[实用新型]一种用于尿素水解反应器的进液扰动混合装置

说明书

本实用新型公开了一种用于尿素水解反应器的进液扰动混合装置，包括：进液管座；进液主管，包括沿着尿素水解反应器径向布置的过渡管和沿着尿素水解反应器轴向布置的中心管，过渡管的入口端与进液管座相连；喷管，设置在进液主管的中心管上并且包括布置在中心管不同位置处的上喷管、下喷管和侧喷管。本实用新型提出的用于尿素水解反应器的进液扰动混合装置能对尿素水解反应器壳体内换热管束轴心区域和管束外围区域的尿素溶液进行充分扰动，增强整体混合，有效改善尿素溶液温度分布均匀性，提高传热效率，进而提高尿素水解率。

技术领域

本实用新型涉及烟气脱硝还原剂制备设备的技术领域，更具体地讲，涉及一种用于尿素水解反应器的进液扰动混合装置。

背景技术

尿素水解制氨是烟气脱硝还原剂制备工艺中常用的一种技术，该技术的关键设备是尿素水解反应器。尿素水解反应器一般采用釜式换热器结构，换热管通常采用U形，壳侧走高浓度的尿素溶液，管侧走高温饱和蒸汽。进入尿素水解反应器的尿素溶液被流经管束的高温蒸汽加热后发生水解反应，生成含氨产品气体(NH₃、CO₂和H₂O蒸汽)，为SCR脱硝系统提供还原剂(NH₃)，以脱除烟气中的氮氧化物。

尿素水解反应效率与反应温度、尿素溶液浓度、停留时间等直接相关，尤其对反应温度最为敏感。提高反应温度可以有效提高尿素水解速率，但过高的反应温度(如超过160℃)，将导致材料腐蚀的风险急剧上升，若进一步提高材料等级，将增加材料成本。综合考虑尿素充分水解所需要的温度条件和材料腐蚀问题，尿素水解反应的运行温度一般确定为140～160℃。在反应温度一定的条件下，通过采取必要措施改善尿素水解反应器内尿素溶液受热的均匀性，可以提高传热效率，进而提高尿素水效率。

目前，申请号为201910747841.1的专利公开了一种循环扰动尿素水解装置及操作方法，该技术通过管道将尿素水解反应器壳侧的尿素溶液从上部引出至壳体外，经泵增压后再从壳体底部均匀注入壳体内。相比常规从壳体底部直接通过管接头注入尿素溶液的方式，该技术可以加强壳侧尿素溶液流动，但管束轴心区域的尿素溶液因换热管形成的屏障无法被有效扰动，存在换热的死区，轴心区域的换热管无法参与高效换热，无法实现尿素溶液换热效率的最大化。同时该技术还需额外增加循环泵及配套管道、阀门和仪表的配置，以及保温和伴热措施，系统相对比较复杂，相应增加了工艺系统成本。

申请号为201721380385.4的专利公开了一种带耦合增效传热装置的尿素水解制氨反应器，该技术在管束与壳侧之间的尿素溶液中增加折流板，使进入的尿素溶液在折流板的作用下加强混合，由于壳侧的液体流速低且折流板占据较大空间，反而可能弱化溶液的流动和混合效果，同时也存在管束中心尿素溶液聚集的死区。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型提出了一种能够全方位对尿素水解反应器壳侧的尿素溶液进行有效扰动的进液扰动混合装置，能使进入壳体的尿素溶液被快速、均匀地加热，传热效率高且成本较低。

本实用新型提供了一种用于尿素水解反应器的进液扰动混合装置，包括：

进液管座；

进液主管，包括沿着尿素水解反应器径向布置的过渡管和沿着尿素水解反应器轴向布置的中心管，过渡管的入口端与进液管座相连；

喷管，设置在进液主管的中心管上并且包括布置在中心管不同位置处的上喷管、下喷管和侧喷管。

根据本实用新型用于尿素水解反应器的进液扰动混合装置的一个实施例，所述进液管座径向安装在尿素水解反应器的壳体上，进液管座的进液口与尿素溶液供应管道相连且出液口与进液主管的过渡管相连，其中，进液管座的数量为至少一个且过渡管的数量对应设置为至少一根。

根据本实用新型用于尿素水解反应器的进液扰动混合装置的一个实施例，所述进液管座包括管接头和连接管座，所述连接管座分为内侧段和外侧段，所述内侧段与外侧段通过位于壳体内侧的连接环板进行固定连接。