[發(fā)明專利]一種尿素固體干式熱解制氨氣的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010210957.0
• 申請日: 2010-06-25
• 公開（公告）號: CN101870480A
• 公開（公告）日: 2010-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃麗娜;盧作基;徐曉亮
• 申請（專利權(quán)）人: 中環(huán)(中國)工程有限公司
• 主分類號: C01C1/08
• 分類號: C01C1/08
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 李紀(jì)昌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種尿素固體干式熱解制氨氣的方法，具體說是將尿素固體直接在熱解爐熱解，產(chǎn)生用于選擇性催化還原(SCR)脫除煙氣中NO_X的還原劑NH₃，屬于燃煤煙氣中氮氧化物(NO_X)處理領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在現(xiàn)有的對燃煤煙氣進(jìn)行脫除NO_X的技術(shù)中，選擇性催化還原法(SCR)是脫硝效率最高，發(fā)展最為成熟的脫硝技術(shù)。SCR技術(shù)中還原劑NH₃的來源主要有三種：液氨、氨水和尿素。液氨和氨水屬于危險品，在存儲及運(yùn)輸過程中均有嚴(yán)格的法律法規(guī)要求。相對而言，尿素是無毒、無害的化學(xué)品，易于運(yùn)輸和保存，不需要特別的安全措施。

尿素制取氨的方法主要采用熱解法。尿素在溫度高于150℃時不穩(wěn)定，會分解成NH₃和HNCO，而HNCO與水反應(yīng)生成NH₃和CO₂，反應(yīng)式如下：

CO(NH₂)₂→NH₃+HNCO(1)

HNCO+H₂O→NH₃+CO₂(2)

現(xiàn)有的熱解制氨工藝，主要采用40％～60％的尿素溶液，經(jīng)過特殊的噴嘴霧化后噴入熱解室，與經(jīng)由稀釋風(fēng)機(jī)和電加熱器輸送過來的高溫空氣混合熱解，生成NH₃、H₂O和CO₂，分解產(chǎn)物與稀釋空氣混合均勻并噴入脫硝系統(tǒng)。現(xiàn)有工藝存在的問題是：

(1)尿素的溶解和溶液儲存都需要配備相應(yīng)裝置以及輔助設(shè)備，而且需要額外消耗蒸汽，工藝復(fù)雜，占地面積大；

(2)尿素溶液容易結(jié)晶，必須對所有相關(guān)的容器和管道進(jìn)行伴熱，將溫度保持在相應(yīng)結(jié)晶溫度之上，而且尿素溶液存在一定的腐蝕性，對設(shè)備和管道的材質(zhì)有較高要求；

(3)熱解過程中除了尿素分解耗能，溶液中水的蒸發(fā)也需要大量的能量，為滿足這些能耗需求，高溫空氣溫度一般控制在600℃以上，電加熱器的材質(zhì)需要耐高溫的合金鋼，成本大幅提高；

(4)用于溶解尿素的水，有著嚴(yán)格的要求，必須是純水(冷凝水，去鹽水)；如不用純水，必須使用相應(yīng)添加劑穩(wěn)定才行，因?yàn)椴患儍舻乃畷鹈撓醮呋瘎┒氯约傲?金屬毒害等，從而縮短催化劑壽命，提高還原劑消耗量，增加投資成本；而且生成的熱解氣含有多余的水汽，對脫硝效率有一定的抑制作用。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種節(jié)能、高效的尿素固體干式熱解制NH₃的方法，避免現(xiàn)有工藝采用尿素溶液熱解所產(chǎn)生的一系列問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過尿素固體干式熱解制NH₃的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的，包括以下的步驟：

(1)、尿素固體儲罐內(nèi)的尿素固體經(jīng)計(jì)量加料裝置輸送到熱解爐，加料量根據(jù)鍋爐排出煙氣中實(shí)測的NO_X量相應(yīng)調(diào)節(jié)；

(2)、高溫風(fēng)機(jī)輸送的高溫氣體經(jīng)流量計(jì)從熱解爐底部輸入熱解爐，沿著熱解爐上升過程中與尿素固體充分接觸，尿素固體在高溫氣體的作用下受熱分解生成異氰酸和氨氣，異氰酸與高溫氣體中的水汽進(jìn)一步反應(yīng)生成氨氣和二氧化碳，在需要時熱解爐中安裝電加熱器補(bǔ)充供熱；

(3)、熱解氣從熱解爐排出后被導(dǎo)入噴氨格柵，作為選擇性催化還原脫除NO_X的還原劑。

所述的尿素固體干式熱解制NH₃的方法，所述高溫氣體溫度為250～450℃，水蒸汽含量滿足異氰酸轉(zhuǎn)變?yōu)榘焙投趸嫉男枨螅髁看笥?9倍熱解生成氨氣量。

所述的尿素固體干式熱解制NH₃的方法，所述高溫氣體是0.3％～1％省煤器出口的煙氣，或者是空預(yù)器處0.5％～1％的一次風(fēng)或二次風(fēng)。

所述的尿素固體干式熱解制NH₃的方法，所述熱解爐出口氣體溫度在300～400℃區(qū)間，如果高溫氣體熱量不足，熱解氣低于300℃時，熱解爐中安裝的電加熱器以及配備儲能系統(tǒng)的光伏發(fā)電系統(tǒng)組成的加熱系統(tǒng)補(bǔ)充加熱。

本發(fā)明的有益效果是：

(1)省去了尿素溶解和溶液儲存步驟，不用加熱溶解水、保溫儲罐，對管道拌熱，沒有蒸汽的消耗，而且減少相應(yīng)裝置，使得工藝簡單，占地面積小；

(2)避免尿素溶液帶來的結(jié)晶和管道腐蝕問題；

(3)直接熱解尿素固體，能耗少，而且加熱的能量由配備儲能系統(tǒng)的光伏發(fā)電系統(tǒng)提供；