[發(fā)明專(zhuān)利]一種SCR脫硝尿素非均相催化水解制氨的系統(tǒng)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011551213.5
• 申請(qǐng)日: 2020-12-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112661172A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡小夫;孫路長(zhǎng);汪洋;張錫乾;王凱亮;王爭(zhēng)榮;耿宣
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)華電科工集團(tuán)有限公司;華電環(huán)保系統(tǒng)工程有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C01C1/08
• 分類(lèi)號(hào): C01C1/08
• 代理公司: 北京聯(lián)創(chuàng)佳為專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 11362
• 代理人: 郭防

本發(fā)明公開(kāi)了一種SCR脫硝尿素非均相催化水解制氨的系統(tǒng)及方法，所述系統(tǒng)包括尿素溶液儲(chǔ)罐(1)、A尿素溶液輸送泵(2)、非均相水解反應(yīng)器(3)和蒸汽管道(4)，所述的非均相水解反應(yīng)器(3)采用列管式固定床反應(yīng)器；所述尿素溶液儲(chǔ)罐(1)通過(guò)A尿素溶液輸送泵(2)和管路與非均相水解反應(yīng)器(3)相連，蒸汽管道(4)與非均相水解反應(yīng)器(3)相連。本發(fā)明的水解制氨系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，采用固定床列管式反應(yīng)器，在固體催化劑的作用下尿素溶液水解生成氨氣和二氧化碳，屬于液?固兩相反應(yīng)，在針對(duì)目前大多尿素均相催化水解工藝反應(yīng)對(duì)應(yīng)的裝置進(jìn)行改造時(shí)，可以提高系統(tǒng)響應(yīng)性、降低系統(tǒng)運(yùn)行成本和減少?gòu)U液排放量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及煙氣脫硝技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種SCR脫硝尿素非均相催化水解制氨的系統(tǒng)及方法，屬于大氣污染控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

選擇性催化還原(SCR)脫硝技術(shù)因效率較高，在國(guó)內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用。SCR脫硝技術(shù)常用的還原劑有液氨、氨水和尿素。液氨和氨水屬于危險(xiǎn)化學(xué)品，對(duì)運(yùn)輸、接卸都存在較大安全隱患，若發(fā)生泄漏將會(huì)對(duì)電廠(chǎng)的安全生產(chǎn)、周?chē)用窦吧鷳B(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響。而尿素是一種無(wú)毒性無(wú)害處的化學(xué)制品，它具有良好的性能指標(biāo)和操作控制安全性，其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定不會(huì)突然地發(fā)生爆炸，完全沒(méi)有危險(xiǎn)性。燃煤電廠(chǎng)將脫硝還原劑由液氨升級(jí)為尿素是勢(shì)在必行的。

尿素制氨技術(shù)主要包括尿素?zé)峤庵瓢奔夹g(shù)和尿素水解技術(shù)，尿素水解技術(shù)憑著能耗低，運(yùn)行安全、穩(wěn)定、可靠，在燃煤電廠(chǎng)煙氣脫硝中得到越來(lái)越多的應(yīng)用。尿素水解制氨技術(shù)一般分為普通尿素水解技術(shù)和尿素催化水解技術(shù)兩種，尿素催化水解技術(shù)與普通尿素水解技術(shù)相比，其具有反應(yīng)溫度低、反應(yīng)速度快、響應(yīng)時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)。但尿素催化水解技術(shù)目前普遍采用液體酸或堿作催化劑，該均相催化劑存在不易回收利用，需定期投入、運(yùn)行費(fèi)用高、對(duì)設(shè)備有腐蝕性等問(wèn)題。

申請(qǐng)?zhí)枮?01510236369.7的專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)了一種三相流態(tài)化尿素催化水解制氨設(shè)備及方法，其在水解制氨設(shè)備中發(fā)生三相流態(tài)化反應(yīng)，參與反應(yīng)的三相由固相催化劑、液相尿素溶液和氣相蒸汽組成，該方法雖然可以解決催化劑回收的問(wèn)題，但是仍然存在以下缺點(diǎn)： 1、采用三相流態(tài)化反應(yīng)，蒸汽除了對(duì)反應(yīng)器內(nèi)的料液進(jìn)行間接加熱外，一路蒸汽還作為反應(yīng)器的流化介質(zhì)，從底部直接進(jìn)入反應(yīng)器，尿素溶液從頂部噴灑，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生霧沫夾帶現(xiàn)象，使得反應(yīng)器內(nèi)傳質(zhì)傳熱變差，化學(xué)反應(yīng)發(fā)生時(shí)間長(zhǎng)，使得系統(tǒng)對(duì)氨氣需求信號(hào)的響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)；而且增加了蒸汽耗量，降低了尿素水解轉(zhuǎn)化率同時(shí)增加了系統(tǒng)運(yùn)行成本；2、采用活性炭作為催化劑的載體，活性炭本身不具有催化性能，使得其催化活性較一般，導(dǎo)致催化水解反應(yīng)速率慢，造成系統(tǒng)對(duì)氨氣需求信號(hào)響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，且活性炭與活性組分之間不存在相互作用，使得活性組分易流失；3、三相流態(tài)化水解反應(yīng)裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且三相流態(tài)化反應(yīng)加劇了反應(yīng)器內(nèi)的擾動(dòng)，易造成反應(yīng)器振動(dòng)，對(duì)底座要求高，導(dǎo)致制作安裝成本高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提供一種SCR脫硝尿素非均相催化水解制氨的系統(tǒng)及方法，水解反應(yīng)器采用列管式固定床反應(yīng)器，使得系統(tǒng)尿素水解轉(zhuǎn)化率高，對(duì)氨氣需求信號(hào)響應(yīng)時(shí)間短，降低了系統(tǒng)能耗、投資成本和運(yùn)行成本。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：一種SCR脫硝尿素非均相催化水解制氨的系統(tǒng)，包括：尿素配置系統(tǒng)、尿素非均相水解反應(yīng)系統(tǒng)、殘液排放及回收系統(tǒng)和疏水回收系統(tǒng)；所述的尿素非均相水解反應(yīng)系統(tǒng)包括尿素溶液儲(chǔ)罐、A尿素溶液輸送泵、非均相水解反應(yīng)器和蒸汽管道，所述的非均相水解反應(yīng)器采用列管式固定床反應(yīng)器；所述尿素溶液儲(chǔ)罐通過(guò)A尿素溶液輸送泵和管路與非均相水解反應(yīng)器相連，蒸汽管道與非均相水解反應(yīng)器相連；尿素溶液儲(chǔ)罐與尿素配置系統(tǒng)通過(guò)管路相連；非均相水解反應(yīng)器分別與殘液排放及回收系統(tǒng)和疏水回收系統(tǒng)相連，殘液排放及回收系統(tǒng)與尿素配置系統(tǒng)相連。

優(yōu)選的，所述的尿素配置系統(tǒng)包括：尿素溶解罐、除鹽水泵和B尿素溶液輸送泵，所述的除鹽水泵與尿素溶解罐相連；尿素溶解罐通過(guò)B尿素溶液輸送泵和管路與尿素溶液儲(chǔ)罐相連，從而可以提前進(jìn)行尿素溶解，并泵入尿素溶液儲(chǔ)罐中。

溶解后，將溫度為30～65℃的尿素溶液輸送到尿素溶液儲(chǔ)罐中，從而有利于發(fā)生水解反應(yīng)。