专利名称：尿素溶液水解制氨釜式反应器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种烟气脱硝(氮)装置，具体是指尿素溶液水解制氨釜式反应
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背景技术：
我国目前的发电机组绝大多数为燃煤机组。大量的煤炭燃烧会排放大量的大气污染物一氮氧化物。脱除氮氧化物一般采用选择性催化还原法(即SCR)。选择性催化还原法是指在催化剂的作用下，以NH3为还原剂，与烟气中的氮氧化物反应生成无毒、无污染的队和H20。能产生脱硝还原剂NH3的物质有液氨、氨水和尿素三种。液氨，又名无水氨，为危险化学品。液氨泄漏到空气中，与空气中的水形成云状物，不易扩散，对附近人的人身安全造成危害。氨蒸汽与空气混合物的爆炸极限为 15. 79Γ27. 4%，氨和空气混合物达到上述浓度范围遇明火能燃烧和爆炸，如有油类和其他可燃性物质存在，则危险性更高。氨水也属于危险品，用于脱硝的氨水浓度通常为20%19%，氨水较液氨相对安全，但空气中的氨气达到上述爆炸极限也同样会有爆炸危险。因此液氨和氨水在储存、运输和使用方面国家有严格的法律法规要求。相对于液氨和氨水，尿素是无毒、无害的化学品，便于运输和储存，可用火车或汽车运输，运输和储存过程不需要特别的安全措施。尿素作为脱硝还原剂允许环境友好，可避免在储存、输送和使用过程中泄漏时造成危险。因此，越来越多的火力发电厂希望能用尿素作为脱硝还原剂。“十二五”期间火电厂氮氧化物的排放总量将预计由2010年的1050万吨增加到 1200万吨，“十一五”期间我国制定了火电厂氮氧化物控制技术政策，加大了对火电行业氮氧化物排放的控制，排放标准更加严格。2010年我国火电厂氮氧化物减排总量约为300吨， 到“十二五”末即2015年，预计火电厂氮氧化物减排量将达到500万吨，约占整个火电厂氮氧化物排放总量的40%。“十二五”期间，我国火电脱硝行业发展进程将显著加快，而脱硝还原剂的市场亦将持续增大。《火电厂氮氧化物防治技术政策》、《火电厂烟气脱硝工程技术规范》均对使用尿素制氨技术作为供氨新技术做了明确规定。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种大负荷的烟气脱硝设备，即氮用尿素溶液水解制氨反应器，该种反应设备，可以将尿素水溶液在热源的作用下，快速产出大量的清洁烟气脱硝(氮)还原剂一氨气；并且能随着需氨量的变化而快速调整产氨量，从而减少脱硝系统的氨逃逸。本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是尿素溶液水解制氨釜式反应器， 主要由卧式长筒型反应釜、以及设置在卧式长筒型反应釜内部的若干U型换热盘管、以及设置在卧式长筒型反应釜外壁上的产品气出口管和尿素溶液喷射进料口构成。所述卧式长筒型反应釜主要由筒体、以及密封固定在筒体两端的反应釜筒体封头
3构成。所述反应釜筒体封头通过封头加大口径管连接有加热介质进出装置。所述U型换热盘管贯通反应釜筒体封头并延伸至封头加大口径管内部，且所述U 型换热盘管与加热介质进出装置连接。所述加热介质进出装置为大口径管道，其内部通过隔板分隔为上下二部分，所述上下二部分分别设置有加热介质入口管、热介质冷凝排出管，且所述上下二部分还分别与U 型换热盘管的进出口两端连接。所述产品气出口管内设置有气液分离器，且所述产品气出口管远离卧式长筒型反应釜的一端还设置有密封盖，所述密封盖开设有产品气出口。所述尿素溶液喷射进料口设置有进料分配器，所述进料分配器为开设有若干通孔的槽钢，所述通孔均勻分布构成分配孔。槽钢两端封闭，开槽方向与尿素溶液喷射进料口封闭连接，其分配孔的直径为l(Tl5mm，为使尿素溶液均勻地分布在整个U型换热盘管管束长度上，所述进料分配器的宽度不小于尿素溶液喷射进料口口直径的1.5倍，进料分配器的开孔截面积总和略大于进口接管的截面积。所述反应釜筒体封头外壁还设置有气相温度计、窥视境、液相温度计。所述筒体外壁还设置有溶液排出口、安全阀接口装置、远传压力表、就地压力表、 雷达液位计、以及鞍座。所述尿素溶液水解制氨反应器整体为卧式圆筒形结构。加热介质进出装置为加热介质进出区；封头加大口径管、以及与封头加大口径管连接的反应釜筒体封头构成加热介质盘管连接区；筒体为水解反应区。为方便换热管道抽出更换和检修，加热介质盘管连接区与加热介质进出区采用法兰连接。尿素制取脱硝(氮)还原剂，通常有两种方法热解和水解。热解法是直接快速加热雾化后的尿素溶液进行分解，但热解法经常分解不完全，影响烟气脱硝(氮)的效率。水解法是在一定的反应设施中，将尿素水溶液在热源的作用下加以分解，以制取烟气脱硝(氮)还原剂，该设施即尿素溶液水解制氨釜式反应器。所述水解反应区中的U型换热盘管管束浸于尿素溶液中，尿素溶液在U型换热盘管管束间受热水解出(X)2和NH3,同时受热的尿素溶液连同水解产生的(X)2和NH3 —同向上运动，气体脱离液面而液体则自U型换热盘管管束两边循环回底部，形成空间上不均勻的循环运动。尿素溶液水解制氨釜式反应器内由于有这种自循环，尿素水解制氨反应器可以不另外加装搅拌器，即可节省投资也避免了搅拌器密封处泄漏的可能。根据烟气脱硝需氨负荷的不同，U型换热盘管管间距为广2倍U型换热盘管外径。尿素溶液水解制氨釜式反应器内液面高度比加热管束上表面高出5(Tl00mm。在连续操作条件下为保证反应过程平稳，液面上方要有足够的分离空间，尿素溶液水解制氨釜式反应器内也要有足够的尿素溶液体积作为缓冲，U型换热盘管管束顶部管的中心线至筒体顶部的距离不小于筒体直径的40%， 并且尿素溶液液面上方至筒体顶部的自由空间高度不小于0. 25m。本实用新型的有益效果是。1、维修和清洗方便。本实用新型采用釜式反应器，尿素溶液水解制氨釜式反应器内的U型换热盘管可以方便抽出清洗和更换。U型换热盘管抽出也方便清洗反应器内部。2、传热面积大，反应效率高。本实用新型采用釜式反应器，U型换热盘管完全浸泡于被传热液体中，冷侧液体受热内部由下到上的进行着自循环，受热均勻，传热系数大，尿素制氨水解反应效率高。3、反应负荷大，操作弹性大。本实用新型采用的釜式反应器较立式反应器来讲更能满足烟气脱硝系统需氨量大、需氨负荷变化大的特点。在同等反应器体积的情况下本实用新型的釜式反应器，能够容纳更多的换热盘管和反应器溶液，能反应出更多的氨气。
图1是本实用新型的结构示意图。图2是本实用新型的剖视图。图3是本实用新型进料分配器的结构示意图。图中的标号分别表示为1、加热介质进出装置；2、封头加大口径管；3、卧式长筒型反应釜；4、产品气出口管；5、反应釜筒体封头；6、进料分配器；7、产品气体；8、液体；11、 加热介质入口管；12、热介质冷凝排出管；31、U型换热盘管；32、溶液排出口 ；33、尿素溶液喷射进料口 ；34、安全阀接口装置；35、远传压力表；36、就地压力表；37、雷达液位计；38、鞍座；41、气液分离器；42、产品气出口 ；51、气相温度计；52、窥视境；53、液相温度计。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。本实施例参见图1、2所示，尿素溶液水解制氨釜式反应器主要由卧式长筒型反应釜3、以及设置在卧式长筒型反应釜3内部的若干U型换热盘管31、以及设置在卧式长筒型反应釜3外壁上的产品气出口管4和尿素溶液喷射进料口 33构成。通过尿素溶液喷射进料口 33将尿素溶液经过进料分配器6的作用喷射进入到反应釜卧式长筒型反应釜3的筒体内部。通过U型换热盘管31内的热介质，进行热交换，将尿素溶液加温，进行水解。得到的产品气体7，经过气液分离器41作用将液体8分离出来。 产品气体7经过产品气出口 42被排出。液体8继续回到尿素溶液中参与水解反应。卧式长筒型反应釜3主要由筒体、以及密封固定在筒体两端的反应釜筒体封头5 构成。反应釜筒体封头5通过封头加大口径管2连接有加热介质进出装置1。U型换热盘管31又贯通反应釜筒体封头5并延伸至封头加大口径管2内部，U型换热盘管31与加热介质进出装置1连接。加热介质通过加热介质进出装置1、U型换热盘管形成一个热源回流系统。加热介质进出装置1为大口径管道，其内部通过隔板分隔为上下二部分，上下二部分分别设置有加热介质入口管11、热介质冷凝排出管12，且上下二部分还分别与U型换热盘管31的进出口两端连接。产品气出口管4内设置有气液分离器41，且产品气出口管4远离卧式长筒型反应釜3的一端还设置有密封盖，所述密封盖开设有产品气出口 42。[0038]反应釜筒体封头5外壁还设置有气相温度计51、窥视境52、液相温度计53。筒体外壁还设置有溶液排出口 32、安全阀接口装置34、远传压力表35、就地压力表36、雷达液位计37。整个设施设置二个鞍座38用于支撑。如图2、3所示，尿素溶液喷射进料口 33设置有进料分配器6，所述进料分配器6为开设有若干通孔的槽钢，通孔均勻分布构成分配孔。进料分配器6的宽度为尿素溶液喷射进料口 33 口直径的1.5倍。如上所述，便可较好的实现本实用新型。
权利要求1.尿素溶液水解制氨釜式反应器，其特征在于，主要由卧式长筒型反应釜(3)、以及设置在卧式长筒型反应釜(3)内部的若干U型换热盘管(31)、以及设置在卧式长筒型反应釜 (3)外壁上的产品气出口管(4)和尿素溶液喷射进料口(33)构成。
2.根据权利要求1所述的尿素溶液水解制氨釜式反应器，其特征在于，所述卧式长筒型反应釜(3)主要由筒体、以及密封固定在筒体两端的反应釜筒体封头(5)构成。
3.根据权利要求2所述的尿素溶液水解制氨釜式反应器，其特征在于，所述反应釜筒体封头(5 )通过封头加大口径管(2 )连接有加热介质进出装置(1)。
4.根据权利要求3所述的尿素溶液水解制氨釜式反应器，其特征在于，所述U型换热盘管(31)贯通反应釜筒体封头(5 )并延伸至封头加大口径管(2 )内部，且所述U型换热盘管 (31)与加热介质进出装置(1)连接。
5.根据权利要求4所述的尿素溶液水解制氨釜式反应器，其特征在于，所述加热介质进出装置(1)为大口径管道，其内部通过隔板分隔为上下二部分，所述上下二部分分别设置有加热介质入口管(11)、热介质冷凝排出管(12)，且所述上下二部分还分别与U型换热盘管(31)的进出口两端连接。
6.根据权利要求1所述的尿素溶液水解制氨釜式反应器，其特征在于，所述产品气出口管(4)内设置有气液分离器(41)，且所述产品气出口管(4)远离卧式长筒型反应釜(3)的一端还设置有密封盖，所述密封盖开设有产品气出口(42)。
7.根据权利要求1所述的尿素溶液水解制氨釜式反应器，其特征在于，所述尿素溶液喷射进料口( 33 )设置有进料分配器(6 )，所述进料分配器(6 )为开设有若干通孔的槽钢，所述通孔均勻分布构成分配孔。
8.根据权利要求7所述的尿素溶液水解制氨釜式反应器，其特征在于，所述进料分配器(6)的宽度大于或等于尿素溶液喷射进料口(33) 口直径的1. 5倍。
9.根据权利要求2-5中任意一项所述的尿素溶液水解制氨釜式反应器，其特征在于， 所述反应釜筒体封头(5 )外壁还设置有气相温度计(51)、窥视境(52 )、液相温度计(53)。
10.根据权利要求2-5中任意一项所述的尿素溶液水解制氨釜式反应器，其特征在于， 所述筒体外壁还设置有溶液排出口(32)、安全阀接口装置(34)、远传压力表(35)、就地压力表(36)、雷达液位计(37)、以及鞍座(38)。
专利摘要本实用新型公开了尿素溶液水解制氨釜式反应器，主要由卧式长筒型反应釜、以及设置在卧式长筒型反应釜内部的若干U型换热盘管、以及设置在卧式长筒型反应釜外壁上的产品气出口管和尿素溶液喷射进料口构成。本实用新型采用釜式圆筒结构，该种反应器结构可快速减少反应器内部溶液的反应量，有效减少脱硝过程中氨逃逸的程度，增加后续烟气脱硝(氮)装置的安全性。本实用新型采用釜式反应器结构，能够容纳更多的U型换热盘管和反应器溶液，能反应出更多的气氨，U型换热盘管完全浸泡于被传热液体中，冷侧液体受热后内部由下到上的进行着自循环，受热均匀，传热系数大，尿素制氨水解反应效率高，符合烟气脱硝系统需氨量大，需氨负荷变化大的特点。
文档编号B01J19/00GK201978740SQ201120046489
公开日2011年9月21日 申请日期2011年2月24日 优先权日2011年2月24日
发明者吴学良, 郑伟 申请人:成都锐思环保工程有限公司