一種尿素過飽和溶液制備與輸送系統及其制備輸送方法
【專利摘要】本發明一種尿素過飽和溶液制備與輸送系統，其包括制備罐，加熱恒溫裝置，強化混合回路和輸送管路；所述的制備罐頂部設置尿素進料口，側壁上分別設置進水口和強化混合回路，底部與輸送管路相連通；所述的加熱恒溫裝置穿入制備罐內并設置于制備罐的底部，由外接的熱源提供加熱熱量；所述的強化混合回路中設置混合泵，混合泵的進液端通過管路連通于制備罐下部，混合泵的出液端通過管路連通于制備罐。一種尿素過飽和溶液的制備輸送方法，其包括如下步驟：1）尿素過飽和溶液制備與輸送系統的清洗；2）尿素過飽和溶液的制備；3）尿素過飽和溶液的輸送。本發明所述的系統和方法能夠保證固液兩相的均勻混合，便于輸送；采用清潔方法后運行時不易結垢。
【專利說明】一種尿素過飽和溶液制備與輸送系統及其制備輸送方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于化工中尿素溶液制備【技術領域】，具體涉及一種尿素過飽和溶液制備與輸送系統及其制備輸送方法。
【背景技術】
[0002]為減少氮氧化物(NOx)對大氣的污染，火力發電廠多采用選擇性催化還原法(SCR)，脫除煙氣中NOx，實現低污染排放。尿素水解制氨工藝作為SCR煙氣脫硝工藝中還原劑制備的方式，由于其安全性、經濟性高而逐漸受到青睞。但是，由于尿素的溶解特性和生產中長期形成的設計慣例，現有尿素水解制氨工藝均采用40%?60%的尿素溶液作為水解反應器的來液。根據尿素水解反應的化學計量比，只有溶液重量12%?18%的水參與水解反應，其余過量的水并不參與水解反應，而是吸熱汽化后，隨反應產物離開反應器，造成能源的極大浪費。
[0003]如果將尿素與水按照水解反應計量比配置成過飽和溶液作為水解反應器的來液，能夠大大降低反應器出口水蒸氣含量，提高能源利用率。但尿素過飽和溶液的制備、輸送對工藝設計、設備選型等都有特殊的要求，現有的尿素溶液的制備與輸送系統都無法滿足工藝要求，極易在制備與輸送過程中被析出的尿素附著和堵塞，影響其正常的使用和運轉，因此至今也未出現對尿素過飽和溶液的制備與輸送系統。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種尿素過飽和溶液制備與輸送系統及其制備輸送方法，能夠保證固相和液相的均勻混合，便于輸送；采用清潔方法后運行時不易結垢。
[0005]本發明是通過以下技術方案來實現:
[0006]一種尿素過飽和溶液制備與輸送系統，其包括制備罐，加熱恒溫裝置，強化混合回路和輸送管路；所述的制備罐頂部設置尿素進料口，側壁上分別設置進水口和強化混合回路，底部與輸送管路相連通；所述的加熱恒溫裝置穿入制備罐內并設置于制備罐的底部，由外接的熱源提供加熱熱量；所述的強化混合回路中設置混合泵，混合泵的進液端通過管路連通于制備罐下部，混合泵的出液端通過管路連通于制備罐。
[0007]優選的，所述的制備罐上設有液位計。
[0008]優選的，所述的加熱恒溫裝置采用由過熱蒸汽提供熱量的加熱盤管。
[0009]優選的，所述的輸送管路上依次設置出料控制閥和計量輸送泵，計量輸送泵用于將制備好的尿素過飽和溶液加壓輸出并進行計量。
[0010]進一步，還包括出液端通過回料控制閥連接在制備罐底部的清洗回路，清洗回路的進液端與輸送管路的輸送出料口的上游側連接。
[0011]采用以上所述的尿素過飽和溶液制備與輸送系統的一種尿素過飽和溶液的制備輸送方法，包括如下步驟:
[0012]I)尿素過飽和溶液制備與輸送系統的清洗；將除鹽水由進水口注入到制備罐中，并使其液位達到設定值；加熱盤管對除鹽水加熱，開啟混合泵，使水由制備罐的底部經過混合泵再返回到制備罐內，強化換熱并加速的水溫混合；待水溫達到設定值后，開啟制備罐下部的出料控制閥和回料控制閥，水經過輸送泵，由清洗回路和回料控制閥返回到制備罐中；輸送泵完成程控設定的清潔操作后，關閉出料控制閥和回料控制閥；
[0013]2)尿素過飽和溶液的制備；將所需的尿素顆粒由制備罐頂部的尿素進料口加入制備罐內，由加熱盤管提供尿素溶解時所需的溶解熱，并維持制備罐內過飽和尿素溶液的溫度恒定，并同時啟動混合泵開始運作，使制備罐內過飽和尿素溶液固液兩相混合均勻；
[0014]3)尿素過飽和溶液的輸送；打開出口控制閥，在輸送泵的作用下，固液兩相混合均勻的過飽和尿素溶液由輸送出料口持續的送至下一個單元，完成尿素過飽和溶液的輸送。
[0015]優選的，步驟I)中，水溫的設定值的溫度為70?90°C。
[0016]優選的，步驟2)中，過飽和尿素溶液的溫度恒定時的溫度為40?50°C。
[0017]與現有技術相比，本發明具有以下有益的技術效果:
[0018]本發明一種尿素過飽和溶液制備與輸送系統，通過強化混合回路實現尿素過飽和溶液中密度不同的固液兩相的均勻混合，相比現有技術中制備尿素溶液采用的旋轉攪拌混合方法，其能夠避免因離心力而產生的固液兩相的分離，避免因此而產生的固液兩相混合不均勻的發生；再配合加熱恒溫裝置提供的尿素溶解及設備保溫所需熱量，能夠快速、方便、簡單的完成對尿素過飽和溶液的制備，并通過輸送管路完成輸出。
[0019]進一步的，利用在輸送管路上設置的計量輸送泵，能夠根據負荷要求，輸送需要量的尿素過飽和溶液到下一單元。
[0020]進一步的，通過單獨設置的清洗回路，配合制備罐和強化混合回路，能夠實現系統的定期清洗，保護系統；從而能夠預防固液兩相尿素過飽和溶液的結垢，進而避免結垢后尿素對管線、閥門、泵體的堵塞和腐蝕作用。
[0021]本發明一種尿素過飽和溶液的制備輸送方法，先通過清洗除去系統中殘留的尿素過飽和溶液，在加入尿素后通過強化混合回路使得固液兩相混合均勻后完成制備，利用輸送泵將尿素的過飽和溶液輸出到下級單元實現輸出，整個系統工藝簡單安全，容易操作，通過利用清洗水直接用做尿素的溶劑，大大的減少了水的消耗量和熱量的消耗，而且達到了節能減耗的目的。
[0022]進一步的，在清洗時利用高的溫度，能夠提升清洗的效果，增加清洗的效率；在制備時保持相對低的溫度，能夠在保證下級需求的同時，節約能源，降低能耗。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]圖1為本發明實例中所述的結構示意圖。
[0024]圖中:I為制備罐,2為進水口，3為混合泵,4為尿素進料口，5為加熱盤管,6為液位計，7為計量輸送泵，8為清洗回路，9為輸送出料口，10為出料控制閥，11為回料控制閥。
【具體實施方式】
[0025]下面結合具體的實施例對本發明做進一步的詳細說明，所述是對本發明的解釋而不是限定。[0026]如圖1所示，本發明一種尿素過飽和溶液制備與輸送系統，包括制備罐1，加熱恒溫裝置，強化混合回路和輸送管路；制備罐I頂部設置尿素進料口 4，側壁上分別設置進水口 2和強化混合回路，底部與輸送管路相連通；加熱恒溫裝置穿入制備罐I內并設置于制備罐I的底部，由外接的熱源提供加熱熱量；強化混合回路中設置混合泵3，混合泵3的進液端通過管路連通于制備罐I下部，混合泵3的出液端通過管路連通于制備罐1，通過加強固液兩相的擾動，強化混合，避免由沉淀帶來的混合不均的問題。
[0027]優選的，如圖1所示，制備罐I上設有液位計6，用于對注入水的量和尿素過飽和溶液量進行計量和監測。加熱恒溫裝置采用由過熱蒸汽提供熱量的加熱盤管5。
[0028]優選的，如圖1所示，輸送管路上依次設置出料控制閥和計量輸送泵7，計量輸送泵7用于將制備好的尿素過飽和溶液加壓輸出并進行計量。所述的制備與輸送系統還包括出液端通過回料控制閥連接在制備罐I底部的清洗回路8，清洗回路8的進液端與輸送管路的輸送出料口 9的上游側連接。
[0029]本發明一種尿素過飽和溶液的制備輸送方法，采用本優選實施例所述結構的制備與輸送系統，包括如下步驟:
[0030]I)尿素過飽和溶液制備與輸送系統的清洗；將去鹽水由進水口 2注入到制備罐I中，并使其液位達到設定值；加熱盤管5對除鹽水加熱，開啟混合泵3，使水由制備罐I的底部經過混合泵3再返回到制備罐I內，強化換熱并加速的水溫混合；待水溫達到設定值后，本優選實施例的設定值的溫度取70?90°C，開啟制備罐I下部的出料控制閥10和回料控制閥11，水經過輸送泵7，由清洗回路8和回料控制閥返回到制備罐I中；輸送泵7完成程控設定的清潔操作后，關閉出料控制閥10和回料控制閥11 ；
[0031]2)尿素過飽和溶液的制備；將所需的尿素顆粒由制備罐I頂部的尿素進料口 4加入制備罐I內，由加熱盤管5提供尿素溶解時所需的溶解熱，并維持制備罐I內過飽和尿素溶液的溫度恒定，優選的恒定溫度取40?50°C，并同時啟動混合泵3開始運作，使制備罐I內過飽和尿素溶液固液兩相混合均勻；
[0032]3)尿素過飽和溶液的輸送；打開出口控制閥10，在輸送泵7的作用下，固液兩相混合均勻的過飽和尿素溶液由輸送出料口 9持續的送至下一個單元,完成尿素過飽和溶液的輸送。
[0033]系統工藝簡單，減少了水和熱量的消耗，易于控制，生產過程安全穩定；本發明所述的系統和方法不僅適用于火電廠尿素水解制氨系統中尿素過飽和溶液的制備與輸送，也適用于其它需要制備和輸送過飽和溶液的化工過程。
【權利要求】
1.一種尿素過飽和溶液制備與輸送系統，其特征在于，其包括制備罐(I)，加熱恒溫裝置，強化混合回路和輸送管路；所述的制備罐(I)頂部設置尿素進料口(4)，側壁上分別設置進水口(2)和強化混合回路，底部與輸送管路相連通；所述的加熱恒溫裝置穿入制備罐(O內并設置于制備罐(I)的底部，由外接的熱源提供加熱熱量；所述的強化混合回路中設置混合泵(3 )，混合泵(3 )的進液端通過管路連通于制備罐(I)下部，混合泵(3 )的出液端通過管路連通于制備罐(I)。
2.根據權利要求1所述的一種尿素過飽和溶液制備與輸送系統，其特征在于，所述的制備罐(I)上設有液位計(6 )。
3.根據權利要求1所述的一種尿素過飽和溶液制備與輸送系統，其特征在于，所述的加熱恒溫裝置采用由過熱蒸汽提供熱量的加熱盤管(5 )。
4.根據權利要求1或2或3所述的一種尿素過飽和溶液制備與輸送系統，其特征在于，所述的輸送管路上依次設置出料控制閥和計量輸送泵(7)，計量輸送泵(7)用于將制備好的尿素過飽和溶液加壓輸出并進行計量。
5.根據權利要求4所述的一種尿素過飽和溶液制備與輸送系統，其特征在于，還包括出液端通過回料控制閥連接在制備罐(I)底部的清洗回路(8 )，清洗回路(8 )的進液端與輸送管路的輸送出料口(9)的上游側連接。
6.一種采用如權利要求5所述的尿素過飽和溶液制備與輸送系統的尿素過飽和溶液的制備輸送方法，其特征在于，包括如下步驟: 1)尿素過飽和溶液制備與輸送系統的清洗；將除鹽水由進水口(2)注入到制備罐(I)中，并使其液位達到設定值；加熱盤管(5)對除鹽水加熱，開啟混合泵(3)，使水由制備罐(O的底部經過混合泵(3)再返回到制備罐(I)內，強化換熱并加速的水溫混合；待水溫達到設定值后，開啟制備罐(I)下部的出料控制閥(10)和回料控制閥(11)，水經過輸送泵(7)，由清洗回路(8)和回料控制閥返回到制備罐(I)中；輸送泵(7)完成程控設定的清潔操作后，關閉出料控制閥(10)和回料控制閥(11)； 2)尿素過飽和溶液的制備；將所需的尿素顆粒由制備罐(I)頂部的尿素進料口(4)加入制備罐(I)內，由加熱盤管(5)提供尿素溶解時所需的溶解熱，并維持制備罐(I)內過飽和尿素溶液的溫度恒定，并同時啟動混合泵(3)開始運作，使制備罐(I)內過飽和尿素溶液固液兩相混合均勻； 3)尿素過飽和溶液的輸送；打開出口控制閥(10)，在輸送泵(7)的作用下，固液兩相混合均勻的過飽和尿素溶液由輸送出料口(9)持續的送至下一個單元,完成尿素過飽和溶液的輸送。
7.根據如權利要求6所述的尿素過飽和溶液的制備輸送方法，其特征在于，步驟I)中，水溫的設定值的溫度為70?90°C。
8.根據如權利要求6所述的尿素過飽和溶液的制備輸送方法，其特征在于，步驟2)中，過飽和尿素溶液的溫度恒定時的溫度為40?50°C。
【文檔編號】B01F15/06GK103495355SQ201310401241
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月5日 優先權日:2013年9月5日
【發明者】張波, 向小鳳, 徐宏杰, 林偉杰, 王月明, 畢駿, 白少林, 牛國平, 梁法光 申請人:西安熱工研究院有限公司, 西安西熱鍋爐環保工程有限公司