專利名稱：一種尿素制氨水解裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及尿素制氨水解裝置，利用本實用新型裝置可將尿素分解生成氨氣，以滿足火電發電廠脫硝工程的氨需求。
背景技術：
火電發電廠的氮氧化物排放控制方法主要有催化還原反應(SCR) /非催化還原反應(SNCR)，其原理都是利用還原劑和煙氣中的氮氧化物發生反應生成氮氣。目前應用最廣泛的還原劑是氨(NH3)。液氨價格便宜，但是由于其化學性質易爆，屬于危險化學物品，運輸和儲存都必須經過相關部門的嚴格審查，不宜用于城市或人群密集的電站。尿素化學性質穩定，無毒，運輸和儲存方便，因此利用尿素分解制氨是解決液氨安全問題的最有效途徑。目前針對脫硝工程的尿素制氨方法，應用較廣泛的是尿素熱解，其原理為利用高溫燃氣/煙氣(600°C )將尿素溶液迅速蒸發分解，生成氨氣。但這種工藝反應溫度高，消耗能量大，使電廠用電增加。近年來，研究者提出了尿素水解的技術路線。水解反應是尿素生產階段的副反應，在尿素生產階段，該反應極其微弱，對尿素產量影響不大，因此文獻中對于該反應，尤其是其反應動力學的相關研究極少。脫硝工程中的制氨設備屬于輔機系統，要求流程簡單，設備精簡，造價合理，制氨工藝應采用濃度較高的尿素溶液，以減少廢液產生，快速有效的生成氨氣，滿足后續脫硝反應的需求。在尿素生產領域可采用解吸塔、閃蒸塔等設備，在負壓高溫條件下分解尿素廢液，回收氨氣。該類設備通常為塔式反應器形式，塔內為負壓狀態，反應原料為濃度較低的尿素溶液(通常低于10%)，產物為氨氣和大量廢液。這類尿素制氨設備占地面積大，造價昂貴，并連續產生大量廢液，與脫硝工程的尿素制氨要求相差較大。
發明內容本實用新型的目的是提供一種尿素制氨水解裝置，以利用尿素溶液制備氨氣用于煙氣脫硝工程。本實用新型的尿素制氨水解裝置包括一個臥式壓力反應釜，在反應釜的底部設有加熱裝置，進料口設在反應釜底部，出料口設在反應釜的上部；一個增壓泵，與進料口管路連接，用于將尿素溶液輸入反應釜中；一個調節閥，安裝在增壓泵與進料口之間的管路上，用于調節進入反應釜尿素溶液的流量；一個穩壓調節閥，安裝在出料口后的管路上，用于將反應釜中分解生成的氨氣/CO2/水混合物穩壓后排出；[0014]一個在線液位計，安裝在反應釜上，用于控制反應釜中的液位；一個安全閥，安裝在反應釜上，用于在反應釜超壓時排出氣相物料。本實用新型的尿素制氨水解裝置還包括有一個泄壓旁路，所述泄壓旁路安裝在出料口與穩壓調節閥之間的管路上，用于在反應釜超壓時將氣相物料排入廢水池中。其中，所述的加熱裝置是電加熱器或蒸汽加熱盤管。進一步地，在反應釜的底部還安裝有定期排污口。質量濃度為40 60%的尿素溶液通過增壓泵和調節閥后進入反應爸,在反應爸中發生分解反應，生成氨氣/CO2/水的混合物，經過穩壓調節閥的穩壓作用后排出。運行中通過在線液位計的測量及反饋，利用調節閥控制反應釜中的液位恒定。在運行過程中，加熱裝置提供水解反應所需的熱量，通過調節加熱裝置的輸入功率，改變反應釜中的壓力和溫度， 可以實現水解反應的負荷變化，改變氨的生成量。在運行過程中，若反應釜中的壓力超過設定值，則通過泄壓旁路或安全閥泄壓，避免設備超壓，保證安全。本實用新型的尿素制氨水解裝置可以將尿素溶液分解生成氨氣，滿足脫硝工程的氨需求。反應產物為氨氣/水蒸汽/CO2的混合物，混合物性質穩定，不可燃，與空氣混合后不會發生燃燒、爆炸等危險。相比尿素熱解工藝，能耗低，消耗電能少，具有良好的經濟實用性。本實用新型的尿素制氨水解裝置設備精簡，反應過程無廢液排放，控制邏輯清晰，運行過程穩定，可更好的與脫硝工程相匹配。
圖I是本實用新型尿素制氨水解裝置的結構示意圖。圖中1 一增壓泵；2 —調節閥；3 —反應釜；4 一穩壓調節閥；5 —加熱裝置；6 —在線液位計；7 —泄壓旁路；8 —安全閥；9 一定期排污口 ；10 —進料口 ；11 一出料口。
具體實施方式
下面結合圖I對本實用新型作進一步的說明。一臺制氨量為25kg/h的尿素制氨水解裝置，其壓力反應釜3為臥式罐，設計壓力21MPa，外形尺寸Φ500πιπιΧ 600mm，材質為316L不銹鋼，壁厚15mm。加熱裝置5采用電加熱絲。該裝置使用的尿素溶液質量濃度為50%,滿負荷運行時尿素溶液耗量88kg/h,電加熱絲設計功率250KW。運行時根據液位計的反饋信號控制反應釜液位恒定，通過改變電加熱功率調節反應釜的壓力和溫度，實現水解裝置氨生成量的變化。將濃度為50%的氨水通過增壓泵I和調節閥2后從底部進料口 10進入反應釜3中，反應釜3中壓力O. 2 O. 8MPa，溫度100 250°C。通過在線液位計6的測量和反饋控制調節閥2的開度，保證反應釜3中的液位恒定。加熱裝置5提供水解反應所需的熱量，運行中調節熱量輸入，控制反應釜3中的溫度和壓力，實現水解裝置負荷和氨生成量的變化。水解裝置的反應產物成分為氨氣、CO2和水蒸汽的混合物，由出料口 11排出后經穩壓調節閥4調節，其質量份額分別為28. 33%、36. 67%、35. 00%，制氨量2. 5 25kg/h。[0030]當反應釜3的壓力超過一定值時，氣相產物可以通過泄壓旁路7或安全閥8排出，降低反應釜3中的壓力，避免容器超壓，保證系統安全穩定運行。在反應釜3的底部安裝有定期排污口 9。
權利要求1.一種尿素制氨水解裝置，其特征是包括有 一個臥式壓力反應釜，在反應釜的底部設有加熱裝置，進料口設在反應釜底部，出料口設在反應釜的上部； 一個增壓泵，與進料口管路連接，用于將尿素溶液輸入反應釜中； 一個調節閥，安裝在增壓泵與進料口之間的管路上，用于調節進入反應釜尿素溶液的流量； 一個穩壓調節閥，安裝在出料口后的管路上，用于將反應釜中分解生成的氨氣/CO2/水混合物穩壓后排出； 一個在線液位計，安裝在反應釜上，用于控制反應釜中的液位； 一個安全閥，安裝在反應釜上，用于在反應釜超壓時排出氣相物料。
2.根據權利要求I所述的尿素制氨水解裝置，其特征是還包括有一個泄壓旁路，所述泄壓旁路安裝在出料口與穩壓調節閥之間的管路上，用于在反應釜超壓時將氣相物料排入廢水池中。
3.根據權利要求I或2所述的尿素制氨水解裝置，其特征是所述的加熱裝置是電加熱器或蒸汽加熱盤管。
4.根據權利要求I或2所述的尿素制氨水解裝置，其特征是在反應釜的底部安裝有定期排污口。
專利摘要一種尿素制氨水解裝置，包括一個臥式壓力反應釜，在反應釜的底部設有加熱裝置，尿素溶液通過增壓泵和調節閥輸入到反應釜中，安裝在反應釜上的在線液位計控制反應釜中的液位；反應釜中分解生成的氨氣/CO2/水混合物經穩壓調節閥穩壓后排出；反應釜超壓時通過安全閥或泄壓旁路泄壓。本實用新型的尿素制氨水解裝置可以將尿素溶液分解生成氨氣，通過改變熱量輸入控制裝置的負荷變化，滿足脫硝工程不同制氨量的需求，可以更好的與脫硝工程相匹配。
文檔編號B01D53/79GK202671218SQ20122035431
公開日2013年1月16日 申請日期2012年7月21日 優先權日2012年7月21日
發明者李紅兵, 孔潭, 林綱 申請人:山西新唐工程設計有限公司