一种脱硝用塔式尿素复合水解反应系统的制作方法

（一）技术领域

本发明涉及一种水解反应系统，特别涉及一种脱硝用塔式尿素复合水解反应系统。

（二）

背景技术：

nox作为热电、陶瓷玻璃、炼焦、水泥等行业工业生产中的有害气体出现，对正常的大气环境有较大的危害，它能直接引起酸雨、毒性雾霾。因此生产装置中对烟气气体中的nox有较大限制，脱硝就显得尤为重要。近年来，热电、炼焦、水泥、陶瓷玻璃等行业使用的传统脱除nox方式有sncr、scr等方法。这些方法都需要相应的脱硝还原剂。

脱硝还原剂的选择一般从其物理性质、经济性和安全性方面综合考虑，目前主要有液氨、氨水和尿素三种。由于液氨是危险化学品，随着国家对安全的日益重视以及一系列相关限制措施的逐渐出台，使得电厂使用液氨时在审批、工期、占地等诸多方面受到了越来越多的制约，投运后通过环保验收的程序也较为繁琐；而氨水因其氨含量低、体积大、运输不便、运行成本高而受到应用的局限。作为无危险的制氨原料，尿素具有与液氨相同的脱硝性能，又是广泛应用的绿色肥料，无毒无害、使用安全，因而没有法规限制，并且便于运输和储存。

多年来，因使用不当，由液氨造成的伤亡损失十分惨重。火电厂脱硝若采用液氨为原料，其使用量非常巨大，以一座中型火电厂为例，每天大约需要消耗液氨10吨。全国有数千座火电厂，如全部使用液氨，仅此一项相当于每天有几千台10吨的液氨罐车奔跑于全国各地，用于运输原料，安全隐患不容忽视。目前在国内scr(selectivecatalyticreduction，选择性催化还原法)脱硝采用尿素为还原剂已经成为一种趋势，并逐渐成为主流，尤其是在一些重点区域和离居民区较近的城市电厂，尿素分解制氨技术得到越来越多的应用。

针对这种现状，国内外先后发现并利用了尿素分解制氨的特性，用尿素分解或水解来代替液氨用作脱硝，但因技术不成熟、国外垄断等原因，装置投资很大，300-350kg/h产氨能力的尿素水解和尿素热解设备投资在3000-7000万，自动化程度低，需要定期手动配置大量尿素溶液储存起来供生产使用；电耗、水耗、蒸汽消耗较高，配置溶液过程中氨泄露较重，溶液配置室氨味很重，操作环境差；尿素分解设备与配液设备协调性差，不能很好的连锁同时使用。

（三）

技术实现要素：

本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种节能节水、投资小、操作简单、安全可靠、自动化程度高的脱硝用塔式尿素复合水解反应系统。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种脱硝用塔式尿素复合水解反应系统，包括氨气反应塔，其特征是：所述氨气反应塔通过尿素溶液输出管道与进料器相连接，进料器内从上到下依次设有调温换热器、稀释调温混合器和新鲜溶液预热器，氨气反应塔内从上到下依次设有精馏塔、深度水解塔和再沸器，稀释调温混合器和新鲜溶液预热器通过高温循环液输入管道与再沸器底部相连接，调温换热器和再沸器分别通过冷凝水输出管道与冷凝水闪蒸回收槽相连接，冷凝水闪蒸回收槽底部通过伴热用热水管道与恒温热水配制槽相连接。

所述精馏塔内设有冷凝器，精馏塔顶部设有气体出口。

所述冷凝器侧部连接有循环水输入管道和循环水输出管道。

所述调温换热器和再沸器分别与蒸汽输入管道相连接。

所述新鲜溶液预热器下方连接有尿素溶液输入管道，恒温热水配制槽连接有脱盐水输入管道和配液用热水输出管道，冷凝水闪蒸回收槽顶部连接有伴热用蒸汽管道。

所述深度水解塔顶部设有液体分布装置，深度水解塔内设有若干层塔板，塔板上设有升气管，升气管上方设有升气帽，每相邻两层塔板之间连接有降液管。

所述塔板上设有催化剂层，降液管顶部设有溢流堰，降液管内侧设有泪孔。

所述液体分布装置包括尿素溶液进口，尿素溶液进口与主输液管相连接，主输液管连接有若干分布管，分布管上开设有布液孔。

所述再沸器底部设有格栅，深度水解塔底部连接有残液出口。

所述精馏塔内设有填料塔。

本发明的有益效果是：通过对新鲜尿素溶液和高温循环液混合调高了反应器补入液的温度，减少了补入液和设备内部的温差，防止了剧烈温度变化对设备结构带来的损害，提高了设备的运行安全性；通过液体边下降边升温，使尿素不间断的进行分解，到塔底再沸器时，尿素溶液浓度不超过5%，若使用催化剂，可以降低到2%以下。同时通过塔底再沸器换热蒸发，塔顶冷凝，使整个塔内形成精馏环境，不间断把气体中的水等难挥发物冷凝下来，把二氧化碳和氨气，分离出来从塔顶排出。既能更好的利用冷凝水热量，又能利用冷凝水来进行配液，即节能又节水；装置投资小，操作简单，因配套设备数量少，操作相对传统方法要简单，提高了尿素分解的转化率和水溶液的重复利用率。

（四）附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

附图1为本发明的结构示意图；

附图2为本发明的氨气反应塔结构示意图；

附图3为本发明的深度水解塔内部主视结构示意图；

附图4为本发明的深度水解塔内部俯视结构示意图；

附图5为本发明的液体分布装置结构示意图；

附图6为本发明的分布管主视结构示意图；

附图7为本发明的分布管侧视结构示意图；

图中，1氨气反应塔，2尿素溶液输出管道，3进料器，4调温换热器，5稀释调温混合器，6新鲜溶液预热器，7精馏塔，8深度水解塔，9再沸器，10高温循环液输入管道，11冷凝水输出管道，12冷凝水闪蒸回收槽，13伴热用热水管道，14恒温热水配制槽，15冷凝器，16气体出口，17循环水输入管道，18循环水输出管道，19蒸汽输入管道，20尿素溶液输入管道，21脱盐水输入管道，22配液用热水输出管道，23伴热用蒸汽管道，24液体分布装置，25塔板，26升气管，27升气帽，28降液管，29催化剂层，30溢流堰，31泪孔，32尿素溶液进口，33主输液管，34分布管，35布液孔，36格栅，37残液出口，38填料塔。

（五）具体实施方式

附图为本发明的一种具体实施例。该实施例包括氨气反应塔1，氨气反应塔1通过尿素溶液输出管道2与进料器3相连接，进料器3内从上到下依次设有调温换热器4、稀释调温混合器5和新鲜溶液预热器6，氨气反应塔1内从上到下依次设有精馏塔7、深度水解塔8和再沸器9，稀释调温混合器5和新鲜溶液预热器6通过高温循环液输入管道10与再沸器9底部相连接，调温换热器4和再沸器9分别通过冷凝水输出管道11与冷凝水闪蒸回收槽12相连接，冷凝水闪蒸回收槽12底部通过伴热用热水管道13与恒温热水配制槽14相连接。精馏塔7内设有冷凝器15，精馏塔7顶部设有气体出口16。冷凝器15侧部连接有循环水输入管道17和循环水输出管道18。调温换热器4和再沸器9分别与蒸汽输入管道19相连接。新鲜溶液预热器6下方连接有尿素溶液输入管道20，恒温热水配制槽14连接有脱盐水输入管道21和配液用热水输出管道22，冷凝水闪蒸回收槽12顶部连接有伴热用蒸汽管道23。深度水解塔8顶部设有液体分布装置24，深度水解塔8内设有若干层塔板25，塔板25上设有升气管26，升气管26上方设有升气帽27，每相邻两层塔板25之间连接有降液管28。塔板25上设有催化剂层29，降液管28顶部设有溢流堰30，降液管28内侧设有泪孔31。液体分布装置24包括尿素溶液进口32，尿素溶液进口32与主输液管33相连接，主输液管33连接有若干分布管34，分布管34上开设有布液孔35。再沸器9底部设有格栅36，深度水解塔8底部连接有残液出口37。精馏塔7内设有填料塔38。

采用本发明的一种脱硝用塔式尿素复合水解反应系统，新鲜尿素溶液通过尿素溶液输入管道20进入新鲜溶液预热器6，与高温循环液输入管道10的部分高温循环液换热，再与另一部分高温循环液在稀释调温混合器5混合，然后经过通过蒸汽输入管道19输入了蒸汽的调温换热器4调温，通过尿素溶液输出管道2进入深度水解塔8中部进行水解反应。尿素溶液通过尿素溶液进口32进入液体分布装置24的主输液管33，然后通过分布管34的布液孔35均匀落下至塔板25，在催化剂层29的作用下水解反应，生成的气体通过升气管26和升气帽27上升至冷凝器15，不间断的把气体中的水等难挥发物冷凝下来，把二氧化碳和氨气分离出来从气体出口16排出。尿素溶液从顶层塔板25依次下落，溢流堰30保证其在每层塔板25尽量反应完全，然后在降液管11作用下再次下落进行反应，使其经过多级水解反应，水解更彻底。泪孔31可避免降液管28堵塞。经过最后一级塔板25的尿素溶液最后进入再沸器9，再沸器9内温度高，可将未水解反应的尿素溶液进一步进行水解，使其浓度进一步降低。高温冷凝水进冷凝水闪蒸回收槽12，通过蒸汽压力控制阀控制闪蒸压力，控制槽内水温正好可以用于产品气伴热的温度。同时部分冷凝水通过低温热水温度调节阀和冷凝水闪蒸回收槽液位控制阀用来与脱盐水混合调温，在恒温热水配制槽14配制出尿素溶液所用合适温度的热水。