一种尿素热解制氨并分离提纯的设备及方法与流程

本发明涉及分解及提纯技术领域，具体涉及一种尿素热解制氨并分离提纯的设备及方法。

背景技术：

火电厂烟气脱硝一般采用选择性催化还原技术(scr)，采用的脱硝还原剂主要有液氨、氨水、尿素，在运输、使用过程中若措施不当或设备损坏等意外因素，会引起安全事故，因此近年来多数电厂更愿选用尿素作为还原剂。尿素热解制氨工艺因效率高、系统简单、可靠性高而广泛应用。

火电厂水汽系统热力设备的防腐需要加氨，氨目前主要采用25％质量百分比氨水溶液或工业液氨，因液氨、氨水属于重大危险源，而尿素无毒无害，若将尿素热解产生氨气、二氧化碳和水的混合气体分离并提纯而得到高纯度氨气，高纯度氨气与除盐水混合后输送至水汽系统用于热力设备防腐，既可以避免使用重大危险源，消除化学运行可能存在的不安全因素，又可以实现水汽系统热力设备的防腐。

因此，开发出一种尿素热解制氨并分离提纯的设备及方法，能够显著提高机组运行安全性和经济性。

技术实现要素：

针对尿素热解制氨的反应温度较高，并且产生混合气体难以分离出高纯氨的难题和现状，本发明的目的在于提供一种尿素热解制氨并分离提纯的设备及方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种尿素热解制氨并分离提纯的设备，包括循环震荡传输尿素颗粒的密闭通道1及加热密闭通道的加热元件2，所述密闭通道1内设置有蓄热颗粒物，还有尿素投料口以及能够排出氨气、二氧化碳及水的混合气出口；该混合气出口依次连通压缩机3、膜组件4、气液分离罐5和液氨收集罐6；所述压缩机3和气液分离罐5顶部设置有排气口，该排气口直通大气。

所述加热元件2为电加热器或导热油加热器。

所述蓄热颗粒物为无机非金属材料。

所述无机非金属材料为陶瓷小球。

所述的一种尿素热解制氨并分离提纯的设备的工作方法，将尿素颗粒加入循环震荡输送的密闭通道1内，密闭通道1内有蓄热颗粒物，加热元件2对密闭通道进行加热，蓄热颗粒物与尿素混合，在密闭通道1内循环震荡输送，尿素受热分解产生氨气、二氧化碳和水；

氨气、二氧化碳和水混合气经过密闭通道的混合气出口，使得混合气进入压缩机3，混合气被压缩液化，液体进入膜组件4进行过滤纯化，多余气体被5气液分离罐排掉，得到高纯氨进入液氨收集罐6，实现氨气的分离提纯。

本发明和现有技术相比具有以下优点：

(1)尿素颗粒热解温度为300℃～450℃，远低于尿素溶液喷雾热解的操作温度(600℃以上)，不需要同时汽化大量的水份，能耗大幅降低。

(2)尿素颗粒热解系统简单，操作方便，循环震荡输送，不易堵塞通道。

(3)混合气体分离及提纯，是通过氨气、二氧化碳和水在不同压力下的凝结点不同而分离出来，再通过膜分离组件和气液分离罐进一步提纯而得到高纯氨，该方式合理，可行度高。

附图说明

图1为本发明设备的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明涉及一种尿素热解制氨并分离提纯的设备，包括密闭通道1、加热密闭通道的加热元件2、压缩机3、膜组件4、气液分离罐5和液氨收集罐6。

本发明采用图1所示具体实施方法为：循环震荡传输尿素颗粒的密闭通道1，以及加热密闭通道的加热元件2，密闭通道1内设置有蓄热颗粒物，还有尿素投料口以及能够排出尿素热解产生氨气、二氧化碳及水的混合气出口，该混合气出口依次连通压缩机3、膜组件4、气液分离罐5和液氨收集罐6；所述压缩机3和气液分离罐5顶部设置有排气口，该排气口直通大气。

将尿素颗粒加入循环震荡输送的密闭通道1内，密闭通道1内有可蓄热的颗粒，加热元件2对闭环通道进行加热，可蓄热的颗粒与尿素混合，在密闭通道1内循环震荡输送，尿素受热分解产生氨气、二氧化碳和水。

氨气、二氧化碳和水混合气经过密闭通道出气口，进入压缩机3，混合气被压缩液化，液体进入膜组件4进行过滤纯化，多余气体被5气液分离罐排掉，得到高纯氨进入液氨收集罐6，实现氨气的分离提纯。

技术特征：

1.一种尿素热解制氨并分离提纯的设备，其特征在于：包括循环震荡传输尿素颗粒的密闭通道(1)及加热密闭通道的加热元件(2)，所述密闭通道(1)内设置有蓄热颗粒物，还有尿素投料口以及能够排出氨气、二氧化碳及水的混合气出口；该混合气出口依次连通压缩机(3)、膜组件(4)、气液分离罐(5)和液氨收集罐(6)；所述压缩机(3)和气液分离罐(5)顶部设置有排气口，该排气口直通大气。

2.根据权利要求1所述的一种尿素热解制氨并分离提纯的设备，其特征在于：所述加热元件(2)为电加热器或导热油加热器。

3.根据权利要求1所述的一种尿素热解制氨并分离提纯的设备，其特征在于：所述蓄热颗粒物为无机非金属材料。

4.根据权利要求3所述的一种尿素热解制氨并分离提纯的设备，其特征在于：所述无机非金属材料为陶瓷小球。

5.权利要求1至4任一项所述的一种尿素热解制氨并分离提纯的设备的工作方法，其特征在于：将尿素颗粒加入循环震荡输送的密闭通道(1)内，密闭通道(1)内有蓄热颗粒物，加热元件(2)对密闭通道进行加热，蓄热颗粒物与尿素混合，在密闭通道(1)内循环震荡输送，尿素受热分解产生氨气、二氧化碳和水；氨气、二氧化碳和水混合气经过密闭通道的混合气出口，使得混合气进入压缩机(3)，混合气被压缩液化，液体进入膜组件(4)进行过滤纯化，多余气体被气液分离罐(5)排掉，得到高纯氨进入液氨收集罐(6)，实现氨气的分离提纯。

技术总结
本发明公开了一种尿素热解制氨并分离提纯的设备及方法，涉及分解及提纯技术领域：包括循环震荡传输尿素颗粒的密闭通道，以及加热密闭通道的加热元件，所述密闭通道内设置有蓄热颗粒物，还有尿素投料口以及能够排出尿素热解产生氨气、二氧化碳及水的混合气出口；氨气、二氧化碳和水混合气经过密闭通道出口，混合气进入压缩机，通过氨气、二氧化碳和水在不同压力下凝结点不同而分离出来，压缩机上端有气体出口，压缩机液体出口与膜组件连接，膜组件出口与气液分离罐连接，气液分离罐液体出口连接液氨收集罐；气液分离罐的气体出口直通大气。

技术研发人员：李健博;胡振华;李俊菀;孟龙;郭金平
受保护的技术使用者：西安热工研究院有限公司
技术研发日：2021.04.02
技术公布日：2021.06.11