[實用新型]為尿素的熱氣化反應(yīng)器提供安全性的設(shè)備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220379196.6
• 申請日: 2012-08-01
• 公開（公告）號: CN202700340U
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: W·H·孫;J·M·鮑伊爾;P·G·卡爾米納尼
• 申請（專利權(quán)）人: 燃料技術(shù)公司
• 主分類號: B01D53/76
• 分類號: B01D53/76;B01D53/86;B01D53/56;C01C1/02
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所 11247
• 代理人: 雷明;吳鵬

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及尿素氣化的改進(jìn)，該改進(jìn)通過提供一種設(shè)備進(jìn)行，該設(shè)備能捕獲由在無效或不適當(dāng)?shù)臍饣瘲l件下操作導(dǎo)致的尿素分解產(chǎn)物和副產(chǎn)物的沉積物。

背景技術(shù)

氨和/或異氰酸的按需供應(yīng)的經(jīng)濟(jì)且有效的控制要求尿素完全氣化并保持所得轉(zhuǎn)化產(chǎn)物在合適溫度下直至其到達(dá)用于選擇性催化NO_x還原（SCR）或其它用途的反應(yīng)器內(nèi)的催化劑。如果發(fā)生任何異常，催化劑都可能被污染，或者沉積物或其它不利效果可能危害操作并導(dǎo)致高成本地停機(jī)和維護(hù)。

存在大量能將尿素轉(zhuǎn)化成氨的技術(shù)。這些技術(shù)主要是高溫方法，如FUEL?TECH,Inc.的中國發(fā)明專利NO.200710085890.0（發(fā)明人Sun等），其描述了可生產(chǎn)復(fù)雜產(chǎn)物氣流的熱方法，這可能使得控制比想要的更復(fù)雜。

當(dāng)加熱尿素水溶液時，由與溫度相關(guān)的速率常數(shù)控制的大量化學(xué)反應(yīng)決定尿素如何分解：

NH₂-CO₂-NH₂→NH₃+HNCO

(尿素)??(氨)??(異氰酸)

該反應(yīng)可在275℉的溫度下進(jìn)行。氨或異氰酸的量可能變化，因為HNCO可水解成尿素或形成固體副產(chǎn)物。HNCO可如下轉(zhuǎn)化：

(氰尿酸)

如果形成氰尿酸，則該氰尿酸在約700℉下分解。尿素至氨的完全轉(zhuǎn)化可涉及如下反應(yīng)：

HNCO+H₂O→NH₃+CO₂

(異氰酸)??(水)??(氨)??(二氧化碳)

HNCO+NH₂-CO₂-NH₂→縮二脲

HNCO+縮二脲→二縮三脲

二縮三脲→氰尿酸+NH₃

3HNCO→氰尿酸

2NH₂-CO₂-NH₂+H₂CO→亞甲基二脲

這些反應(yīng)是與速率相關(guān)的，并且取決于反應(yīng)物的物理形式、優(yōu)勢溫度、在反應(yīng)器中的時間以及水和/或催化劑的存在與否。因此，熱轉(zhuǎn)化反應(yīng)器之后的氣流非常復(fù)雜。不是所有成分均為理想的，并且與最佳實踐的偏差可在產(chǎn)物氣流中產(chǎn)生固體和/或液體。

目前需要能甚至在不能確保完全氣化和維持所有尿素轉(zhuǎn)化產(chǎn)物為氣態(tài)的條件下安全操作該系統(tǒng)的設(shè)備。

實用新型內(nèi)容

本實用新型提供了一種設(shè)備，該設(shè)備通過消除管道、催化劑或過濾器即時阻塞（堵塞）的風(fēng)險來提供用于從尿素水溶液氣化尿素的熱氣化反應(yīng)器的安全余量。

在一個方面中，一種設(shè)備包括：用于使尿素水溶液經(jīng)受溫度一段時間以實現(xiàn)尿素水溶液的氣化并形成含有NH₃和HNCO的熱氣化產(chǎn)物流的氣化反應(yīng)器；用于將尿素水溶液引入氣化反應(yīng)器中的噴嘴及導(dǎo)管裝置；用于將熱氣體引入氣化反應(yīng)器中的管道裝置；用于將由尿素溶液與熱氣體在氣化反應(yīng)器中接觸而產(chǎn)生的產(chǎn)品氣體輸送至待使用它的設(shè)備如SCR中的管道輸送裝置；以及，處于氣化反應(yīng)器之后的管道中的過濾器裝置，其中該過濾器裝置具有至少兩倍于管道橫截面面積的過濾表面。

理想地，過濾器裝置在管道中定向成使得容許該裝置所捕獲的任何固體從該裝置掉落。在非常有用的形式中，過濾器裝置在接近用于可釋放地將該過濾器裝置附裝于管道裝置上的裝置處最寬，并且在最接近熱氣化反應(yīng)器的一端最窄。

優(yōu)選具有細(xì)長錐形結(jié)構(gòu)的過濾器裝置，它的一端為尖端且另一端為附裝法蘭。理想地，管道裝置中采用快拆式配件以便容易地進(jìn)行插入和拆卸。

本實用新型的過濾器裝置有利地實施成具有約2:1至約5:1的長度-直徑比。圓錐形過濾表面優(yōu)選由不銹鋼金屬絲網(wǎng)構(gòu)成。金屬絲網(wǎng)或其它過濾介質(zhì)中的孔徑大小由經(jīng)驗確定，但一般在約20×20孔/平方英寸至多達(dá)400×400孔/平方英寸的范圍內(nèi)。