[实用新型]为尿素的热气化反应器提供安全性的设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及尿素气化的改进，该改进通过提供一种设备进行，该设备能捕获由在无效或不适当的气化条件下操作导致的尿素分解产物和副产物的沉积物。

背景技术

氨和/或异氰酸的按需供应的经济且有效的控制要求尿素完全气化并保持所得转化产物在合适温度下直至其到达用于选择性催化NO_x还原（SCR）或其它用途的反应器内的催化剂。如果发生任何异常，催化剂都可能被污染，或者沉积物或其它不利效果可能危害操作并导致高成本地停机和维护。

存在大量能将尿素转化成氨的技术。这些技术主要是高温方法，如FUEL TECH,Inc.的中国发明专利NO.200710085890.0（发明人Sun等），其描述了可生产复杂产物气流的热方法，这可能使得控制比想要的更复杂。

当加热尿素水溶液时，由与温度相关的速率常数控制的大量化学反应决定尿素如何分解：

NH₂-CO₂-NH₂→NH₃+HNCO

(尿素)  (氨)  (异氰酸)

该反应可在275℉的温度下进行。氨或异氰酸的量可能变化，因为HNCO可水解成尿素或形成固体副产物。HNCO可如下转化：

(氰尿酸)

如果形成氰尿酸，则该氰尿酸在约700℉下分解。尿素至氨的完全转化可涉及如下反应：

HNCO+H₂O→NH₃+CO₂

(异氰酸)  (水)  (氨)  (二氧化碳)

HNCO+NH₂-CO₂-NH₂→缩二脲

HNCO+缩二脲→二缩三脲

二缩三脲→氰尿酸+NH₃

3HNCO→氰尿酸

2NH₂-CO₂-NH₂+H₂CO→亚甲基二脲

这些反应是与速率相关的，并且取决于反应物的物理形式、优势温度、在反应器中的时间以及水和/或催化剂的存在与否。因此，热转化反应器之后的气流非常复杂。不是所有成分均为理想的，并且与最佳实践的偏差可在产物气流中产生固体和/或液体。

目前需要能甚至在不能确保完全气化和维持所有尿素转化产物为气态的条件下安全操作该系统的设备。

实用新型内容

本实用新型提供了一种设备，该设备通过消除管道、催化剂或过滤器即时阻塞（堵塞）的风险来提供用于从尿素水溶液气化尿素的热气化反应器的安全余量。

在一个方面中，一种设备包括：用于使尿素水溶液经受温度一段时间以实现尿素水溶液的气化并形成含有NH₃和HNCO的热气化产物流的气化反应器；用于将尿素水溶液引入气化反应器中的喷嘴及导管装置；用于将热气体引入气化反应器中的管道装置；用于将由尿素溶液与热气体在气化反应器中接触而产生的产品气体输送至待使用它的设备如SCR中的管道输送装置；以及，处于气化反应器之后的管道中的过滤器装置，其中该过滤器装置具有至少两倍于管道横截面面积的过滤表面。

理想地，过滤器装置在管道中定向成使得容许该装置所捕获的任何固体从该装置掉落。在非常有用的形式中，过滤器装置在接近用于可释放地将该过滤器装置附装于管道装置上的装置处最宽，并且在最接近热气化反应器的一端最窄。

优选具有细长锥形结构的过滤器装置，它的一端为尖端且另一端为附装法兰。理想地，管道装置中采用快拆式配件以便容易地进行插入和拆卸。

本实用新型的过滤器装置有利地实施成具有约2:1至约5:1的长度-直径比。圆锥形过滤表面优选由不锈钢金属丝网构成。金属丝网或其它过滤介质中的孔径大小由经验确定，但一般在约20×20孔/平方英寸至多达400×400孔/平方英寸的范围内。