一种生产氮氧化物还原剂的系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种生产氮氧化物还原剂的系统，包括通过管道依次连接、依次设置的中和器、提纯器和贮槽，所述中和器为管式反应器，该管式反应器的一端设置有高纯水入口和待配溶液入口、另一端设置有出口，中间腔体沿轴向设置有螺旋反转流道，该螺旋反转流道由两块螺旋导流片构成，且该螺旋导流片沿轴向设置、绕轴向扭转180°，其顶边和底边分别固定在管式反应器内壁上相对的两侧，且这两块螺旋导流片的扭转方向相反，沿轴向交叉90°布置。本实用新型专利技术制得的产品，缩二脲、金属离子、不溶物等有害物质含量低，尿素原料利用率达100%，生产过程无废水、废气、废渣产生，生产成本低、中和时间短、生产能力大、劳动强度低、自动化程度高，不受环境污染。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种用于除去柴油车尾气以及电厂、工业窑炉等烟气中氮氧化物的还原剂生产系统。
技术介绍
当前，我国城市空气污染主要表现为氮氧化物和PM2.5，而柴油机尾气和电厂、工业窑炉等烟气是上述污染物排放的主要源头，采用选择性催化还原（SCR）技术脱除汽车尾气和烟气中的氮氧化物，为国内外首选。该技术以浓度为31.8～33.2%的尿素溶液作为氮氧化物还原剂，在催化剂作用下，将尾气中的氮氧化物还原为氮气和水。因尾气处理过程是在催化剂作用下进行，该催化剂对尿素溶液的纯度要求非常高，尤其是对溶液中金属离子、缩二脲、不溶物等有害物质含量要求非常苛刻。若直接将普通颗粒尿素与水混配使用，会导致SCR系统催化剂中毒失效。国外对氮氧化物还原剂--尿素溶液的生产，实行认证管理，从生产原料、生产工艺、过程控制、产品储存等每一个环节，都有规范要求，以确保产品质量符合国际标准。我国因之前执行的环境空气质量标准以及汽车尾气排放标准较低，未强制要求治理氮氧化物和PM2.5。但随着《环境空气质量标准》的修订，以及汽车尾气国Ⅳ排放标准的推行，SCR脱氮技术才开始被关注，少数研究机构开始着手研究氮氧化物还原剂--超纯尿素水溶液的生产技术。目前，国内见报道的SCR系统用尿素水溶液的生产方法，一是采用重结晶法，二是采用离子交换法。这两种技术都是以颗粒尿素为原料加热溶解后进行提纯，溶解过程会带入新的有害物质。而且，前者对原料进行重结晶后，会产生大量含尿素的废水，在重结晶分离、再溶解过程，也会带入新的杂质，该技术不仅成本高，而且外排废水量大；后者虽然没有重结晶的缺点，主要生产过程也在封闭环境下进行，但由于采用离子交换树脂，生产一段时间后树脂会失效，其失效节点无法准确判断，导致产品质量不稳定，而且树脂失效后也需再生，还是会有废水产生。以上技术，生产过程能耗较大，不环保，生产能力也比较小。
技术实现思路
本技术的目的，是针对国内外技术现状，开发一种能连续工业化生产、成本低、质量稳定可靠、环境友好的氮氧化物还原剂的系统。为了实现上述要求，本技术提供了一种生产氮氧化物还原剂的系统，包括通过管道依次连接、依次设置的中和器、提纯器和贮槽，所述中和器为管式反应器，该管式反应器的一端设置有高纯水入口和待配溶液入口、另一端设置有出口，中间腔体沿轴向设置有螺旋反转流道，该螺旋反转流道由两块螺旋导流片构成，且该螺旋导流片沿轴向设置、绕轴向扭转180°，其顶边和底边分别固定在管式反应器内壁上相对的两侧上，且这两块螺旋导流片的扭转方向相反，沿轴向交叉90°布置。所述中和器、提纯器和储槽为若干组，分级设置。所述管式反应器中间腔体内设置有若干组串联的螺旋反转流道。所述系统内的管道、中和器、提纯器和贮槽均为密封装置。所述贮槽的壳体上设有带过滤装置的呼吸器。本技术的优点是：（1）本系统以尿素装置未经浓缩、造粒、包装的70～99.7%的高温尿素溶液为生产原料，不仅节省该部分尿素在上述工序的生产成本，而且用于生产氮氧化物还原剂时，也不需外加热源。（2）以浓度为70～99.7%的高温尿素溶液生产氮氧化物还原剂，具有输送便捷、混配时间短、生产能力大、劳动强度低等特点。（3）因使用的生产原料来自尿素装置未经浓缩、造粒、包装的浓度为70～99.7%的高温尿素溶液，其缩二脲、金属离子、不溶物等有害物质含量比颗粒尿素低得多。（4）本系统生产过程无废水、废气、废渣产生，尿素原料利用率100%，生产成本低。（5）本系统生产过程全部为封闭状态，不受环境污染。（6）本工艺采用DCS控制，自动化程度高，连续作业性强，产品品质有保障，质量稳定可靠。附图说明图1是本系统的结构简图；图2 是本系统所述中和器结构简图；图中标号表示：1-一级中和器、2-冷却器、3-半成品贮槽、4-输送泵、5-一级提纯器、6-二级中和器、7-二级提纯器、8-杀菌器、9-成品贮槽、10-待配溶液进料管、11-高纯水进料管、12-右螺旋导流片、13-左螺旋导流片、14-管壁、15-出料管；A-来自生产装置的尿素溶液、B-高纯水、C-尿素水溶液、D-尿素水溶液、E-氮氧化物还原剂。具体实施方式参见图1、图2，本技术是一种氮氧化物还原剂的生产系统。首先，本技术设计了一种特殊结构的中和器，该中和器为管式反应器，其管径和长度根据不同生产能力而定。中和器的一端设置有高纯水入口（高纯水进料管11）和待配溶液入口（待配溶液进料管10）、另一端设置有出口（出料管15）。中和器的中间腔体沿管式反应器轴向设置有螺旋反转流道，该螺旋反转流道由两块扭转方向相反的螺旋导流片构成，即右螺旋导流片12和左螺旋导流片13。螺旋导流片沿管式反应器轴向设置、绕轴向扭转180°，其顶边和底边分别固定在管式反应器管壁14的内表面上的相对两侧上。这两块螺旋导流片沿轴向交叉90°布置。中和器的中间腔体内设置有若干组串联的螺旋反转流道。本具体实施方式采用2组螺旋反转流道串联，即按右螺旋导流片12、左螺旋导流片13、右螺旋导流片12、左螺旋导流片13的顺序交替、错落布置，使得相邻的两块螺旋导流片的扭转方向相反。另外，根据中和器的性能要求，还可以采用3组、4组……等螺旋反转流道。本技术的氮氧化物还原剂的生产系统包括：通过管道依次连接、依次设置的中和器、提纯器和贮槽，且中和器、提纯器和储槽为若干组、分级设置，可以根据氮氧化物还原剂的生产需要，还可以使用1级、2级或3级等结构形式的系统。系统内的管道、中和器、提纯器和贮槽均为密封装置，贮槽的壳体上设有带过滤装置的呼吸器。本具体实施方式中，采用2级设置的氮氧化物还原剂生产系统，即依次为：一级中和器1、半成品贮槽3、一级提纯器5、二级中和器6、二级提纯器7、杀菌器8和成品贮槽9。另外，一级中和器1和半成品贮槽3之间设置有冷却器2，管道中设置有输送泵4,。下面以本具体实施方式为例，说明本技术的氮氧化物还原剂生产系统的使用方法：（1）快速中和，将高温高浓度的来自尿素装置的尿素溶液A，与电阻率为13～18MΩ.cm的常温高纯水B在一级中和器1内快速中合，制成浓度为40～45%、温度为50～70℃的尿素水溶液C。其中，尿素溶液A的浓度为70～99.7%、温度为80～140℃。通过流量计、密度计测量来自尿素装置的尿素溶液A的流量和浓度，计算出所需高纯水B的量，通过阀门控制高纯水B的流量，精密混配、得到浓度为40～45%的尿素水溶液C。下面以一级中和器1为例，说明中和器的混配工作原理：来自尿素装置的尿素溶液A通过待配溶液进料管10送入一级中和器1，高纯水B通过高纯水进料管11送入一级中和器1。在一级中和器1内，来自尿素装置的尿素溶液A和高纯水B这两股物料在螺旋反转流道的作用下，不断改变流体的运动方向，不仅将中心流体推向周边，而且将周边流体推向中心，从而造成良好的径向中和效果。与此同时，流体本身的旋转作用在相邻元件连接处的界面上亦会发生。这种高效的径向环流作用，使流体在一级中和器1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生产氮氧化物还原剂的系统，其特征在于：包括通过管道依次连接、依次设置的中和器、提纯器和贮槽，所述中和器为管式反应器，该管式反应器的一端设置有高纯水入口和待配溶液入口、另一端设置有出口，中间腔体沿轴向设置有螺旋反转流道，该螺旋反转流道由两块螺旋导流片构成，且该螺旋导流片沿轴向设置、绕轴向扭转180°，其顶边和底边分别固定在管式反应器内壁上相对的两侧上，且这两块螺旋导流片的扭转方向相反，沿轴向交叉90°布置。

【技术特征摘要】
1. 一种生产氮氧化物还原剂的系统，其特征在于：包括通过管道依次连接、依次设置的中和器、提纯器和贮槽，所述中和器为管式反应器，该管式反应器的一端设置有高纯水入口和待配溶液入口、另一端设置有出口，中间腔体沿轴向设置有螺旋反转流道，该螺旋反转流道由两块螺旋导流片构成，且该螺旋导流片沿轴向设置、绕轴向扭转180°，其顶边和底边分别固定在管式反应器内壁上相对的两侧上，且这两块螺旋导流片的扭转方向相反，沿轴向交叉90°布置。
2.根据权利要求1所述的生...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓彬，方文川，陶家明，罗雪峰，朱德华，张明星，宋代彬，阳陶，
申请(专利权)人：四川美丰化工股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：