专利名称：一种尿素制氨水解装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及尿素制氨水解装置，利用本实用新型装置可将尿素分解生成氨气，以满足火电发电厂脱硝工程的氨需求。
背景技术：
火电发电厂的氮氧化物排放控制方法主要有催化还原反应(SCR) /非催化还原反应(SNCR)，其原理都是利用还原剂和烟气中的氮氧化物发生反应生成氮气。目前应用最广泛的还原剂是氨(NH3)。液氨价格便宜，但是由于其化学性质易爆，属于危险化学物品，运输和储存都必须经过相关部门的严格审查，不宜用于城市或人群密集的电站。尿素化学性质稳定，无毒，运输和储存方便，因此利用尿素分解制氨是解决液氨安全问题的最有效途径。目前针对脱硝工程的尿素制氨方法，应用较广泛的是尿素热解，其原理为利用高温燃气/烟气(600°C )将尿素溶液迅速蒸发分解，生成氨气。但这种工艺反应温度高，消耗能量大，使电厂用电增加。近年来，研究者提出了尿素水解的技术路线。水解反应是尿素生产阶段的副反应，在尿素生产阶段，该反应极其微弱，对尿素产量影响不大，因此文献中对于该反应，尤其是其反应动力学的相关研究极少。脱硝工程中的制氨设备属于辅机系统，要求流程简单，设备精简，造价合理，制氨工艺应采用浓度较高的尿素溶液，以减少废液产生，快速有效的生成氨气，满足后续脱硝反应的需求。在尿素生产领域可采用解吸塔、闪蒸塔等设备，在负压高温条件下分解尿素废液，回收氨气。该类设备通常为塔式反应器形式，塔内为负压状态，反应原料为浓度较低的尿素溶液(通常低于10%)，产物为氨气和大量废液。这类尿素制氨设备占地面积大，造价昂贵，并连续产生大量废液，与脱硝工程的尿素制氨要求相差较大。
发明内容本实用新型的目的是提供一种尿素制氨水解装置，以利用尿素溶液制备氨气用于烟气脱硝工程。本实用新型的尿素制氨水解装置包括一个卧式压力反应釜，在反应釜的底部设有加热装置，进料口设在反应釜底部，出料口设在反应釜的上部；一个增压泵，与进料口管路连接，用于将尿素溶液输入反应釜中；一个调节阀，安装在增压泵与进料口之间的管路上，用于调节进入反应釜尿素溶液的流量；一个稳压调节阀，安装在出料口后的管路上，用于将反应釜中分解生成的氨气/CO2/水混合物稳压后排出；[0014]一个在线液位计，安装在反应釜上，用于控制反应釜中的液位；一个安全阀，安装在反应釜上，用于在反应釜超压时排出气相物料。本实用新型的尿素制氨水解装置还包括有一个泄压旁路，所述泄压旁路安装在出料口与稳压调节阀之间的管路上，用于在反应釜超压时将气相物料排入废水池中。其中，所述的加热装置是电加热器或蒸汽加热盘管。进一步地，在反应釜的底部还安装有定期排污口。质量浓度为40 60%的尿素溶液通过增压泵和调节阀后进入反应爸,在反应爸中发生分解反应，生成氨气/CO2/水的混合物，经过稳压调节阀的稳压作用后排出。运行中通过在线液位计的测量及反馈，利用调节阀控制反应釜中的液位恒定。在运行过程中，加热装置提供水解反应所需的热量，通过调节加热装置的输入功率，改变反应釜中的压力和温度， 可以实现水解反应的负荷变化，改变氨的生成量。在运行过程中，若反应釜中的压力超过设定值，则通过泄压旁路或安全阀泄压，避免设备超压，保证安全。本实用新型的尿素制氨水解装置可以将尿素溶液分解生成氨气，满足脱硝工程的氨需求。反应产物为氨气/水蒸汽/CO2的混合物，混合物性质稳定，不可燃，与空气混合后不会发生燃烧、爆炸等危险。相比尿素热解工艺，能耗低，消耗电能少，具有良好的经济实用性。本实用新型的尿素制氨水解装置设备精简，反应过程无废液排放，控制逻辑清晰，运行过程稳定，可更好的与脱硝工程相匹配。
图I是本实用新型尿素制氨水解装置的结构示意图。图中1 一增压泵；2 —调节阀；3 —反应釜；4 一稳压调节阀；5 —加热装置；6 —在线液位计；7 —泄压旁路；8 —安全阀；9 一定期排污口 ；10 —进料口 ；11 一出料口。
具体实施方式
下面结合图I对本实用新型作进一步的说明。一台制氨量为25kg/h的尿素制氨水解装置，其压力反应釜3为卧式罐，设计压力21MPa，外形尺寸Φ500πιπιΧ 600mm，材质为316L不锈钢，壁厚15mm。加热装置5采用电加热丝。该装置使用的尿素溶液质量浓度为50%,满负荷运行时尿素溶液耗量88kg/h,电加热丝设计功率250KW。运行时根据液位计的反馈信号控制反应釜液位恒定，通过改变电加热功率调节反应釜的压力和温度，实现水解装置氨生成量的变化。将浓度为50%的氨水通过增压泵I和调节阀2后从底部进料口 10进入反应釜3中，反应釜3中压力O. 2 O. 8MPa，温度100 250°C。通过在线液位计6的测量和反馈控制调节阀2的开度，保证反应釜3中的液位恒定。加热装置5提供水解反应所需的热量，运行中调节热量输入，控制反应釜3中的温度和压力，实现水解装置负荷和氨生成量的变化。水解装置的反应产物成分为氨气、CO2和水蒸汽的混合物，由出料口 11排出后经稳压调节阀4调节，其质量份额分别为28. 33%、36. 67%、35. 00%，制氨量2. 5 25kg/h。[0030]当反应釜3的压力超过一定值时，气相产物可以通过泄压旁路7或安全阀8排出，降低反应釜3中的压力，避免容器超压，保证系统安全稳定运行。在反应釜3的底部安装有定期排污口 9。
权利要求1.一种尿素制氨水解装置，其特征是包括有 一个卧式压力反应釜，在反应釜的底部设有加热装置，进料口设在反应釜底部，出料口设在反应釜的上部； 一个增压泵，与进料口管路连接，用于将尿素溶液输入反应釜中； 一个调节阀，安装在增压泵与进料口之间的管路上，用于调节进入反应釜尿素溶液的流量； 一个稳压调节阀，安装在出料口后的管路上，用于将反应釜中分解生成的氨气/CO2/水混合物稳压后排出； 一个在线液位计，安装在反应釜上，用于控制反应釜中的液位； 一个安全阀，安装在反应釜上，用于在反应釜超压时排出气相物料。
2.根据权利要求I所述的尿素制氨水解装置，其特征是还包括有一个泄压旁路，所述泄压旁路安装在出料口与稳压调节阀之间的管路上，用于在反应釜超压时将气相物料排入废水池中。
3.根据权利要求I或2所述的尿素制氨水解装置，其特征是所述的加热装置是电加热器或蒸汽加热盘管。
4.根据权利要求I或2所述的尿素制氨水解装置，其特征是在反应釜的底部安装有定期排污口。
专利摘要一种尿素制氨水解装置，包括一个卧式压力反应釜，在反应釜的底部设有加热装置，尿素溶液通过增压泵和调节阀输入到反应釜中，安装在反应釜上的在线液位计控制反应釜中的液位；反应釜中分解生成的氨气/CO2/水混合物经稳压调节阀稳压后排出；反应釜超压时通过安全阀或泄压旁路泄压。本实用新型的尿素制氨水解装置可以将尿素溶液分解生成氨气，通过改变热量输入控制装置的负荷变化，满足脱硝工程不同制氨量的需求，可以更好的与脱硝工程相匹配。
文档编号B01D53/79GK202671218SQ20122035431
公开日2013年1月16日 申请日期2012年7月21日 优先权日2012年7月21日
发明者李红兵, 孔潭, 林纲 申请人:山西新唐工程设计有限公司