[發明專利]一種循環擾動尿素水解裝置及操作方法

在審

• 申請號: 201910747841.1
• 申請日: 2019-08-14
• 公開（公告）號: CN110436480A
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發明（設計）人: 孫路長;王爭榮;王樺;吳沖;王凱亮;孫立群;張麗亞;文瀟賢
• 申請（專利權）人: 中國華電科工集團有限公司;華電環保系統工程有限公司
• 主分類號: C01C1/08
• 分類號: C01C1/08
• 代理公司: 北京聯創佳為專利事務所(普通合伙) 11362
• 代理人: 郭防

本發明公開了一種循環擾動尿素水解裝置，包括裝置殼體、換熱管束和循環管道，裝置殼體上開設有尿素溶液入口、產品氣出口、循環液入口和循環液出口。換熱管束的一端設于裝置殼體內，另一端設于裝置殼體外。循環管道的一端與循環液入口連接，循環管道的另一端與循環液出口連接，循環管道上還設有循環泵。本發明依靠尿素溶液循環流動，防止尿素水解的副產物和雜質沉積在裝置殼體和換熱管束上，提高裝置的穩定性，同時，循環流動會擾動尿素溶液，加速氨氣擴散逸出，提高尿素水解的效率。本發明還提供了循環擾動尿素水解裝置的操作方法，并對尿素水解的溫度和壓力進行了控制，能夠進一步提高尿素水解的效率。

技術領域

本發明涉及火電廠煙氣脫硝技術領域，特別是一種循環擾動尿素水解裝置及操作方法。

背景技術

火電廠煙氣中含有大量的氮氧化物，氮氧化物在陽光的作用下會生成光化學煙霧，造成嚴重的大氣污染，因此必須對煙氣進行脫硝處理，去除其中的氮氧化物；氨氣是煙氣脫硝中最常用的還原劑，能夠將氮氧化物還原成無害的氮氣。氨氣或液氨儲存運輸非常不便，并且液氨易燃易爆，存在安全隱患，因此需要有相應的制氨方法配合火電廠煙氣脫硝。尿素水解法是一種常用的氨氣制備方法，尿素溶液在加熱條件下易發生水解，生成氨氣和二氧化碳，尿素性質穩定無毒，運輸和儲存不需要特殊要求，是制氨的理想材料。

但在實際生產過程中，火電廠為降低制氨成本，選用的尿素中含有較多的雜質，為了保證尿素水解的反應速率，尿素水解裝置中需要維持一定的尿素溶液濃度和反應溫度，隨著尿素溶液不斷蒸發和水解，尿素溶液中攜帶的雜質以及副反應產物如氨基甲酸鹽在水解裝置中逐漸富集，一方面會導致水解裝置內結垢，另一方面會使反應液腐蝕性增強，破壞水解裝置。多個項目運行經驗表明，在運行幾個月后，水解裝置殼體底部以及換熱管束上會形成一層明顯的灰色或黑色垢層，甚至可能堵塞液相管口，使得水解反應效率明顯降低，需要停機人工清理，嚴重影響尿素水解效率，甚至破壞水解裝置的穩定性。另外，尿素水解產生的氨氣易溶于水，氨氣溶解在反應液中，擴散較慢，根據化學平衡移動原理，反應液中氨氣濃度增高會導致尿素水解速度減慢，也會降低尿素水解效率。

發明內容

本發明的目的在于，提供一種循環擾動尿素水解裝置，能夠防止水解裝置殼體和換熱管束結垢，去除尿素水解的副反應產物和雜質，并加速生成的氨氣擴散，提高尿素水解的效率和水解裝置的穩定性。本發明還提供了循環擾動尿素水解裝置的操作方法，并對尿素水解的反應溫度和壓力進行控制，進一步提高尿素水解的效率。

為解決上述技術問題，本發明采用如下的技術方案：循環擾動尿素水解裝置，包括裝置殼體、換熱管束和循環管道，所述裝置殼體上開設有尿素溶液入口、產品氣出口、循環液入口和循環液出口，其中產品氣出口位于裝置殼體的頂部，尿素溶液入口和循環液入口位于裝置殼體的底部，循環液出口位于裝置殼體的側面中部。所述換熱管束的換熱部分插入裝置殼體內，換熱管束的另一端設于裝置殼體外，便于換熱流體進出。所述循環管道的一端與循環液入口連接，循環管道的另一端與循環液出口連接，循環管道上還設有循環泵，裝置殼體內的循環液在循環泵的作用下在裝置殼體和循環管道內進行循環。

循環擾動尿素水解裝置還包括布液管，所述布液管設于裝置殼體內，布液管為兩端封閉的長管，布液管的管壁上開設有若干布液口和進液口，布液管的進液口與循環液入口連接，布液管能夠使流回裝置殼體內的尿素溶液分布更加均勻，提高尿素水解的反應效率。

如上所述，尿素本身含有較多雜質，并且尿素水解的副產物也會形成污垢，影響尿素水解，本發明在裝置殼體上還開設有若干排污口，排污口包括底部排污口和液面排污口，所述底部排污口設于裝置殼體的底部，用于排放沉積在裝置殼體底部的污垢，液面排污口設于裝置殼體的側面中部，在尿素溶液填充在裝置殼體中后，液面排污口位置靠近尿素溶液液面，用于排放漂浮在尿素溶液液面上的污垢。