[發明專利]一種煙氣脫硝用尿素熱解制氨的裝置及方法

有效

• 申請號: 201410197189.8
• 申請日: 2014-05-10
• 公開（公告）號: CN103950953A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 徐海濤;沈凱;周長城;宋靜;朱孝強
• 申請（專利權）人: 南京宇行環保科技有限公司
• 主分類號: C01C1/08
• 分類號: C01C1/08;B01D53/56
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 徐冬濤

技術領域

本發明屬于廢氣處理領域，具體涉及一種煙氣脫硝用尿素熱解制氨的裝置及方法。

背景技術

對燃煤煙氣進行脫除NO_X的技術中，常采用選擇性催化還原法(SCR)，該方法所采用的還原劑為NH₃，還原劑的來源主要為液氨、氨水和尿素。液氨和氨水屬于危險品，在存儲及運輸過程中均有嚴格的法律法規要求。相對而言，尿素是無毒、無害的化學品，易于運輸和保存，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，尿素加熱會分解成NH₃和HNCO，而HNCO與水反應生成NH₃和CO₂。尿素加熱制氨分為濕法制氨氣和干式制氨。濕法制氨采用的尿素溶液加熱制氨氣，該方法由于尿素溶液需要配制以及尿素溶液容易結晶等問題從而所需要的設備較多，此外在制備過程中由于尿素溶液中含水量較大導致消耗的能量大；另一種熱解法制氨是采用干式制氨，但是在干式制氨的加熱過程中，由于尿素對熱不穩定，尿素來不及分解就縮聚了，從而生成縮二脲、縮三脲和三聚氰酸，而這部分縮聚物在熱解溫度下不能進一步分解。此外，單純靠煙氣中的氣態水并不能完全實現尿素的分解。上述問題均會導致干式制氨所得氨氣含量大大降低且生成量無法控制，同時，生成的中間產物大都具有腐蝕性或粘附性，造成設備的腐蝕或堵塞。

發明內容

本發明的目的是針對上述技術問題提供一種煙氣脫硝用尿素熱解制氨的裝置及方法，該制氨的裝置及方法可以得到收率為98％以上的氨氣，且氨氣生成量的大小比較穩定。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：

一種煙氣脫硝用尿素熱解制氨的方法，該方法包括以下步驟：

1)將料倉中的尿素顆粒輸送至稱重給料機，經稱重后的尿素顆粒和送料風機輸出端的空氣混合后進入磨機進行研磨粉碎，得到微細尿素顆粒；

2)將得到的微細尿素顆粒輸送至分料器，通過分料器分成若干股物料，同時在尿素熱解反應器底部通入高溫氣體和頂部生成霧化液滴，將底部的高溫氣體上行與若干股物料接觸，頂部生成的霧化液滴下落與若干股物料接觸，從而發生尿素的熱分解反應；

3)將經步驟2)的熱分解反應生成的氣體通過出口管道進入脫硝反應器。

本發明技術方案的步驟1)中料倉中的尿素顆粒的粒徑為0.8～2.5mm。

本發明技術方案的步驟1)中微細尿素顆粒的粒徑為50～80μm。

本發明技術方案的步驟1)中風機輸出端的空氣流量為80～120m³/h。

本發明技術方案的步驟2)中除鹽水和壓縮空氣混合后通入壓縮空氣霧化器，從而在尿素熱解反應器頂部生成霧化液滴，除鹽水與進入尿素熱解反應器中的若干股物料的摩爾比為1：1～1：1.4。

本發明技術方案的步驟2)中尿素熱解反應器頂部生成霧化液滴的粒徑為50～120μm。

本發明技術方案的步驟2)中高溫氣體是溫度為450～550℃，流量為450～500m³/h的空氣。

本發明技術方案的步驟2)中所述的若干股物料均勻分布在尿素熱解反應器內部。

一種用于實現上述煙氣脫硝用尿素熱解制氨的裝置，該裝置包括尿素熱解反應器，所述尿素熱解反應器的頂端通過出口煙道與脫硝反應器相連；所述的尿素熱解反應器的上部設有壓縮空氣霧化器；所述尿素熱解反應器的中部與分料器相連，分料器與尿素進料部分相連；所述的尿素熱解反應器的下部與高溫空氣輸入管道相連。

所述的進料部分包括料倉，流化風機與料倉下部相連，在流化風機與料倉下部相連的下方設有流化板，料倉的底部與稱重給料機相連，稱重給料機的輸出端和送料風機的輸出端合并后與磨機相連，磨機的輸出端與分料器相連。

所述的除鹽水與壓縮空氣混合后通過管道與壓縮空氣霧化器的輸入端相連。

所述的磨機為空氣分級磨。

本發明技術方案中尿素通過分料器后分成若干股物料，所述的若干股為10～100份物料，優選為10～15份物料。

尿素在沒有水的環境下受熱分解生成氨氣和異氰酸，反應如式(Ⅰ)所示；然而異氰酸需要有適量的液態水的存在條件下才能充分的發生熱分解反應，單純靠煙氣中的氣態水并不能完全實現尿素的分解，反應如式(Ⅱ)所示。

尿素在熱解反應器內發生兩步化學反應：

CO(NH₂)₂＝NH₃+HNCO??式(Ⅰ)