[實用新型]一種尿素熱解制氨的流化床反應器

有效

• 申請號: 201420194712.7
• 申請日: 2014-04-18
• 公開（公告）號: CN203807186U
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 惠世恩;王登輝;劉長春;尚桐;鄒浩;張庚;張曉璐
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: C01C1/08
• 分類號: C01C1/08
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

技術領域

本實用新型屬于煙氣脫硝領域，涉及將尿素溶液熱解從而產生脫硝還原劑---氨氣的反應器，具體涉及一種尿素熱解制氨的流化床反應器。

背景技術

我國以燃煤為主的發電模式導致了大量氮氧化物(NO_x)的產生，目前電廠中脫硝的主要手段為選擇性催化還原法(SCR)和選擇性非催化還原法(SNCR)。在脫硝過程中，廣泛使用的還原劑氨氣(NH₃)主要來源于液氨、氨水和尿素。其中，液氨和氨水屬于危險化學品，一旦泄漏可能導致燃燒和爆炸等危險發生，因此在運輸、儲存方面都有嚴格的規定和要求，使用方便性受到限制。相比于液氨和氨水，尿素具有無毒無害、易于運輸和儲存的優點。

對于通過尿素制取氨氣的方法主要有熱解法和水解法兩種。其中水解法需在高溫高壓下操作，且成本較高、用水量大、響應時間長，不適宜在電廠鍋爐中廣泛應用。熱解法通常將預熱的空氣或熱煙氣或天然氣或柴油送入熱解室，同時將一定濃度（40%～50%）的尿素溶液噴入熱解室，從而發生氧化還原反應產生氨氣。在無催化劑的反應條件下，尿素熱解完全需要較高溫度（800℃～1000℃），由此會造成巨大的成本損耗，不利于節能減排目標的實現。而通常情況下，在金屬氧化物的催化作用下，尿素完全熱解的溫度會降低到200℃左右，大幅降低了熱解所需能源消耗。目前國內普遍采用的熱解反應器卻沒有考慮到催化劑的利用和回收問題，更無法實現催化劑與尿素的良好混合，不利于尿素熱解反應的順利進行和有效利用。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服上述現有技術中存在的不足，提供一種結構簡單、反應產率高、控溫精確可靠的尿素熱解制氨的流化床反應器，該反應器能夠將尿素溶液熱解從而產生脫硝還原劑---氨氣，成本低，控制簡單，不會產生二次污染。

為了達到上述目的，本實用新型所采用的技術方案是：

包括反應器本體，反應器本體的下部設置有用于通入空氣或者煙氣的氣體入口，反應器本體的上部設置有反應產物出口，且氣體入口與反應產物出口相連通，形成反應空腔；反應器本體的側面開設置有若干用于向反應器本體內通入尿素溶液的溶液入口；反應器本體的外側自上而下包裹有若干組加熱電阻絲。

每組加熱電阻絲分別連接有控溫裝置。

所述的反應器本體為耐熱鋼制成的圓柱體。

所述的反應器本體自上而下由三組加熱電阻絲包裹，三組加熱電阻絲均連接有控溫裝置，三組加熱電阻絲將反應器本體分為三個反應段。

所述的溶液入口周向布置于反應器本體的側面，并伸入反應器本體內，與反應空腔相連通，溶液入口的末端安裝有用于將溶液破碎的霧化噴嘴。

所述反應器本體的側面對稱位置開設有兩個溶液入口。

所述反應空腔為圓柱狀，反應器本體的橫截面為圓環狀。

所述反應空腔內設置有用于放置催化劑的石英篩板，反應過程中在來流氣體的作用下催化劑呈現流化狀態，與反應物充分混合接觸以催化熱解反應的發生。

與現有技術相比，本實用新型具有以下有益效果：

本實用新型提供了一種尿素熱解制氨的流化床反應器，由于在反應器本體的側面開設用于通入尿素溶液的溶液入口，同時在反應器本體外側安裝用于給反應器加熱的加熱電阻絲，使得反應器形成熱解室，能夠使尿素在反應器內進行熱解轉化，發生氧化還原反應產生氨氣，因此本實用新型的裝置成本低，且控制簡單，另外，由于采用尿素溶液作為原料進行反應，因此，不會產生二次污染。

進一步的，本實用新型整個反應器加熱段分為三組，分別由加熱電阻絲和控溫裝置組成，并且可以根據實際情況的需要進行增減，通過實行分段控溫，保證了反應過程中溫度的準確可靠。分段加熱能夠更好的提高反應段內溫度的準確性，也能夠更好的適應空氣或者煙氣等不同載體所造成的不同工況，節約加熱用電能，符合節能環保的政策要求。

進一步的，本實用新型通過巧妙設計霧化噴嘴的布置方式，可以強化尿素霧化液滴在反應器內的霧化效果，促進其在反應器內的熱量交換和動量交換，由此保證了在有限長度反應段內尿素的熱解轉化率，有效降低了熱解所需要的反應段長度，進而減小了反應器所需空間。

進一步的，粉末狀催化劑在來流氣體的作用下呈流化態，增強了催化劑與反應物之間的混合接觸，有益于充分發揮催化劑在熱解過程中的催化作用，保證了在有限停留時間內獲得理想的尿素分解率和氨氣產率。同時，通過實行分段控溫，保證了在整個熱解過程中空氣預熱、溶液蒸發、反應發生等各個階段的溫控精確，有效節省了反應所需的電力消耗。

附圖說明