[實用新型]一種利用疏水余熱的尿素水解反應器

有效

• 申請號: 202020221697.6
• 申請日: 2020-02-27
• 公開（公告）號: CN211936869U
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 李小勤;楊威;金黃;彭俊;付平;周松銳;季敏東
• 申請（專利權）人: 東方電氣集團東方鍋爐股份有限公司
• 主分類號: B01J19/00
• 分類號: B01J19/00;C01C1/08
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 管高峰

本實用新型公開利用疏水余熱的尿素水解反應器，包括殼體、換熱管束和集箱，殼體的內部空間包括下部的液相區和上部的氣相區；換熱管束包括換熱管、支撐隔板和預熱段，換熱管通過支撐隔板設置在殼體的液相區內，換熱管的入口端和出口端分別與布置在殼體外側的集箱的蒸汽進口和疏水出口相連通，預熱段的入口處設置有尿素溶液進口且預熱段的出口通向殼體的液相區。本實用新型將疏水余熱利用與尿素水解反應器進行一體化設計，通過在尿素水解反應器內部設置進液預熱段，利用即將排出尿素水解反應器的疏水對進入反應器內的尿素溶液進行預熱，最大程度地提高尿素溶液的進液溫度，減少尿素水解反應器的加熱蒸汽耗量，減少系統運行成本和投資成本。

技術領域

本實用新型涉及環保技術領域，更具體地講，涉及一種利用疏水余熱的尿素水解反應器。

背景技術

尿素制備脫硝還原劑是一種比液氨更安全的工藝方法，有尿素熱解和尿素水解兩種制備技術，其中尿素水解技術相對能耗低、工藝系統簡單、容易實施，在電廠煙氣脫硝工程中應用較多。尿素水解制氨技術的原理是通過熱源加熱一定質量濃度的尿素溶液，在一定溫度和壓力條件下尿素與水發生反應生成氣態的NH₃和CO₂，其產氨量與尿素溶液的濃度、反應溫度和反應停留時間正相關，其中反應溫度影響最大。足夠的反應溫度是提高尿素水解反應速率的關鍵，但過高的溫度不僅造成能源浪費和產生腐蝕風險，而且增加了設備投資成本。一般火電廠煙氣脫硝采用尿素水解制氨工藝時，加熱蒸汽通常引接電廠0.8～1.2MPa、～300℃的輔助蒸汽，經減溫減至一定壓力下的飽和蒸汽后再進入尿素水解反應器中加熱高濃度的尿素溶液(40～60％質量濃度)。水解反應器一般采用臥式管殼式結構的壓力容器，尿素溶液走殼程，加熱蒸汽走管程，飽和蒸汽在流經管束的過程中釋放大量潛熱加熱管外的尿素溶液至尿素水解反應溫度后，凝結為飽和疏水直接排出水解反應器外。

尿素水解反應為吸熱反應，需要消耗大量的蒸汽，為了減少系統能耗，通常對蒸汽疏水余熱進行回收利用。疏水余熱回收利用目前主要有兩種方式，一是將疏水集中回收后作為尿素溶液制備系統的補充水或伴熱熱源；二是增配熱交換器，將尿素水解反應器排放的疏水與即將進入水解反應器的尿素溶液進行換熱，以利用疏水余熱提高尿素溶液進口溫度。這兩種方式均能一定程度利用疏水余熱，但熱效率并不高，而且增加了疏水回收利用的相關設備、管路、閥門、儀器儀表等，系統復雜，相應增加了投資和運維成本。

實用新型內容

針對現有技術中存在的問題，本實用新型提出了一種充分利用疏水余熱并且能夠減少系統運行成本和投資成本的尿素水解反應器。

本實用新型提供了一種利用疏水余熱的尿素水解反應器，所述尿素水解反應器包括殼體、換熱管束和集箱，所述殼體的內部空間包括下部的液相區和上部的氣相區；所述換熱管束包括換熱管、支撐隔板和預熱段，換熱管通過支撐隔板設置在殼體的液相區內，換熱管的入口端和出口端分別與布置在殼體外側的集箱的蒸汽進口和疏水出口相連通；

其中，所述預熱段布置在換熱管的出口端并形成由包殼圍成的半封閉式結構，預熱段的入口處設置有尿素溶液進口且預熱段的出口通向殼體的液相區。

根據本實用新型利用疏水余熱的尿素水解反應器的一個實施例，所述殼體的頂壁上設置有氣體出口和維修人孔，殼體的底壁上設置有遠離尿素溶液進口的底部排污口和緊急排放口，殼體的側壁上設置有液面排污口。

根據本實用新型利用疏水余熱的尿素水解反應器的一個實施例，所述殼體下部的液相區和上部的氣相區之間通過設定液位面分隔，所述設定液位面高于換熱管束的頂面。

根據本實用新型利用疏水余熱的尿素水解反應器的一個實施例，所述預熱段內還間隔設置有若干個交錯布置的折流板，通過尿素溶液進口進入預熱段的尿素溶液在所述折流板之間相對于換熱管出口端內的疏水逆向迂回流動。