生产液体车用尿素及脱硝用尿素溶液的生产装置及方法
阅读说明：本技术 生产液体车用尿素及脱硝用尿素溶液的生产装置及方法 (Production device and method for producing urea for liquid vehicle and urea solution for denitration ) 是由 郭和刚 邓敏 邓君 刘宏 严伟丽 于 2021-06-25 设计创作，主要内容包括：本发明涉及化工技术领域,公开了一种生产液体车用尿素及脱硝用尿素溶液的生产装置及方法,本装置包括依次连接的尿素溶液槽、尿素溶液真空汽提除氨单元、尿液混合配置单元、精制系统和成品存储单元；其中,尿素溶液槽用于存储原料尿素溶液,尿素溶液真空汽提除氨单元用于将原料尿素溶液中的残余氨汽提出来,尿液混合配置单元用于对汽提后的尿素溶液进行稀释配置,配置成符合浓度要求的车用尿素或脱硝用的尿素溶液；精制系统用于对车用尿素或脱硝用的尿素溶液进行精制；成品存储单元用于对经过精制后的车用尿素或脱硝用的尿素溶液进行暂存。本装置生产的尿素溶液符合国标及ISO国际标准,且自控水平高,即开即停,环保安全,不影响联产。(The invention relates to the technical field of chemical industry, and discloses a production device and a method for producing liquid automobile urea and urea solution for denitration, wherein the device comprises a urea solution tank, a urea solution vacuum stripping ammonia removal unit, a urine mixing configuration unit, a refining system and a finished product storage unit which are sequentially connected; the urea solution tank is used for storing a raw material urea solution, the urea solution vacuum stripping ammonia removal unit is used for stripping residual ammonia in the raw material urea solution, and the urine mixing configuration unit is used for diluting the stripped urea solution and configuring the urea solution into urea solution meeting the concentration requirement for vehicle use or denitration; the refining system is used for refining the vehicle urea or the urea solution for denitration; the finished product storage unit is used for temporarily storing the refined automobile urea or the urea solution for denitration. The urea solution produced by the device meets the national standard and ISO international standard, has high automatic control level, is immediately started and stopped, is environment-friendly and safe, and does not influence the co-production.)
技术领域
本发明涉及化工
技术领域
，尤其涉及一种与尿素装置联产生产高品质液体车用尿素及脱硝用尿素溶液的生产装置及方法。背景技术
目前中重型柴油汽车排出的NOx和PM严重污染着大气，2012年底国家环保部已定性，雾霾天气有50％的有害气体来源汽车尾气。解决汽车尾气污染有三个重要手段：发动机节能，车用尿素和油品升级，其中车用尿素溶液的成本最低，可操作性最强，且环保安全，运输方便。车用尿素溶液可将汽车尾气中的氮氧化物转化成无害的氮气和水，既节能又环保。车用尿素溶液在欧洲、美国和日本已逐步被认可，中国仅仅处于试行阶段，目前并未被强制推广。
国外车用尿素生产起步较早，技术日趋成熟，发动机内净化技术和后处理排放系统基本定型，应用也基本普及，车用尿素产品生产已经规模化系统化，车用尿素生产主要由大型化工企业承担。北欧挪威的YARA公司已形成年产50万吨车用尿素溶液的规模。日本车用尿素溶液的主要生产商有三家公司，分别为尼桑化学公司、三菱化学公司和立邦化学公司，尿素添加站点已经达到1200多个。
世界上200余个国家和地区都已认识到清洁能源的使用和尾气排放的治理，车用尿素-SCR技术是目前解决该问题的一个成熟有效的方法。国际环保组织也在积极推进此项技术的市场化进程。联合国国际排放公约缔约国和非缔约国都已在本国和地区进行生产和应用。目前在欧洲、北美、亚洲的日本、韩国等发达国家范围内都可买到车用尿素，具备车用尿素的添加站已占总加油站数的35％以上，并在以每年5％-10％的速度递增。目前国外欧洲市场用量最大，车用尿素溶液在欧洲的年销售量达150万吨。日本几乎所有的重型柴油车均采用SCR尾气处理系统，车用尿素溶液的市场需求量也迅速增加，2015年日本车用尿素溶液的销售量约为50万吨，预计2018年的销售量将达到80万吨。早在几年前，美国国家环境保护局就已经把SCR技术作为官方指定技术，作为SCR技术的必备配置，车用尿素溶液的市场应用前景无限。如果2014-2020年车用尿素的使用量按年均增速为10％测算，到2020年车用尿素的年需求量可达500万吨。车用尿素的需求量跟柴油消耗量成正比，据业内人士测算，为使柴油车尾气排放达到国四标准，车用尿素的消耗量约为柴油消耗量的4-6％。2016年我国柴油表观消费量约为1.65亿吨，如果其中重型柴油车消费量按占40％计算，则消费柴油约6600万吨，车用尿素的消耗量按5％的中值计算，车用尿素市场容量约为330万吨。若考虑到燃料需求的增长，以2017-2020年需求年均增速为5％测算，到2020年车用尿素的年需求量可达400万吨。如考虑电厂及其它烟气等对脱硝用尿素溶液的需求，则市场更为广泛。
从生产技术看，目前国内车用尿素溶液生产方法主要分为两种，一是拥有天然气气头尿素原料的企业，采用熔融尿素做原料，脱盐水经净水设备成为超纯水与液态的熔融尿素进行混合配制，经过换热器冷却到室温后，经过离子交换吸附等系列提纯再进行灌装，质量较高，原料基于较为干净的气头的尿素装置，杂质相对少，但基本未进行性提氨工艺，如遇生产波动，可能存在氨超标的情况，同时经过后续的蒸发系统，缩二脲和其它杂质的含量也会增加，且再用水稀释，从能量利用也不尽合理；第二种技术是外购工业固体尿素，经过超纯水制备、预混合、均质、脱色、离子交换、过滤提纯、离交树脂再生系统等处理工序进行生产，此技术存在问题是流程较长，杂质较多，去除杂质过程相对复杂。且原料价格高，消耗蒸汽多，生产成本相对较高。还有一些尿素企业仅仅为简单的用尿素溶液(75％左右)稀释配置成车用尿素，或经过简单过滤生产车用尿素溶液，此方法会出现产品中的氨或其它杂质的超标，且无法针对不同原料来源的尿素溶液进行处理，也没有设置溶液配制自动控制系统，尚无法达到高品质的车用尿素的要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供了提供一种生产液体车用尿素及脱硝用尿素溶液的生产装置及方法，本生产装置可与各种尿素工艺的生产装置联产，根据原料尿液的具体组成情况，利用真空汽提方法对尿素装置送出的尿素溶液除氨，针对不同浓度需求与脱盐水混合配置成不同浓度尿素溶液，配置使用高效喷射混合器，设置精密过滤系统去除微量杂质，生产高品质液体车用尿素(国际上也称DEF，Adblue)符合国标及ISO国际标准，或电厂脱硝(SCR)用尿素溶液，负荷调整便利，自控水平高，即开即停，环保安全，不影响联产的尿素装置，适用于各种新建或已有的尿素装置联产，能充分适应不同市场需求。
本发明采用的技术方案如下：
一方面，本发明提供一种生产液体车用尿素及脱硝用尿素溶液的生产装置，包括依次连接的尿素溶液槽、尿素溶液真空汽提除氨单元、尿液混合配置单元、精制系统和成品存储单元；
其中，尿素溶液槽用于存储原料尿素溶液，尿素溶液真空汽提除氨单元用于将原料尿素溶液中的残余氨汽提出来，尿液混合配置单元用于对汽提后的尿素溶液进行稀释配置，配置成符合浓度要求的车用尿素或脱硝用的尿素溶液；精制系统用于对车用尿素或脱硝用的尿素溶液进行精制，去除微量杂质；成品存储单元用于对经过精制后的车用尿素或脱硝用的尿素溶液进行暂存。
所述尿素溶液真空汽提除氨单元包括尿素汽提塔、联产尿素装置真空系统、蒸汽喷射器和用于提供低压蒸汽的低压蒸汽供给单元，所述尿素溶液槽、低压蒸汽供给单元和蒸汽喷射器皆连接在所述尿素汽提塔上，所述低压蒸汽供给单元和联产尿素装置真空系统连接在所述蒸汽喷射器上；
所述尿液混合配置单元包括配置槽和高效水-尿液喷射混合器，所述配置槽一端连接在所述尿素汽提塔上，另一端连接在所述精制系统上，所述高效水-尿液喷射混合器设置在所述配置槽内；
所述配置槽与所述精制系统之间设置有冷却器，所述冷却器的输入端连接在所述配置槽上，所述冷却器的输出端分别连接至所述精制系统和所述高效水-尿液喷射混合器。
进一步的，还包括产品装车系统和灌装系统，所述产品装车系统和所述灌装系统连接在所述成品存储单元上；所述成品存储单元与所述产品装车系统和所述灌装系统之间设置有成品泵，通过成品泵将成品存储单元内的车用尿素或脱硝用的尿素溶液诉分别输送至所述产品装车系统和所述灌装系统。
进一步的，所述尿素溶液槽上连接有用于提供原料尿素溶液的联产尿素装置。
进一步的，所述配置槽上连接有用于提供脱盐水的脱盐水供给单元。
进一步的，还包括自动控制系统，所述自动控制系统连接在所述尿素溶液槽与所述尿素汽提塔之间的传输管道上，用于控制原料尿素溶液传输速率，所述自动控制系统还连接在所述脱盐水供给单元与所述配置槽之间的传输管道上，用于控制脱盐水的传输速率，通过自动控制系统，可配置不同浓度要求的车用尿素或脱硝用的尿素溶液。
进一步的，所述尿素溶液槽与所述尿素汽提塔之间设置有尿液泵，用于将尿素溶液槽内的原料尿素溶液输送至尿素汽提塔进行除氨。
进一步的，所述精制系统包括精密过滤系统和/或树脂系统。
进一步的，所述配置槽与所述冷却器之间连接有配置泵，所述配置泵用于将所述配置槽输出的经过配置的尿素溶液输送至所述冷却器。
一方面，本发明提供一种生产液体车用尿素及脱硝用尿素溶液的生产装置，包括依次连接的尿素溶液槽、尿液混合配置单元、精制系统和成品存储单元；
其中，所述尿液混合配置单元包括配置槽和高效水-尿液喷射混合器，所述配置槽一端连接在所述尿素溶液槽上，另一端连接在所述精制系统上，所述高效水-尿液喷射混合器设置在所述配置槽内；
所述配置槽与所述精制系统之间设置有冷却器，所述冷却器的输入端连接在所述配置槽上，所述冷却器的输出端分别连接至所述精制系统和所述高效水-尿液喷射混合器。
一方面，本发明提供一种生产液体车用尿素及脱硝用尿素溶液的生产方法，包括：
步骤1：将联产尿素装置的原料尿素溶液输送至尿素溶液槽；
步骤2：尿素溶液槽将原料尿素溶液输送至尿素溶液真空汽提除氨单元，在真空环境下，所述尿素溶液真空汽提除氨单元采用低压蒸汽将原料尿素溶液中的残余氨汽提出来，经过汽提的尿素溶液，输送至配置槽进行配置；
步骤3：在配置槽中，加入脱盐水进行稀释和配置，在配置过程中，通过自动控制系统进行配置不同浓度要求的车用尿素或脱硝用的尿素溶液，同时，采用高效水-尿液喷射混合器进行溶液混合配置达到所需浓度；
步骤4：将配置完成的车用尿素或脱硝用的尿素溶液输送至冷却器进行冷却，冷却后的车用尿素或脱硝用的尿素溶液一部分循环回配置槽中作为高效水-尿液喷射混合器的动力源，另一部分送到精制系统进行精制，去除微量杂质；
步骤5：将经过精制后的车用尿素或脱硝用的尿素溶液输送至成品存储单元进行暂存，然后根据需要输送至灌装系统或者产品装车系统进行装车，作为成品送出。
与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：
采用“与尿素装置联产生产高品质液体车用尿素及脱硝用尿素溶液技术”建设的高品质尿素溶液装置，可与新建或已有的各种工艺尿素装置联产，其流程简短、适应原料范围宽、能耗低、开停车方便、负荷弹性大、操作灵活、产品纯度高和装置自动化程度高等特点。该技术生产的高品质的尿素溶液，增加了尿素工厂的产品多样性，可提高企业的市场竞争能力，同时也解决了一种安全环保的脱硝剂问题。因此，本技术将给公司和尿素厂带来相当的社会效益、经济效益和环保效益。
附图说明
图1是本实施例提供的一种生产液体车用尿素及脱硝用尿素溶液的生产装置的结构示意图。
附图说明
：1-尿素溶液槽，2-尿液泵，3-尿素汽提塔，4-配置槽，5-高效水-尿液喷射混合器，6-自动控制系统，7-配置泵，8-冷却器，9-精制系统，10-成品存储单元，11-成品泵，12-产品装车系统，13-灌装系统，14-蒸汽喷射器，15-联产尿素装置，16-脱盐水供给单元，17-低压蒸汽供给单元，18-联产尿素装置真空系统。具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义；实施例中的附图用以对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种生产液体车用尿素及脱硝用尿素溶液的生产装置，包括依次连接的尿素溶液槽、尿素溶液真空汽提除氨单元、尿液混合配置单元、精制系统、成品存储单元、产品装车系统和灌装系统。
其中，尿素溶液真空汽提除氨单元包括尿素汽提塔、联产尿素装置真空系统、蒸汽喷射器和用于提供低压蒸汽的低压蒸汽供给单元，尿液混合配置单元包括配置槽和高效水-尿液喷射混合器。
尿素溶液槽通过传输管道连接在尿素汽提塔上，尿素溶液槽和尿素汽提塔之间设置有用于输送原料尿素溶液的尿液泵；尿素溶液槽上还连接有用于提供原料尿素溶液的去联产尿素装置。
尿素汽提塔的底部连接至配置槽，而低压蒸汽供给单元分别连接在蒸汽喷射器和尿素汽提塔上，低压蒸汽供给单元用于提供低压蒸汽，蒸汽喷射器连接在尿素汽提塔上，联产尿素装置真空系统连接在蒸汽喷射器上，以确保尿素汽提塔在除氨过程中的真空环境。
高效水-尿液喷射混合器设置在配置槽内，用于对配置槽内的尿素溶液进行混合，配置槽上还连接有用于提供脱盐水的脱盐水供给单元；脱盐水供给单元与配置槽之间连接有自动控制系统，用于控制脱盐水的传输速率，自动控制系统还连接在尿素溶液槽和尿素汽提塔之间，用于控制原料尿素溶液的传输速率，通过自动控制系统操控原料尿素溶液和脱盐水的传输，可配置不同浓度要求的车用尿素或脱硝用的尿素溶液。
配置槽通过传输管道连接至精制系统，配置槽与精制系统之间依次设置有配置泵和冷却器，配置泵用于输送配置好的车用尿素或脱硝用的尿素溶液，而冷却器开有两个输出端口，其中一个输出端口连接在精制系统上，将部分经过冷却的车用尿素或脱硝用的尿素溶液传输给精制系统，另一个输出端口连接在配置槽内的高效水-尿液喷射混合器上，将部分冷却后的车用尿素或脱硝用的尿素溶液回传到高效水-尿液喷射混合器内，作为其动力源。
精制系统通过传输管道连接至成品存储单元，精制系统将传输来的车用尿素或脱硝用的尿素溶液进行精制，去除微量杂质后，传输给成品存储单元进行暂存。具体的，在本实施例中，精制系统可根据尿素溶液中具体杂质的含量组成设置为精密过滤系统和/或树脂系统等不同配置。
产品装车系统和灌装系统通过传输管道连接在成品存储单元上，产品装车系统和灌装系统到成品存储单元之间的传输管道上设置有成品泵，该成品泵用于将成品存储单元内暂存的成品尿素溶液输送至产品装车系统和灌装系统。
本实施例还提供一种生产液体车用尿素及脱硝用尿素溶液的生产方法，包括：
步骤1：将联产尿素装置的原料尿素溶液输送至尿素溶液槽，原料尿素溶液浓度在72-75％左右；
步骤2：尿素溶液槽将原料尿素溶液输送至尿素溶液真空汽提除氨单元，在真空环境下，所述尿素溶液真空汽提除氨单元采用低压蒸汽将原料尿素溶液中的残余氨汽提出来，经过汽提的尿素溶液，输送至配置槽进行配置；
具体的，尿素溶液真空汽提除氨单元中设置有尿素汽提塔、低压蒸汽供给单元和联产尿素装置真空系统，低压蒸汽供给单元向尿素汽提塔提供低压蒸汽，尿素汽提塔利用低压蒸汽将原料尿素溶液中的残余氨汽提出来，在汽提过程中，通过联产尿素装置真空系统实现真空环境；
步骤3：在配置槽中，加入脱盐水进行稀释和配置，在配置过程中，通过自动控制系统进行配置不同浓度要求的车用尿素或脱硝用的尿素溶液，同时，采用高效水-尿液喷射混合器进行溶液混合配置达到所需浓度；
步骤4：将配置完成的车用尿素或脱硝用的尿素溶液输送至冷却器进行冷却，冷却后的车用尿素或脱硝用的尿素溶液一部分循环回配置槽中作为高效水-尿液喷射混合器的动力源，另一部分送到精制系统进行精制，去除微量杂质；
步骤5：将经过精制后的车用尿素或脱硝用的尿素溶液输送至成品存储单元进行暂存，然后根据需要输送至灌装系统或者产品装车系统进行装车，作为成品送出。
尿素汽提塔的气体由蒸汽喷射器将汽提气送到联产装置的真空系统，冷凝的液体则返回联产装置的氨水槽。
实施例2
本实施例提供另外一种生产液体车用尿素及脱硝用尿素溶液的生产装置，包括依次连接的尿素溶液槽、尿液混合配置单元、精制系统、成品存储单元、产品装车系统和灌装系统；其中，尿液混合配置单元包括配置槽和高效水-尿液喷射混合器。
尿素溶液槽通过传输管道连接在配置槽上，尿素溶液槽和配置槽之间设置有用于输送原料尿素溶液的尿液泵；尿素溶液槽上还连接有用于提供原料尿素溶液的的联产尿素装置。
高效水-尿液喷射混合器设置在配置槽内，用于对配置槽内的尿素溶液进行混合，配置槽上还连接有用于提供脱盐水的脱盐水供给单元；脱盐水供给单元与配置槽之间连接有自动控制系统，用于控制脱盐水的传输速率，自动控制系统还连接在尿素溶液槽和配置槽之间，用于控制原料尿素溶液的传输速率，通过自动控制系统操控原料尿素溶液和脱盐水的传输，可配置不同浓度要求的车用尿素或脱硝用的尿素溶液。
配置槽通过传输管道连接至精制系统，配置槽与精制系统之间依次设置有配置泵和冷却器，配置泵用于输送配置好的车用尿素或脱硝用的尿素溶液，而冷却器开有两个输出端口，其中一个输出端口连接在精制系统上，将部分经过冷却的车用尿素或脱硝用的尿素溶液传输给精制系统，另一个输出端口连接在配置槽内的高效水-尿液喷射混合器上，将部分冷却后的车用尿素或脱硝用的尿素溶液回传到高效水-尿液喷射混合器内，作为其动力源。
精制系统通过传输管道连接至成品存储单元，精制系统将传输来的车用尿素或脱硝用的尿素溶液进行精制，去除微量杂质后，传输给成品存储单元进行暂存。具体的，在本实施例中，精制系统可根据尿素溶液中具体杂质的含量组成设置为精密过滤系统和/或树脂系统等不同配置。
产品装车系统和灌装系统通过传输管道连接在成品存储单元上，产品装车系统和灌装系统到成品存储单元之间的传输管道上设置有成品泵，该成品泵用于将成品存储单元内暂存的成品尿素溶液输送至产品装车系统和灌装系统。
在本实施例中，由于提供的原料尿素溶液中的氨含量满足要求，所以无需对原料尿素溶液进行真空汽提除氨，则可省略尿素溶液真空汽提除氨单元，本实施例提供的一种生产液体车用尿素及脱硝用尿素溶液的生产装置的生产工艺流程如下：
将满足氨含量要求的原料尿素溶液从联产尿素装置输送至尿素溶液槽，尿素溶液槽通过尿液泵将原料尿素溶液输送到配置槽，在此加入脱盐水(去离子水)，进行车用尿素稀释、配置，配置槽内采用高效水-尿液喷射混合器进行溶液混合配置达到所需浓度，经过自动控制系统进行配置成不同浓度要求的车用尿素或脱硝用的尿素溶液，然后经过配制泵送冷却器冷却后，部分循环回配置槽作为高效水-尿液喷射混合器的动力源，部分送到精制系统进行精制，去除微量杂质，然后收集到成品贮槽暂存，最后由成品泵送到灌装系统或产品装车系统装车，作为成品送出。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。如果本领域技术人员，在不脱离本发明的精神所做的非实质性改变或改进，都应该属于本发明权利要求保护的范围。
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