一种用于发电机组水汽pH调节的尿素制氨装置及方法与流程

本发明涉及一种用于发电机组水汽ph调节的尿素制氨装置，属于电厂水汽系统化学加氨。

背景技术：

1、氨是发电机组水汽系统常用的碱化剂，对维持水汽系统ph值的稳定具有重要作用，传统的水汽加氨系统所用氨源通常为液氨或氨水。其中，根据gb 50160-2008《石油化工企业设计防火规范》的相关要求，液氨属于乙类火灾危险性物质，液氨泄漏时产生的nh3与空气混合能形成爆炸性混合物，遇明火、高热可引起爆炸燃烧，同时泄漏的nh3极易形成白色氨雾，人体吸入高浓度氨可造成组织蛋白变性、脂肪组织皂化等组织溶解性坏死，引起化学性肺炎及灼伤，因此以液氨为氨源时，在其发生泄漏、爆炸等生产事故后产生的危害性极大；以氨水为氨源时，通常用电厂自制的除盐水将外购质量分数为25％～28％的桶装氨水稀释至1％左右后加入水汽系统，但对外购氨水的品质无法进行有效监控，经常出现由于外购氨水质量不合格而将杂质引入系统，导致水汽品质变差的问题，同时在配药过程中不可避免的刺激性氨味也增加了电厂人员的工作负担，对工作人员的身体健康造成一定威胁。因此，无论是以液氨还是氨水为水汽加氨的氨源，均存在一定的弊端，而探寻新的氨源也成为亟待解决的难题。

技术实现思路

1、为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于发电机组水汽ph调节的尿素制氨装置及方法。该装置能够以尿素为氨源，制得高纯氨水，满足水汽ph调节需求，并消除以液氨或氨水为氨源时引入危险源的问题。

2、为了达到上述目的，本发明提供一种用于发电机组水汽ph调节的尿素制氨装置，包括：

3、尿素溶液供给装置；

4、碱液供给装置；

5、尿素分解装置，所述尿素分解装置与尿素溶液供给装置、碱液供给装置均相连；

6、回流提纯装置，所述回流提纯装置与尿素分解装置相连，所述回流提纯装置包括提纯塔和回流箱；提纯塔设置在回流箱上，尿素分解装置的出料口与提纯塔连接，回流箱与尿素分解装置的回流口连接，所述提纯塔上还包含第一冷却装置；

7、氨吸收装置，所述氨吸收装置与第一冷却装置相连。

8、作为本发明进一步改进，还包括混合装置，所述混合装置分别与尿素溶液供给装置、碱液供给装置以及尿素分解塔进料装置相连。

9、所述混合装置为混合箱；混合箱内部具有搅拌装置；混合箱出料口通过进料装置与尿素分解装置入口相连；进料装置为进料泵；或者，

10、所述混合装置为管道混合器；管道混合器出口连接至进料装置。

11、作为本发明进一步改进，还包括除盐水供给装置；除盐水供给装置与所述混合装置的进料口连接。

12、作为本发明进一步改进，还包括进料装置，所述进料装置，所述进料装置连接混合装置与尿素分解装置；

13、所述进料装置包括进料预热器，进料预热器内部的换热盘管。

14、作为本发明进一步改进，所述尿素分解装置内部包含加热器以及催化剂固定装置；

15、所述尿素分解装置中催化剂固定装置采用框架式固定模块。

16、作为本发明进一步改进，所述提纯塔内部包含co2吸附材料固定装置。

17、作为本发明进一步改进，所述尿素溶液供给装置包含尿素溶液箱以及尿素溶液泵；尿素溶液箱的出口与尿素溶液泵连接；

18、所述碱液供给装置包含碱液箱以及碱液泵；碱液箱的出口与碱液泵连接；

19、所述除盐水供给装置包含除盐水箱以及除盐水泵；除盐水箱的出口与除盐水泵连接。

20、作为本发明进一步改进，所述混合装置为混合箱；混合箱内部具有搅拌装置；混合箱出料口通过进料装置与尿素分解装置入口相连；进料装置为进料泵；

21、所述混合装置为管道混合器；管道混合器出口连接至进料装置。

22、作为本发明进一步改进，所述进料装置包括进料预热器，进料预热器内部的换热盘管。

23、作为本发明进一步改进，所述尿素分解装置包括反应釜和釜液泵；反应釜底部釜液出口同通过釜液泵连接至进料预热装置釜液入口。

24、作为本发明进一步改进，所述尿素分解装置中催化剂固定装置采用框架式固定模块。

25、作为本发明进一步改进，所述氨吸收装置内部包含第二冷却装置；所述回流提纯装置提纯塔顶部的冷却装置入口与所述氨吸收装置内部第二冷却装置出口相连；回流提纯装置提纯塔内部的co2吸附材料固定装置采用框架式固定模块。第一冷却装置和第二冷却装置均为冷却盘管。

26、一种用于发电机组水汽ph调节的尿素制氨装置的工作方法，包括以下步骤：

27、尿素溶液供给装置中尿素、碱液供给装置中碱液混合得到混合溶液；

28、混合溶液进入尿素分解装置；使进入尿素分解装置的尿素与碱液分解完全生成nh3和co2，其中nh3主要以气态形式存在于反应釜中，co2被加入尿素分解反应釜的naoh溶液吸收得到碳酸钠溶液，少量混合在气态nh3中；

29、打开尿素分解反应釜与提纯塔下部入口，使反应生成的nh3经过换热盘管冷却后进入氨吸收装置被吸收得到质量分数为高纯氨水。

30、进一步，该方法还包括：尿素分解过程中生成的少量co2随生成的nh3经过提纯塔时被负载材料吸附，并吸附少量的nh3，随着尿素分解反应釜内的nh3不断释放，水蒸气在提纯塔内顶部被冷却后得到冷却水，冷却水洗脱负载材料上吸附的co2以及少量nh3后得到氨碳溶液回流至回流箱，待吸附的co2以及少量nh3被洗脱完全后，关闭尿素分解反应釜的热源，并排出其中的碳酸盐副产物，本运行周期结束；

31、在下一个运行周期中，打开尿素分解反应釜回流口与回流箱底部出口，将回流箱内部的氨碳溶液回流至尿素分解反应釜，其中的nh3被在高温下变为气态进入氨吸收箱，co2被加入尿素分解反应釜的naoh溶液固定得到碳酸钠溶液。

32、作为本发明进一步改进，尿素溶液中尿素的质量分数为20～50％，所述的碱性溶液采用质量分数为5～40％的强碱性naoh或koh溶液；

33、尿素分解装置的进料温度为25～90℃，分解装置内部的运行温度为100～175℃，操作压力为0.3～1.35mpa；

34、进入混和装置的碱性溶液中oh-和尿素溶液中尿素的摩尔比控制为2.3～2.7。

35、作为本发明进一步改进，固体催化剂包括α-al2o3、负载mgo的η-al2o3、负载zro2的γ-al2o3以及负载电气石粉与稀土金属氧化物(tio2/ceo2)的多空陶瓷球；

36、co2吸附材料采用固体co2吸附剂，包括利用聚乙烯亚胺改性的mil-101、利用四乙烯五胺(tepa)改性的mg-mof-74或经过改性的沸石分子筛、碳纳米管。

37、本发明与现有方法相比，具有以下优点：

38、该装置能够利用尿素及碱液制得可直接用于水汽加氨系统的高品质氨水，满足水汽ph调节的需求，所用原料为尿素溶液及液碱，在高温下分解生成氨，然后利用带回流箱的提纯塔对分解生成的氨进行提纯得到高纯氨。该装置避免因外购氨水质量不合格将杂质引入系统而导致水汽品质变差的问题，并消除电厂以氨水或液氨为氨源时引入危险源的问题，同时可改善运行人员的工作环境、减轻现场人员配制氨水的工作负担。不仅消除外购氨水纯度不可控的缺点，避免经常由于外购氨水质量不合格而将杂质引入系统，进而导致水汽品质变差的问题；还避免液氨或浓氨水采购、运输、存储以及配制环节中存在的安全风险，改善现场运行人员的工作环境、并减轻其工作负担。