[发明专利]一种填料式的尿素催化水解系统及方法

说明书

本发明提供一种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。

技术领域

本发明涉及火电厂烟气脱硝技术领域，具体为一种填料式的尿素催化水解系统及方法。

背景技术

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。

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。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种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。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

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；

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；

闪蒸循环装置包括尿素溶液混合罐、尿素溶解罐和闪蒸罐；

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；

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；

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。

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。

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。

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。