一种填料式的尿素催化水解系统技术方案

本实用新型专利技术提供填料式的尿素催化水解系统及方法，实现高效热交换，提高水解反应速率，避免氨气对水解反应的抑制作用，提高了反应釜内高浓度尿素溶液的水解效果，结构简单，经济性强。尿素催化水解反应釜的内部设有换热器和用于放置负载催化剂的填料区域，尿素催化水解反应釜的底部设有换热器出口、尿素溶液入口、气体入口和循环液出口，气体出口通过循环管路与气体入口连接；闪蒸罐包括疏水口、用于送入原料脱盐水的脱盐水口、蒸汽出口和液态水出口；尿素溶解罐上分别与尿素催化水解反应釜的循环液出口、与闪蒸罐的液态水出口和尿素溶液混合罐的混合溶液入口连接，尿素溶液混合罐上还设有与尿素催化水解反应釜的尿素溶液入口连接的混合溶液出口。连接的混合溶液出口。连接的混合溶液出口。

【技术实现步骤摘要】
一种填料式的尿素催化水解系统


[0001]本技术涉及火电厂烟气脱硝
，具体为一种填料式的尿素催化水解系统。

技术介绍

[0002]近年来，由于对安全因素和潜在危险的重视，尿素制氨技术逐渐替代液氨法，作为火电厂烟气脱硝技术中还原剂氨的制备方法。其中，尿素水解技术已成熟应用于化工行业中尿素合成的废液回收工艺，尿素水解原理是在高温下与水反应生成NH3和CO2，当温度高于60℃时CO(NH2)2开始水解，温度达到80℃时水解速度加快，145℃以上有加剧增加的趋势，在沸腾的尿素水溶液中水解更加剧烈。尿素水解的程度取决于反应温度、溶液中NH3和CO2的含量、尿素的含量以及在反应器中的停留时间。
[0003]在固定体积的反应器内，不能够保证有足够长的水解反应时间，影响了水解效率。特别是高温尿素溶液在水解反应过程中，不断产生水解生成的NH3和CO2，而游离的NH3对水解反应有抑制作用，使反应器内的高浓度尿素溶液不能及时的完全水解。另外，尿素溶液加热需要的热量和尿素水解反应液输出的热量，没有充分将热交换利用，从能耗来说不经济。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中存在的问题，本技术提供一种填料式的尿素催化水解系统，实现高效热交换，提高水解反应速率，避免NH3对水解反应的抑制作用，提高了反应釜内高浓度尿素溶液的水解效果，结构简单，经济性强。
[0005]为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：
[0006]一种填料式的尿素催化水解系统，包括尿素催化水解反应釜和闪蒸循环装置；
[0007]尿素催化水解反应釜的顶部设有气体出口和饱和蒸汽入口，其内部设有换热器和用于放置负载催化剂的填料区域，饱和蒸汽入口与换热器入口连接，尿素催化水解反应釜的底部设有换热器出口、尿素溶液入口、气体入口和循环液出口，气体出口通过循环管路与气体入口连接；
[0008]闪蒸循环装置包括尿素溶液混合罐、尿素溶解罐和闪蒸罐；
[0009]其中，所述闪蒸罐包括疏水口、用于送入原料脱盐水的脱盐水口、蒸汽出口和液态水出口，疏水口与尿素催化水解反应釜的换热器出口连接，蒸汽出口处设有蒸汽逆止阀；
[0010]所述尿素溶解罐上分别设有与尿素催化水解反应釜的循环液出口连接的第一溶液入口，与闪蒸罐的液态水出口连接的第二溶液入口，用于送入原料尿素溶液的第三溶液入口，与尿素溶液混合罐的混合溶液入口连接的溶液出口以及用于送入蒸汽的尿素溶解罐蒸汽入口；
[0011]尿素溶液混合罐上还设有与尿素催化水解反应釜的尿素溶液入口连接的混合溶液出口，尿素溶液入口与混合溶液出口的连接管路上设有过滤器。
[0012]优选地，所述闪蒸罐的蒸汽出口与尿素溶解罐蒸汽入口连接。
[0013]优选地，所述尿素催化水解反应釜的内部通过隔板分隔为填料区域和包含换热器的换热器区域，填料区域包括底部设置的气体分布装置、顶部设置的液体分布装置以及气体分布装置和液体分布装置之间的填料层。
[0014]优选地，所述气体分布装置上方设置有支撑格栅，支撑格栅呈倾斜角度设置。
[0015]优选地，所述尿素溶液混合罐上还设有用于通入高温尿素溶液的入口，通入管道上设有高温尿素溶液流量阀和高温尿素溶液循环泵。
[0016]优选地，所述填料采用不锈钢材质的拉西环或者鲍尔环。
[0017]优选地，所述尿素催化水解反应釜的底部还设有排污口，排污口出口处设有过滤网。
[0018]优选地，所述闪蒸罐的液态水出口与尿素溶解罐的第二溶液入口的连接管路上设有闪蒸脱盐水流量阀和闪蒸脱盐水泵；
[0019]所述尿素溶液混合罐的混合溶液入口与尿素溶解罐的溶液出口的连接管路上设有尿素溶液流量阀和尿素溶液循环泵。
[0020]与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：
[0021]本技术提供一种填料式的尿素催化水解系统，采用填料式的尿素催化水解反应釜，在尿素催化水解反应釜中设置填料区域，使尿素溶液与尿素水解产物的气体分子，在负载催化剂的填料表面形成的液膜表面进行气液两相接触，高比表面积的填料结构使尿素溶液鼓泡均匀，传热传质更加有效，水解反应更加完全。同时通过设置闪蒸循环装置，包括将饱和蒸汽经过换热后产生的高温疏水和原料脱盐水送至闪蒸罐中利用潜热闪蒸迅速形成高温的饱和液态水后，输送至尿素溶解罐内与原料尿素溶液送入尿素溶液混合罐中混合，经过滤器后，泵送入尿素催化水解反应釜，实现低温进料和高温水解产物物料的高效热交换，达到高效热交换的同时降低了能耗，加速了尿素的分解，减少了尿素水解反应系统中聚合物生成的风险，降低了能耗，同时整个闪蒸循环装置与尿素催化水解反应釜之间形成一个闭合的循环回路，可实现溶液与蒸汽的重复循环利用，节约成本，减少浪费。其中，尿素催化水解反应釜内水解气相产物，混合气组分包括NH3、CO2、H2O作为气体组分，在低温进料和高温物料混合温度下，与尿素溶液接触的气相组分的平衡分压趋于零，气相平衡分压远小于液相平衡分压，挥发性组分由液相转入气相，使液相中游离的NH3及时排出，避免对水解反应的抑制作用，提高了反应釜内高浓度尿素溶液的水解效果。
[0022]进一步地，生成的水解气相产物经顶部的气体出口排出后一部分作为产品气送锅炉脱硝系统，一部分气体由底部的气体入口被输送回尿素催化水解反应釜中，经过气体分布器自下而上进入填料层进行气液两相之间的传热，使溶液中的溶解性气体和挥发性物质向气相转移，气体分子及时分离，避免游离的NH3对水解反应产生抑制作用，使反应器内的高浓度尿素溶液不能及时的完全水解，提高水解效率。
附图说明
[0023]图1为本技术填料式的尿素催化水解系统结构示意图。
[0024]图中，1
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饱和蒸汽入口，2
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换热器出口，3
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加热管束，4
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尿素溶液入口，5
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尿素催化水解反应釜，6
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隔板，7
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溢流堰口，8
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液体分布器，9
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填料层，10
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气体分布器，11
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气体入口，12
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循环液出口，13
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排污口，14
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液位计，15
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安全阀，16
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除雾器，17
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气体出口，18
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混合气调
节阀，19
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产品气调节阀，20
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气体调节阀，21
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堵头，22
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尿素溶液输送泵，23
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饱和蒸汽调节阀，24
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污水系统，25
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高温尿素溶液流量阀，26
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高温尿素溶液循环泵，27
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尿素溶液混合罐，28
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尿素溶解罐，29
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脱盐水，30<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种填料式的尿素催化水解系统，其特征在于，包括尿素催化水解反应釜(5)和闪蒸循环装置；尿素催化水解反应釜(5)的顶部设有气体出口(17)和饱和蒸汽入口(1)，其内部设有换热器和用于放置负载催化剂的填料区域，饱和蒸汽入口(1)与换热器入口连接，尿素催化水解反应釜(5)的底部设有换热器出口(2)、尿素溶液入口(4)、气体入口(11)和循环液出口(12)，气体出口(17)通过循环管路与气体入口(11)连接；闪蒸循环装置包括尿素溶液混合罐(27)、尿素溶解罐(28)和闪蒸罐(30)；其中，所述闪蒸罐(30)包括疏水口、用于送入原料脱盐水的脱盐水口、蒸汽出口(40)和液态水出口，疏水口与尿素催化水解反应釜(5)的换热器出口(2)连接，蒸汽出口(40)处设有蒸汽逆止阀(39)；所述尿素溶解罐(28)上分别设有与尿素催化水解反应釜(5)的循环液出口(12)连接的第一溶液入口，与闪蒸罐(30)的液态水出口连接的第二溶液入口，用于送入原料尿素溶液的第三溶液入口，与尿素溶液混合罐(27)的混合溶液入口连接的溶液出口以及用于送入蒸汽的尿素溶解罐蒸汽入口(44)；尿素溶液混合罐(27)上还设有与尿素催化水解反应釜(5)的尿素溶液入口(4)连接的混合溶液出口，尿素溶液入口(4)与混合溶液出口的连接管路上设有过滤器(37)。2.根据权利要求1所述的一种填料式的尿素催化水解系统，其特征在于，所述闪蒸罐(30)的蒸汽出口(40)与...

【专利技术属性】
技术研发人员：向小凤，张向宇，张波，陆续，刘雯，王志超，姚伟，徐宏杰，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：