烟气脱硝稳流式尿素水解制氨反应器的制作方法

日期:2019-05-22 09:23:33

专利名称:烟气脱硝稳流式尿素水解制氨反应器的制作方法
技术领域
本实用新型属于制氨反应器领域,特别是制取燃用化石燃料锅炉烟气或燃机排气脱除氮氧化物系统用还原剂氨气的尿素水解制氨反应器。
背景技术
2012年I月I日起正式实施的GB 13223-2011《火电厂大气污染物排放标准》,调整了大气污染物排放浓度限值;规定了现有火电锅炉达到更加严格的排放浓度限值的时限;增设了燃气锅炉大气污染物排放浓度限值;增设了大气污染物特别排放限值。新标准的实施给所有有排放的企业提出更加严格的要求。目前控制烟气氮氧化物排放的措施主要可分为三类。ー类是低氮氧化物燃烧技·木,即是采用各种技术手段,通过抑制或还原燃烧过程中生成的氮氧化物,达到降低氮氧化物排放量的目的;第二类是燃烧室喷射脱硝技术,在燃烧室喷射某种物质,使其在一定的温度条件下还原已生成的氮氧化物,以降低其排放量;第三类是烟气净化技术,选择性催化还原法烟气脱除氮氧化物是净化技术方法之一,以技术成熟可靠性高和适用性好等特点在烟气脱硝领域被广泛应用。选择性催化还原法烟气脱硝技术主要化学反应
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6N02 +8NH,籠,w >7N2 +UH2O參与反应的还原剂氨(NH3)可以有几种获得途径。最直接、最简单的方法是直接采购氨气,但仅限于建设在生产合成氨的化工厂附近的发电厂有条件使用;第二种方法是采购液氨或氨水,到使用现场后通过蒸发、稀释等エ艺获得符合要求的エ艺气体,是目前应用较多的方法。第三种方法是采购固体尿素,通过尿素分解,制备氨气,该方法越来越多地被用户选择。由于氨属于毒性程度为中度危害的介质,当空气中氨气浓度达到O. 5 O. 6%时,人在其中停留半小时就会中毒,当空气中氨气浓度达到16 25%遇明火可引起爆炸。因此,对液氨或氨水的运输、储存均有特殊規定,并且需严格按规定执行。若改为采用无毒、无味的普通化工原料尿素制氨方式,运输、储存只需按普通物料处理,在场内设置尿素分解制氨装置,则可大大筒化还原剂储运过程的安全防护措施,降低生产成本。尿素水解是尿素分解的ー种方法,水解制氨反应器是制氨エ艺中的关键设备。

实用新型内容本实用新型主要解决的技术问题是提供ー种尿素溶液水解反应器设备,在水解反应器内尿素溶液完成受热、加压、水解反应、气体产物析出、气液分离、稳流等一系列物理化学变化过程。水解反应可连续进行。本水解反应器的结构设计有助于强化尿素水解反应器换热效果,提高尿素水解反应速率;产品气中不携带过量的雾滴;成品气流量可调,脱硝系统氨逃逸量可控。本实用新型的技术方案为一种烟气脱硝稳流式尿素水解制氨反应器,包含反应器本体,反应器本体内设有换热管,反应器本体上方设置导气筒,导气筒连接稳流器,稳流器上端设产品气出ロ ;该稳流器内部设有液体捕集器,该液体捕集器设于导气筒与稳流器连接处上方位置,设于稳流器内壁上;该液体捕集器为圆锥形结构,锥顶向上,开ロ向下。该液体捕集器为卧式罐体结构,其由筒体和封头构成,筒体两侧设置封头。该换热管为波纹管的U型换热管或波纹管的蛇形管。该换热管为分段式波纹管的蛇形管,每段蛇形管均设置蒸汽进口和冷凝液出口。稳流器上方设置有气相温度计、远传温度计、压カ表及变送器。 反应器本体下方设置有辅助蒸汽进ロ。反应器本体下方设置有溢流ロ。本实用新型的有益效果为保证水解反应器内反应温度,提高加热效率是水解器结构设计的关键技术之一。本次设计的换热部分采用波纹型换热管结构,波纹管不仅可强化传热,提高传热效果,而且抗污垢性能也高于光管。在换热部分还设计有辅助蒸汽加热装置,辅助蒸汽可通入尿素溶液中,直接加热尿素溶液,满足大流量产气量要求,实现快速调节氨气产量。分解反应部分上部结构设有液体捕集器,捕集分解出的气体产物在移出过程中携带的过量尿素雾滴,防止对后续系统中造成结晶体堵塞SCR系统、影响催化剂使用寿命和氨逃逸等问题。

图IA为本实用新型第一实施例的装置结构透视示意图。图IB为图IA侧视透视结构示意图。图2A为本实用新型第二实施例的装置结构透视示意图。图2B为图IA侧视透视结构示意图。
具体实施方式
如图1A、B及图2A、B所述,为本实用新型的两种实施例。其中图1A、B采用的是波纹管的U型换热管,图2A、B采用的是波纹管的蛇形管。本实用新型一种烟气脱硝稳流式尿素水解制氨反应器,包含反应器本体I,反应器本体I内设有换热管17,反应器本体I上方设置导气筒9,导气筒9连接稳流器3,稳流器3上端设产品气出ロ 5 ;该稳流器3内部设有液体捕集器8,该液体捕集器8设于导气筒9与稳流器3连接处上方位置,设于稳流器3内壁上;该液体捕集器8为圆锥形结构,锥顶81向上,开ロ 82向下。该液体捕集器3为卧式罐体结构,其由筒体31和封头32构成,筒体两侧设置封头。该换热管17可以为波纹管的U型换热管或波纹管的蛇形管。上述波纹管的U型换热管或波纹管的蛇形管是现有技术,但是没有应用在治氨反应器中应用,通常直管部分为波纹管。这种波纹型换热管结构,不仅可以强化传热,提高传热效率,且其抗污垢性也原高于光管。该换热管可以为分段式波纹管的蛇形管,每段蛇形管均设置蒸汽进ロ 19和冷凝液出口 18,如图2实施例,其具有两个蒸汽进ロ 19和冷凝液出口 18。即将蛇形管分成几段,每段均设置有蒸汽进ロ 19和冷凝液出口 18,可以防止由于换热管长度太长导致冷凝液管段长度增加,影响换热效果,另,还可以增加布管数量。具体实施例參见图1A、B及图2A、B所示,用于烟气脱硝的稳流式尿素水解制氨反应器主要由反应器本体I、气相温度计2、稳流器3、远传温度计4、产品气出ロ 5、压カ表6、压カ变送器7、液体捕集器8、导气筒9、远传液位计10、溢流ロ 11、排污ロ 12、尿素溶液进ロ 13、液相温度计14、溶液出口 15、辅助蒸汽进ロ 16、换热管17、冷凝液出口 18、蒸汽进ロ 19、鞍座20构成。具有一定温度的尿素溶液通过尿素溶液进ロ 13进入尿素水解反应器本体I的反应区域。尿素溶液在此区域被来自蒸汽侧的热量进ー步加热到水解反应温度,尿素溶液水解成气体溢出液相。加热介质蒸汽通过蒸汽进ロ 19进入换热管17,和尿素溶液换热完全后变成冷凝液,进入冷凝液集箱,通过冷凝液出ロ 18排出。换热管17为波纹管,在反应器本体I的下半部分贯穿于整个反应器,通过波纹管的強化传热,能够快速加热尿素溶液到水解反应温度发生水解反应。水解反应后从尿素溶液中溢出的气体经过导气筒9上升进入到稳流器3,在导气筒出口处设置液体捕集器8,气体中的微小液滴在此处不断积聚,在表面形成稳定的液膜,依靠表面张カ不断吸收气体中的液滴,液膜达到一定厚度依靠重力通过导气筒9的壁面流入到反应器本体I中的液相尿素溶液中继续进行水解反应,气体通过液体捕集器后进入稳流器3,在此气体充分均匀分布,形成稳定的气源,通过稳流器3上部的产品气出口 5排出。脱硝系统氨气需求量增大时,提高尿素溶液进ロ 13处尿素浓度,并通过辅助蒸汽进ロ 16直接通入蒸汽,以快速加热尿素溶液至水解反应温度,通入的蒸汽冷凝后作为反应物的一部分參加水解反应。溢流ロ 12的设置是为了液位迅速升高充满反应器大部分容积时,尿素溶液能够迅速排出反应器,保证反应的稳定进行,达到保护反应器设备的目的。本实用新型未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
权利要求1.一种烟气脱硝稳流式尿素水解制氨反应器,包含反应器本体,反应器本体内设有换热管,其特征在于,反应器本体上方设置导气筒,导气筒连接稳流器,稳流器上端设产品气出口 ; 该稳流器内部设有液体捕集器,该液体捕集器设于导气筒与稳流器连接处上方位置,设于稳流器内壁上; 该液体捕集器为圆锥形结构,锥顶向上,开口向下。
2.如权利要求I所述的烟气脱硝稳流式尿素水解制氨反应器,其特征在于,该液体捕集器为卧式罐体结构,其由筒体和封头构成,筒体两侧设置封头。
3.如权利要求I所述的烟气脱硝稳流式尿素水解制氨反应器,其特征在于,该换热管为波纹管的U型换热管或波纹管的蛇形管。
4.如权利要求I所述的烟气脱硝稳流式尿素水解制氨反应器,其特征在于,该换热管 为分段式波纹管的蛇形管,每段蛇形管均设置蒸汽进口和冷凝液出口。
5.如权利要求I所述的烟气脱硝稳流式尿素水解制氨反应器,其特征在于,稳流器上方设置有气相温度计、远传温度计、压力表及变送器。
6.如权利要求I所述的烟气脱硝稳流式尿素水解制氨反应器,其特征在于,反应器本体下方设置有辅助蒸汽进口。
7.如权利要求I所述的烟气脱硝稳流式尿素水解制氨反应器,其特征在于,反应器本体下方设置有溢流口。
专利摘要本实用新型一种烟气脱硝稳流式尿素水解制氨反应器,包含反应器本体,反应器本体内设有换热管,反应器本体上方设置导气筒,导气筒连接稳流器,稳流器上端设产品气出口;该稳流器内部设有液体捕集器,该液体捕集器设于导气筒与稳流器连接处上方位置,设于稳流器内壁上;该液体捕集器为圆锥形结构,锥顶向上,开口向下。本实用新型提供一种尿素溶液水解反应器设备,在水解反应器内尿素溶液完成受热、加压、水解反应、气体产物析出、气液分离、稳流等一系列物理化学变化过程。
文档编号B01D53/90GK202609956SQ201220201318
公开日2012年12月19日 申请日期2012年5月7日 优先权日2012年5月7日
发明者赵丽琼, 李新春, 徐清, 孙永斌, 刘长才, 姜明, 衡德锋, 李潇然 申请人:中国电力工程顾问集团华北电力设计院工程有限公司


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