段分离气流中的小液滴，屋檐式隔板与环形隔板进一步增长气流的运行轨迹，加强进入丝网除雾段的气流扰动，进而提高综合除雾效果，屋檐式隔板与环形隔板也有利于碰撞积聚的液滴在重力作用向下排出。

在本实用新型实施例中，水解产品气为氨气、二氧化碳、水蒸气的混合气体，将其输送至脱硝反应器中，氨气还原氮氧化物达到烟气脱硝目的。二氧化碳、水蒸气随烟气排出无其他用途。

本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可以得出其他各种形式的尿素水解反应器气液回收系统。凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型的涵盖范围。

Claims

1.一种尿素水解反应器气液回收系统，其特征在于：包括尿素水解反应器与气液吸收罐，尿素水解反应器与气液吸收罐之间连接设置有气相排放管路、液相排放管路、溶液回流管路。

2.根据权利要求1所述的尿素水解反应器气液回收系统，其特征在于：气相排放管路包括连通尿素水解反应器顶部与气液吸收罐底部的气相管道，气相管道上设置有气相排放阀，气相管道的一端伸入气液吸收罐内底部并连通设置有若干根气体均压缓释管。

3.根据权利要求1所述的尿素水解反应器气液回收系统，其特征在于：液相排放管路包括连通尿素水解反应器底部与气液吸收罐底部的液相管道，液相管道上设置有液相排放阀。

4.根据权利要求1所述的尿素水解反应器气液回收系统，其特征在于：溶液回流管路包括连通气液吸收罐底部与尿素水解反应器底部的尿素溶液入口管的回流管道，回流管道沿着回流方向依次设置有回收泵、混合溶液回收阀、混合溶液逆止阀；回流管道与尿素溶液入口管之间经液体管道混合器相连接。

5.根据权利要求3所述的尿素水解反应器气液回收系统，其特征在于：液相排放管路在液相排放阀之前连接有尿素水解反应器排污管道，尿素水解反应器排污管道上设置有水解器排污阀。

6.根据权利要求1所述的尿素水解反应器气液回收系统，其特征在于：气液吸收罐内顶部设置有喷淋管系，喷淋管系包括除盐水管道，除盐水管道的一端伸入气液吸收罐内顶部并连接设置有若干个朝下喷淋的喷淋头，除盐水管道上设置有喷淋除盐水阀；气液吸收罐顶部连接设置有对空管道，对空管道上设置有氨气浓度检测仪。

7.根据权利要求4所述的尿素水解反应器气液回收系统，其特征在于：在回收泵与混合溶液回收阀之间的溶液回流管路上连接设置有通往气液吸收罐内底部的内循环管道，内循环管道沿着流往气液吸收罐走向依次设置有混合溶液回流阀、混合溶液密度检测仪；在内循环管道与混合溶液回收阀之间的溶液回流管路上连接设置有溶液排污管道，溶液排污管道上设置有混合溶液排污阀。

8.根据权利要求1所述的尿素水解反应器气液回收系统，其特征在于：尿素水解反应器顶部的水解产品气出口上连接设置有除雾器，除雾器包括水解产品气出口上连接设置的中空筒体，筒体内部沿气相流向自下往上依次设置有未完全封堵筒体的阻流导叶、丝网除雾段；阻流导叶下部的筒体内部还设置有旋流除雾段；旋流除雾段包括若干片圆周均布在筒体内部的螺旋导叶，旋流除雾段靠近尿素水解反应器出口设置；阻流导叶包括沿气相流向自下往上依次设置的波纹段、隔板段；波纹段包括多片呈类S形弯曲的波纹板，波纹板均沿筒体内部弦长方向分布，其类S形的侧边均与筒体内壁固连，波纹板的板面上均固设有自内而外朝下倾斜的倒刺状滤滴片；隔板段包括屋檐式隔板与环形隔板，屋檐式隔板固设于筒体内中部且其板面自内而外朝下倾斜，环形隔板固设于筒体内周壁且其板面自外而内朝下倾斜，屋檐式隔板位于环形隔板内圈之下且与环形隔板内圈之间具有通流间隙；屋檐式隔板呈大口朝下的环形漏斗状；丝网除雾段包括整体呈柱状的丝网，丝网的上端面固设有压型筋条，丝网外径与筒体内径相同；压型筋条包括固连在筒体内壁的环形圈，环形圈内固设有加强辐条；筒体外周壁固设有中部法兰、上部法兰。