【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及尿素热解反应，尤其涉及一种尿素热解装置及尿素热解方法。
技术介绍
1、尿素在270-290℃发生热解反应可制取三聚氰酸(cyanuric acid)，三聚氰酸的化学式为c3h3n3o3，其中文别名为异氰脲酸、氰尿酸或1,3,5-三嗪-2,4,6-(1h,3h,5h)三酮等，它是一种三嗪类有机化合物，其性质为白色结晶，无气味，味微苦，有吸湿性，易溶于热水、热醇、吡啶，溶盐酸及硫酸而不分解，也溶于氢氧化钠和氢氧化钾水溶液，不溶于冷醇、醚、丙酮、苯和氯仿。中等毒，有刺激性，其卤代物常被作为泳池及餐饮行业的消毒剂，是一种重要的化工中间体。
2、目前尿素热解制取三聚氰酸的常规生产工艺为隧道窑热解工艺，尿素用瓷盆装在小车内，排队推入隧道窑中，经过长达48-72h的反应时间，小车从隧道窑出口推出，得到三聚氰酸含量70％左右的混合物。该工艺反应时间长，生产所需的隧道窑长度在50米以上，占地面积大、投资成本高。在尿素热解过程中产生的氨气直接排放在隧道窑内，作业环境较差，为了避免氨气外逸，需要对隧道窑进行负压抽吸，大量的气体外排也导致热量损失增加。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对现有技术中利用尿素制备三聚氰酸时投资成本高且不易于连续化生产的缺点，从而提出了一种尿素热解装置及尿素热解方法。该尿素热解装置采用连续螺旋叶片和螺旋刀片的组合应用，一方面连续螺旋叶片可实现物料的持续推进，另一方面螺旋刀片可实现对新生成的固态三聚氰酸的破碎，避免物料堵塞。采用本专利技术所述装置对
2、为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供了一种尿素热解装置，该装置包括筒体、传动轴、螺旋叶片和螺旋刀片，所述筒体的侧壁上分别设置有进料口、出料口和排气口，其中，所述传动轴置于所述筒体内，所述螺旋叶片和所述螺旋刀片依次安装在所述传动轴上，所述筒体的内部分为预热区、热解反应区和冷却区；所述预热区，用于将尿素进行预热，预热后的尿素在所述螺旋叶片的推动下向前移动；所述热解反应区，用于使预热后的尿素发生热解反应，反应后的物料在所述螺旋刀片的作用下向前移动；所述冷却区，用于对反应后的物料进行冷却。
3、优选地，所述筒体的外壁设置有导热油套管。更优选地，该装置还包括导热油管路，所述导热油管路的一端与所述预热区外壁的导热油套管连通，另一端与所述冷却区外壁的导热油套管连通。进一步优选地，所述导热油管路上设置油泵。
4、优选地，该装置还包括固定端头和尾端密封罩，所述固定端头与所述尾端密封罩分别对所述筒体的前后端进行固定和密封。
5、优选地，所述螺旋刀片为齿形螺旋刀片。
6、优选地，在所述热解反应区的筒体外壁上设置加热管。更优选地，所述加热管采用电加热或热烟气加热。
7、优选地，分别在所述预热区、所述热解反应区和所述冷却区内设置热电偶。
8、优选地，该装置还包括驱动电机，更优选为变频电机。
9、本专利技术第二方面提供了一种尿素热解方法，该方法在上述所述的装置中实施，该方法包括：尿素经所述进料口进入所述筒体内部的预热区，预热后的物料在所述螺旋叶片的推动下向前移动并进入所述热解反应区进行热解反应，反应后的物料在所述螺旋刀片的作用下向前移动并进入所述冷却区进行冷却，冷却后的物料通过所述出料口排出，热解反应产生的气体通过所述排气口输出。
10、优选地，所述热解反应区的温度为250-300℃。
11、优选地，所述预热区的温度为150-200℃。
12、优选地，所述冷却区的温度为20-50℃。
13、通过上述技术方案，本专利技术提供的尿素热解装置及尿素热解方法至少具有以下有益效果：
14、(1)在本专利技术中，采用连续螺旋叶片和螺旋刀片的组合应用，一方面连续螺旋叶片可实现物料的持续推进，另一方面螺旋刀片可实现对新生成的固态三聚氰酸的破碎，避免物料堵塞，该工艺流程简单，改变了传统的三聚氰酸隧道窑制取工艺，可以实现尿素制取三聚氰酸的连续性生产，进而提高反应速率；
15、(2)在本专利技术中，通过将反应筒体进行固定和密封，避免空气进入，一方面减少了热量损失，一方面生成的氨气浓度较高，有利于氨气的高质量回收利用；同时，在优选情况下，该装置采用变频电机，实现输送转速可调，实现物料输送速率、停留时间可控可调；
16、(3)在优选情况下，以导热油作为传热介质，实现反应区域的均匀加热和温度的精准控制，同时利用导热油在三个温度控制区的循环作用，进而实现对投加物料进行预热，对产品进行冷却，可以有效回收且综合利用热量。
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1.一种尿素热解装置，其特征在于，该装置包括筒体、传动轴(1)、螺旋叶片(2)和螺旋刀片(3)，所述筒体的侧壁上分别设置有进料口(4)、出料口(5)和排气口(6)，其中，所述传动轴(1)置于所述筒体内，所述螺旋叶片(2)和所述螺旋刀片(3)依次安装在所述传动轴(1)上，所述筒体的内部分为预热区、热解反应区和冷却区；
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述筒体的外壁设置有导热油套管(7)；
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，该装置还包括固定端头(10)和尾端密封罩(11)，所述固定端头(10)与所述尾端密封罩(11)分别对所述筒体的前后端进行固定和密封。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述螺旋刀片(3)为齿形螺旋刀片。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述热解反应区的筒体外壁上设置加热管(12)。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述加热管(12)采用电加热或热烟气加热。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，分别在所述预热区、所述热解反应区和所述冷却区
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，该装置还包括驱动电机(14)，优选为变频电机。
9.一种尿素热解方法，其特征在于，该方法在权利要求1-8中任意一项所述的装置中实施，该方法包括：尿素经所述进料口(4)进入所述筒体内部的预热区，预热后的物料在所述螺旋叶片(2)的推动下向前移动并进入所述热解反应区进行热解反应，反应后的物料在所述螺旋刀片(3)的作用下向前移动并进入所述冷却区进行冷却，冷却后的物料通过所述出料口(5)排出，热解反应产生的气体通过所述排气口(6)输出。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述热解反应区的温度为250-300℃；
...【技术特征摘要】
1.一种尿素热解装置，其特征在于，该装置包括筒体、传动轴(1)、螺旋叶片(2)和螺旋刀片(3)，所述筒体的侧壁上分别设置有进料口(4)、出料口(5)和排气口(6)，其中，所述传动轴(1)置于所述筒体内，所述螺旋叶片(2)和所述螺旋刀片(3)依次安装在所述传动轴(1)上，所述筒体的内部分为预热区、热解反应区和冷却区；
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述筒体的外壁设置有导热油套管(7)；
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，该装置还包括固定端头(10)和尾端密封罩(11)，所述固定端头(10)与所述尾端密封罩(11)分别对所述筒体的前后端进行固定和密封。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述螺旋刀片(3)为齿形螺旋刀片。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述热解反应区的筒体外壁上设置加热管(12)。
<...【专利技术属性】
技术研发人员：丛玮，李哲，杨春振，邵云霞，刘泽阳，高俨，
申请(专利权)人：国能山东能源环境有限公司，
类型：发明
国别省市：
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