[發明專利]一種SCR脫硝尿素非均相催化水解制氨的系統及方法

在審

• 申請號: 202011551213.5
• 申請日: 2020-12-23
• 公開（公告）號: CN112661172A
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 胡小夫;孫路長;汪洋;張錫乾;王凱亮;王爭榮;耿宣
• 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

1.一種SCR脫硝尿素非均相催化水解制氨的系統，其特征在于，包括：尿素配置系統、尿素非均相水解反應系統、殘液排放及回收系統和疏水回收系統；所述的尿素非均相水解反應系統包括尿素溶液儲罐(1)、A尿素溶液輸送泵(2)、非均相水解反應器(3)和蒸汽管道(4)，所述的非均相水解反應器(3)采用列管式固定床反應器；所述尿素溶液儲罐(1)通過A尿素溶液輸送泵(2)和管路與非均相水解反應器(3)相連，蒸汽管道(4)與非均相水解反應器(3)相連；尿素溶液儲罐(1)與尿素配置系統通過管路相連；非均相水解反應器(3)分別與殘液排放及回收系統和疏水回收系統相連，殘液排放及回收系統與尿素配置系統相連。

2.根據權利要求1所述的SCR脫硝尿素非均相催化水解制氨的系統，其特征在于，所述的尿素配置系統包括：尿素溶解罐(5)、除鹽水泵(6)和B尿素溶液輸送泵(7)，所述的除鹽水泵(6)與尿素溶解罐(5)相連；尿素溶解罐(5)通過B尿素溶液輸送泵(7)和管路與尿素溶液儲罐(1)相連；所述的疏水回收系統包括：疏水箱(10)和疏水泵(11)，所述的疏水泵(11)與疏水箱(10)連接，疏水箱(10)通過管路與非均相水解反應器(3)相連。

3.根據權利要求1所述的SCR脫硝尿素非均相催化水解制氨的系統，其特征在于，所述的殘液排放及回收系統包括：殘液存儲罐(8)和殘液循環泵(9)，所述的殘液存儲罐(8)通過管路與非均相水解反應器(3)連接，同時殘液存儲罐(8)通過殘液循環泵(9)和管路與尿素溶解罐(5)連接；優選的，非均相水解反應器(3)反應后的殘液通過在線pH在線監測儀讀取其pH值，當pH值≤7時作為廢液排出系統；當pH值＞7時送入殘液存儲罐(8)；優選的，所述的殘液存儲罐(8)中的殘液存儲至三分之一以上時，檢測尿素濃度，將殘液由殘液循環泵(9)送至尿素溶解罐(5)，用于配制新的尿素溶液。

4.根據權利要求1所述的SCR脫硝尿素非均相催化水解制氨的系統，其特征在于，所述的蒸汽管道(4)分為三路，一路與非均相水解反應器(3)相連，另外兩路分別與尿素溶液儲罐(1)入口和尿素溶解罐(5)入口相連。

5.根據權利要求1所述的SCR脫硝尿素非均相催化水解制氨的系統，其特征在于，所述的非均相水解反應器(3)的內部還設有集成氨氣緩沖空間(15)，所述的集成氨氣緩沖空間(15)的體積為非均相水解反應器(3)體積的1/20～1/3。

6.根據權利要求1所述的SCR脫硝尿素非均相催化水解制氨的系統，其特征在于，所述的非均相水解反應器(3)中還設有噴淋裝置(16)，尿素溶液經噴淋裝置(16)噴射進入非均相水解反應器(3)中；優選的，所述的噴淋裝置(16)中噴嘴的噴射方向與所述列管式固定床反應器的列管軸向的夾角α為0-60°。

7.根據權利要求1所述的尿素非均相水解系統，其特征在于，所述的列管式固定床反應器的管內徑為0.05～1.00m，內管根數為3～100，列管長為0.1～5m。

8.采用權利要求1-7任一項SCR脫硝尿素非均相催化水解制氨的系統進行SCR脫硝尿素催化水解制氨的方法，其特征在于，包括以下步驟：將固體催化劑放置于列管式固定床反應器的管內，然后泵入尿素溶液；加熱后，尿素溶液在固體催化劑的作用下發生水解反應產生氨氣和二氧化碳；其中，列管式固定床反應器中的反應壓力為0.3～0.6MPa，反應溫度為120～150℃。

9.根據權利要求8所述的SCR脫硝尿素非均相催化水解制氨的方法，其特征在于，所述的固體催化劑是將金屬氧化物負載在表面具有酸性或堿性官能團的多孔材料上制備而成的，其中，金屬氧化物負載量為5％～60％；優選為，所述的固體催化劑為25％MgO負載于η-Al₂O₃上制備而成的催化劑。

10.根據權利要求8所述的SCR脫硝尿素非均相催化水解制氨的方法，其特征在于，尿素溶液中尿素的質量分數為25％～75％；利用壓力為0.2～0.8MPa、溫度為130～180℃的蒸汽送入列管式固定床反應器對尿素溶液進行加熱。