CN216093603U - 一种新型尿素水解制氨反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型尿素水解制氨反应器，属于烟气脱硝还原剂系统的技术领域。其包括用于盛装反应液的反应容器和用于盛装导热介质的加热容器，所述加热容器套设于反应容器外。本实用新型具有制氨过程稳定、可控，制氨量可调节，能够适应不同负荷的工况，反应器造价成本低、使用寿命长、维护成本低的优点。

Description

一种新型尿素水解制氨反应器

技术领域

本实用新型涉及一种新型尿素水解制氨反应器，属于烟气脱硝还原剂系统的技术领域。

背景技术

在对烟气进行脱硝处理的系统中，选择性催化还原（SCR）为应用最广泛的脱硝技术，选择性催化还原脱硝技术是以氨作为还原剂，在催化剂的作用下将氮氧化物还原为对环境无害的氮气和水，氨对烟气中的氮氧化物成分，尤其是一氧化氮具有很高的脱除效率。氨的制备方法包括由液氨蒸发制氨、氨水蒸发制氨和尿素水解/热解制氨，由于液氨和氨水易燃易爆，属于化学危险品，在运输和储存上均有较高要求。相对而言，尿素化学性质稳定，无毒，更易运输和储存。尿素水解过程主要是通过对尿素溶液加热，使尿素水解为氨和二氧化碳，将水解得到的氨用于烟气的脱硝处理。

现有技术中，用于尿素水解制氨的反应器多为卧式U型换热管式加热的反应器，利用换热管为尿素溶液提供热量，使尿素溶液水解产生氨气。但由于水解液及水解产物氨气的腐蚀性极强，反应器内的换热盘管易腐蚀结垢，需要对其进行定期更换，对其在工业化生产中的应用带来极大不便，增加了设备运行维护的成本。且由换热盘管对反应器内的水解液进行加热，其加热效果难以达到均匀稳定的状态，水解反应器运行的温度波动较大，所生产的氨气浓度浮动也较大，难以适用于对氨气调节要求更精确或氨需求量较小的系统。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种新型尿素水解制氨反应器。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种新型尿素水解制氨反应器，包括用于盛装反应液的反应容器和用于盛装导热介质的加热容器，所述加热容器套设于反应容器外。

通过将用于盛装导热介质的加热容器套设于反应容器外周，这里加热容器对反应容器的包覆可以是全包覆或部分包覆，即加热容器可以为体积大于反应容器的罐体，将整个反应容器包覆于其内，也可以是其他封闭的部分包覆结构，只要能够实现加热容器内的导热介质对反应容器的加热即可。将反应容器的表面作为换热面，利用导热介质与反应容器内的反应液进行换热，以实现对反应容器内的反应液的间接加热，加热过程更加稳定，有利于减少因调节加热热源温度导致的温差冲击，从而减小受温差冲击而产生的氨气产出量波动，使制氨反应器的氨气产出量更加稳定。同时，将加热容器设置在反应容器的外部，避免了传统的换热盘管在使用过程中因结垢、腐蚀而需要定期更换的情况出现，有利于延长相关设备的维护周期，降低设备的更换维护成本。

进一步的，所述加热容器内设置有至少一个加热组件。利用加热组件对加热容器内的导热介质进行加热，有利于控制导热介质的温度维持在预定范围内，以维持尿素水解反应的稳定进行，避免因温度的非预设变化而影响氨气的产出量。这里的加热组件有多种实现结构，如电热棒、电热管、电磁线圈等发热体，均可作为加热组件设置于加热容器内。

进一步的，至少一个所述加热组件设置于加热容器的顶部。加热容器中加热组件的数目可以是一个、两个或者多个，有至少一个加热组件设置在顶部，以更好保持加热容器内位于顶部位置的导热介质的温度，从而使氨气从反应容器内输出时仍保持较高温度，避免氨气输出时发生冷凝结晶。

进一步的，所述反应容器为立式容器。立式的反应容器为其内部提供了更大的气相空间，有利于进行充分的气液分离，从而得到含水量更小的氨气。

进一步的，所述反应容器上固定连接有延伸至加热容器外的进液口、排液口、氨气出口、安全阀接口和检测仪器口，所述氨气出口和安全阀接口均位于反应容器的顶端。反应容器上用于输入反应液、排出废液、输出氨气、连接安全阀及检测装置的接口均连接至加热容器外，以便于和进液管道、出液管道、输气管道、安全阀及检测装置等连接，将安全阀接口设置在反应容器的顶部，能够利用其顶部加热组件对导热介质的加热，维持安全阀接口的温度，省去了对安全阀另设的电伴热结构，有利于简化设备结构。

进一步的，所述检测仪器口包括液位测量检测口、温度测量检测口和压力测量检测口。分别将液位测量仪、温度测量仪和压力测量仪连接在三个检测口，以便于检测反应容器内的反应条件及反应液液位，确保尿素水解反应稳定进行。

进一步的，所述反应容器和加热容器之间设置有支撑件。反应容器通过支撑件固定在加入容器内，有利于提高装置的结构稳定性。

进一步的，所述加热容器为常压容器，所述加热容器上开设有排气口。利用排气口维持加入容器内的常压环境，使加入容器采用常压容器的材质制作即可满足使用需要，有利于降低设备的造价成本。

本实用新型的有益效果是：

1）通过以加热容器包覆的反应容器的外表面作为换热面、以加热容器与反应容器之间的导热介质对反应容器内的反应液进行加热，使反应容器内的反应温度更加可控，有利于减少反应温度的非调节性变化，也避免因调节温度而产生温差冲击，使尿素水解制氨过程更稳定、可控，尤其适用于小负荷氨气出力的项目使用，填补了国内相关领域的空白。

2）从反应容器的外部对其进行加热，有效避免了反应液对加热结构表面的腐蚀、结垢，进而避免了对加热结构的定期更换，外部加热容器可直接使用普通材质制作，无需顾虑腐蚀问题，有利于降低设备的造价成本、延长相关设备的维护周期、降低设备的更换维护成本。

3）由于本实用新型反应器的换热面为反应容器的外表面，在设备运行过程中，可通过控制导热介质的液位来控制换热面积的大小，从而适应不同负荷的工况。当负荷较小（需要的氨气量较少、反应液的液位相应较低）时，可将导热介质的液位也控制较低水平；当负荷较大（需要氨气量较多、反应液液位相应较高）时，将导热介质的液位加至较高水平。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图中，1、反应容器；11、进液口；12、排液口；13、氨气出口；14、安全阀接口；15、检测仪器口；151、液位测量检测口；152、温度测量检测口；153、压力测量检测口；2、加热容器；21、导热介质输入口；22、加热测温口；23、导热介质排出口；3、加热组件；4、支撑件；5、排气口。

具体实施方式

下面将结合实施例，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型提供一种技术方案：一种新型尿素水解制氨反应器，包括用于盛装反应液的反应容器1和用于盛装导热介质的加热容器2，本实施例的反应容器1和加热容器2均为立式罐体结构，加热容器2套设于反应容器1外，即反应液置于反应容器1内进行水解反应，导热介质置于加热容器2与反应容器1之间，用于对反应容器1进行加热，以反应容器1与导热介质的接触面为换热面进行热交换。这样仅有反应容器1的内壁与反应液直接接触，只需在反应容器1的内壁采用防腐蚀的材料或涂层，有利于降低设备的造价成本。本实施例的加热容器2的体积大于反应容器1的体积，加热容器2将反应容器1完全包覆在其内部，在反应容器1和加热容器2之间设置有支撑件4，用于对反应容器1进行支撑，将反应容器1稳定固定于加热容器2的内部。本实施例的加热容器2上还开设有排气口5，加热容器2为普通材质制成的常压容器，可进一步降低设备的造价成本。

为维持加热容器2内导热介质的温度，在加热容器2内设置有至少一个加热组件3，本实施例的加热组件3采用电热板，该加热组件3在加热容器2内设置有两个，一个位于加热容器2的顶部，即加热容器2顶壁内侧与反应容器1顶壁外侧之间，用于对顶部的导热介质进行加热，以保持氨气输出温度。另一个加热组件3位于加热容器2的中部，即加热容器2中部侧壁与反应容器1中部侧壁之间，通过两个加热组件3对导热介质的加热作用，以保持加热容器2内各处导热介质的温度均匀一致。

如图1所示，在反应容器1上固定连接有延伸至加热容器2外的进液口11、排液口12、氨气出口13、安全阀接口14和检测仪器口15，进液口11用于连接向反应容器1内输送反应液的管道，排液口12用于连接向反应容器1外排出废液的管道，氨气出口13用于连接将生成的氨气从反应容器1内输出的管道，安全阀接口14用于连接安全阀，检测仪器口15则用于连接监测反应容器1内环境的检测仪器。其中，氨气出口13和安全阀接口14均位于反应容器1的顶端，可通过顶部的加热组件3维持安全阀接口14及氨气出口13的温度。本实施例的检测仪器口15包括液位测量检测口151、温度测量检测口152和压力测量检测口153。在外部的加热容器2上也相应设置有导热介质输入口21、导热介质排出口23和加热测温口22，在本实施例设置有加热组件3的情况下，导热介质可在反应前一次性注入加热容器2内，在其他未设置有加热组件3的实施例中，可设置多个导热介质输入口21，通过多个导热介质输入口21向加热容器2内持续输入预定温度的导热介质。加热容器2上开设的加热测温口22用于连接温度检测装置，用于监测加热容器2内导热介质的温度。

本实用新型在使用时，先将各输送管道或检测仪器对应连接在各接口，向加热容器2内输入导热介质，开启加热组件3对导热介质进行加热，加热至一定温度后向反应容器1内输入反应液，导热介质被加热至预定温度后保持，反应液在导热介质的加热作用下水解制氨，生产的氨气通过氨气出口13输出，反应过程中通过检测仪器对反应容器1内反应环境进行监测，利用加热组件3对导热介质的温度进行控制。在将本实用新型的装置用于小负荷氨气出力的工况时，可控制反应容器1内反应液的输入量和加热容器2内导热介质的输入量，使两者的液位高度相近或一致，采用位于导热介质液面以下的加热组件3对导热介质进行加热，以满足小负荷工况的需求。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种新型尿素水解制氨反应器，其特征在于：包括用于盛装反应液的反应容器(1)和用于盛装导热介质的加热容器(2)，所述加热容器(2)套设于反应容器(1)外。

2.根据权利要求1所述的一种新型尿素水解制氨反应器，其特征在于：所述加热容器(2)内设置有至少一个加热组件(3)。

3.根据权利要求2所述的一种新型尿素水解制氨反应器，其特征在于：至少一个所述加热组件(3)设置于加热容器(2)的顶部。

4.根据权利要求1所述的一种新型尿素水解制氨反应器，其特征在于：所述反应容器(1)为立式容器。

5.根据权利要求3所述的一种新型尿素水解制氨反应器，其特征在于：所述反应容器(1)上固定连接有延伸至加热容器(2)外的进液口(11)、排液口(12)、氨气出口(13)、安全阀接口(14)和检测仪器口(15)，所述氨气出口(13)和安全阀接口(14)均位于反应容器(1)的顶端。

6.根据权利要求5所述的一种新型尿素水解制氨反应器，其特征在于：所述检测仪器口(15)包括液位测量检测口(151)、温度测量检测口(152)和压力测量检测口(153)。

7.根据权利要求1所述的一种新型尿素水解制氨反应器，其特征在于：所述反应容器(1)和加热容器(2)之间设置有支撑件(4)。

8.根据权利要求1所述的一种新型尿素水解制氨反应器，其特征在于：所述加热容器(2)为常压容器，所述加热容器(2)上开设有排气口(5)。

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