本实用新型属于电站锅炉烟气脱硝领域。
背景技术：
选择性催化还原烟气脱硝工艺（简称SCR脱硝工艺）广泛应用于火力发电厂烟气中氮氧化物的脱除。SCR脱硝工艺的还原剂主要有液氨、氨水和尿素三种。
液氨是有毒化学品（GB12268-90 规定23003号危险有毒物品），毒性和爆炸危险性较大，遇明火可发生剧烈燃烧和爆炸。根据《危险化学品重大危险源辨识》（GB18218-2009）中表1列出了氨为危险化学品，其临界值界定为10t，超过10t，则属于重大危险源。近年来氨泄漏或爆炸事故频发，如2013年6月3日，吉林省德惠市宝源丰禽业有限公司液氨泄漏爆炸并发生火灾，造成121人死亡、76人受伤，直接经济损失超过1.8亿元；同年8月31日，上海宝山区翁牌冷藏实业有限公司发生液氨泄漏事故，造成15人死亡、26人受伤；同年11月11日，乌鲁木齐市新疆八钢钢结构有限责任公司发生液氨爆炸事故，造成多人死亡或受伤，经济损失惨重。因此，液氨的使用受到越来越多的限制。而氨水因为其运输、储存安全性问题以及投资运行成本居高而应用较少。
根据《火力发电厂烟气脱硝设计技术规程》DL/T 5480-2013：位于大中城市及近郊区的电厂，宜选择尿素作为还原剂。尿素为无毒无害的化学品，是农业常用的肥料，无爆炸危险性，已越来越多地被电厂采用。
尿素作为SCR脱硝还原剂，目前常用的工艺有尿素热解制氨和水解制氨工艺。其反应方程式均为：
CO(NH2)2 + H2O ↔ 2NH3 ↑ + CO2 ↑
从上式可以看出，尿素与水反应生成氨气和二氧化碳气体，氨气用于SCR脱硝工艺，二氧化碳经脱硝烟道后最终排放至大气。按照反应率100%进行计算，则1kg尿素最终生成约0.57kg氨气和0.73kg二氧化碳，尿素利用率不足50%，运行成本较高，经济性较差。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于：提出一种尿素醇解制备脱硝还原剂联产碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯的装置，不仅能满足SCR脱硝系统对还原剂氨的需求，还能联产制备碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯用作其它商业用途，提高尿素利用率，达到降低SCR脱硝装置运行成本目的。
本实用新型的目的通过下述技术方案来实现：
一种尿素醇解制备脱硝还原剂联产碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯的装置，包括尿素醇解反应装置，循环泵，加热装置，冷凝器，真空泵，NH3/空气混合器和还原剂注射装置，尿素醇解反应装置的气态产物出口与冷凝器的入口连通，冷凝器的冷凝液出口与尿素醇解反应装置的冷凝液入口连通，冷凝器的氨气出口经真空泵连通至NH3/空气混合器的氨气入口，NH3/空气混合器的混合气出口与选择性催化还原烟气脱硝系统的还原剂注射装置的还原剂入口连通，尿素醇解反应装置设有液态产物出口、液态产物循环出口和液态产物循环入口，液态产物出口经输送管路连通至后续碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯处理装置，液态产物循环出口和液态产物循环入口之间设置循环泵和加热装置。
作为选择，还包括氨气缓冲罐和流量调节装置，冷凝器的氨气出口经真空泵连通至氨气缓冲罐入口，氨气缓冲罐出口经流量调节装置连通至NH3/空气混合器的氨气入口。作为进一步选择，流量调节装置为流量调节阀组。该方案中，氨气缓冲罐经氨气流量调节阀组调节适量的氨气（与锅炉负荷匹配）进入氨/空气混合器。NH3/空气混合器用以将还原剂氨与空气充分混合并将还原剂NH3稀释到的安全浓度（例如5%以下）。
作为选择，加热装置为再沸器或循环换热器。该方案中，尿素醇解反应装置的物料用循环泵强制循环至再沸器或循环换热器进行加热（例如控制加热温度160一180℃）后，再返回尿素醇解反应装置。
作为选择，选择性催化还原烟气脱硝系统的还原剂注射装置设于锅炉脱硝烟道内。作为进一步选择，还原剂注射装置之后还设有静态混合装置。该方案中，脱硝还原剂注射装置用以将脱硝还原剂均匀地注入到脱硝入口烟道。静态混合装置用以将脱硝还原剂氨与烟气在进入SCR脱硝反应器前混合均匀。
前述本实用新型主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本实用新型可采用并要求保护的方案；并且本实用新型，（各非冲突选择）选择之间以及和其他选择之间也可以自由组合。本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本实用新型所要保护的技术方案，在此不做穷举。
本实用新型的工作流程：本实用新型提供一种脱硝还原剂尿素醇解制备并联产碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯的装置，即将尿素与乙（丙）二醇送入尿素醇解反应装置中，在催化剂存在的条件下进行尿素醇解反应，生成碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯和氨气，生成的氨气用于SCR烟气脱硝系统作为脱硝还原剂，生成的碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯用于其它生产工艺或制成成品出售。
本实用新型的有益效果：碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯是一种性能优良的高沸点溶剂、表面活性剂原料和有机合成中间体，具有无毒、腐蚀性小等优点，被称为21世纪绿色基础化工原料，广泛应用在生产电池、化肥、纤维以及在有机合成和制药等多个领域，市场应用前景非常广阔。
本专利中用尿素及乙（丙）二醇作为原料制备脱硝还原剂氨，取代运输及储存安全性较差的液氨及氨水制氨工艺，大大提高了SCR脱硝装置乃至整个火力发电厂的运行安全性。
传统尿素热解及尿素水解工艺生成的二氧化碳直接排放，尿素利用率低，经济性较差，本实用新型尿素发生醇解反应生成的产物NH3用于SCR脱硝工艺，同时联产碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯作其它商业用途，不仅能大大提高尿素利用率，还能大幅降低SCR脱硝装置运行成本。
附图说明
图1是本实用新型实施例的装置流程示意图；
图中，1—尿素醇解反应装置，2—循环泵，3—再沸器或循环换热器，4—冷凝器，5—真空泵，6—氨气缓冲罐，7—流量调节阀组，8—输送泵，9—NH3/空气混合器，10—还原剂注射装置，11—静态混合装置，12-脱硝烟道，13-SCR脱硝反应器。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步的说明。
参考图1所示，一种尿素醇解制备脱硝还原剂联产碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯的装置，包括尿素醇解反应装置1，循环泵2，加热装置，冷凝器4，真空泵5，NH3/空气混合器9和还原剂注射装置10，尿素醇解反应装置1的气态产物出口与冷凝器4的入口连通，冷凝器4的冷凝液出口与尿素醇解反应装置1的冷凝液入口连通，冷凝器4的氨气出口经真空泵5连通至NH3/空气混合器9的氨气入口，NH3/空气混合器9的混合气出口与选择性催化还原烟气脱硝系统的还原剂注射装置10的还原剂入口连通，作为优选，还原剂注射装置10设于锅炉脱硝烟道12内，还原剂注射装置10之后还设有静态混合装置11。尿素醇解反应装置1设有液态产物出口、液态产物循环出口和液态产物循环入口，液态产物出口经输送泵8和输送管路连通至后续碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯处理装置，液态产物循环出口和液态产物循环入口之间设置循环泵2和加热装置，作为优选，加热装置为再沸器或循环换热器3。作为选择，如本实施例附图所示，还包括氨气缓冲罐6和流量调节装置，冷凝器4的氨气出口经真空泵5连通至氨气缓冲罐6入口，氨气缓冲罐6出口经流量调节装置连通至NH3/空气混合器9的氨气入口，作为优选，流量调节装置为流量调节阀组7。
本实用新型提供一种脱硝还原剂尿素醇解制备并联产碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯的装置，即将尿素与乙（丙）二醇送入尿素醇解反应装置1中，在催化剂存在的条件下进行尿素醇解反应，生成碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯和氨气，生成的氨气用于SCR脱硝工艺，生成的碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯用于其它生产工艺或制成成品出售。其主要反应式为：
上述反应中优选尿素与乙（丙）二醇摩尔比为1：1—5；优选催化剂与尿素的质量比为0.1%—20%，反应温度为100～250℃，反应压力可以是负压，常压或正压。
上述反应可以用氮气或惰性气体或二氧化碳气体负载反应生成的氨气，从而提高尿素转化率。
上述反应中尿素醇解反应装置1可以是立式或卧式容器，可以设置一台尿素醇解反应装置或多台尿素醇解反应装置串联使用。
上述反应中的催化剂可以是钠、钾、镁、铝、钙、锌、铁、锂、锆等的碳酸盐或金属氧化物或氯化物或由两种及以上这些碳酸盐、金属氧化物或氯化物配制而成的混合物或磁性纳米催化剂或复配催化剂等或改性催化剂。
尿素醇解反应原料为尿素、乙（丙）二醇及催化剂，上述原料可以分别配置工艺设备、管路阀门及控制系统输送至尿素醇解反应装置，也可以设置原料混合器将上述原料按照一定比例配置好并加热到一定温度后输送至尿素醇解反应装置。
设置NH3/空气混合器9用以将还原剂氨与空气充分混合并将还原剂NH3稀释到5%以下的安全浓度。
设置脱硝还原剂注射装置10，用以将脱硝还原剂均匀地注入到脱硝烟道中，为后续的烟气混合均匀创造有利条件。
在脱硝烟道入口段设置静态混合装置11，用以将脱硝还原剂氨与烟气在进入SCR脱硝反应器13前混合均匀，以保证高的脱硝效率、低的氨逃逸和脱硝系统出口烟道断面NOx浓度的均匀性。
上述工艺系统进一步设置相应的DCS控制系统，计量分配系统，管路，阀门，仪表及附件等，从而使脱硝还原剂尿素醇解制备并联产碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯工艺系统具备连续制氨能力及可调节能力，并能适应锅炉负荷的变化。
具体而言，参考图1所示，尿素、乙（丙）二醇及催化剂输送至尿素醇解反应装置1，在尿素醇解反应装置1中反应后的物料经循环泵2一部分强制循环至再沸器或循环换热器3中加热，一部分物料（碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯及其它副产物）经输送泵8进入后续流程进行精馏分离处理，最终回收产物碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯同时回收催化剂可继续用于尿素醇解反应。其中物料循环中，尿素、乙（丙）二醇及催化剂输送至尿素醇解反应装置1下部，尿素醇解反应装置1的物料用循环泵2强制循环至再沸器或循环换热器3进行加热，控制加热温度160～180℃后，再从尿素醇解反应装置1的上部重新进入。除了前述循环的部分物料外，尿素醇解反应装置1出口还排出一部分产物，其排出量由塔釜液位控制，保证物料在装置中的停留时间以满足所需要的尿素转化率及碳酸丙或乙烯酯的收率；排出的产物进入后续的催化剂分离系统去分离掉产物中的催化剂，剩下丙或乙二醇和碳酸丙或乙烯酯的混合物，可进入后续的精馏系统进行分离，分离出的丙或乙二醇可返回尿素醇解反应装置。
经过再沸器或循环换热器3加热后的物料返回尿素醇解反应装置1继续参与反应，反应产生的氨气和部分汽化的乙（丙）二醇从尿素醇解反应装置1顶部进入冷凝器4，乙（丙）二醇经冷凝后返回至尿素醇解反应装置1，氨气则由真空泵5抽取进入氨气缓冲罐6，经氨气流量调节阀组7调节适量的氨气（与锅炉负荷匹配）进入氨/空气混合器9，随后经脱硝还原剂注射装置10均匀分配后进入脱硝烟道12，在脱硝烟道12入口段设置静态混合装置11，从而将脱硝还原剂氨与烟气混合均匀，随后氨与烟气混合气进入SCR脱硝反应器13，在催化剂的作用下，与锅炉烟气中的氮氧化物反应最终实现SCR脱硝的目的。产物碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯经回收后用于其它生产工艺或包装成成品出售。
该装置进一步设置相应的DCS控制系统，计量分配系统，并配套管路，阀门，仪表及附件，从而使得脱硝还原剂尿素醇解制备并联产碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯工艺系统具备连续制氨能力及可调节能力，并能适应锅炉负荷的变化。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。