阅读说明：本技术 一种尿素耦合水解器及其尿素耦合水解方法 (Urea coupling hydrolyzer and urea coupling hydrolysis method thereof ) 是由 章新伟 李靖菀 于 2020-12-30 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种尿素耦合水解器,包括：水平设于所述尿素耦合水解器主体内底端的换热器管束、竖直设于所述尿素耦合水解器主体尾部的出口管道、开设于所述出口管道顶端的产物出口、设于所述出口管道内的气液分离器、竖直设于所述气液分离器下侧的气液分离管、水平设于所述气液分离器上侧的耦合催化剂以及开设于所述尿素耦合水解器主体侧壁中部偏上的尿素溶液/除盐水入口。本发明的尿素耦合水解器,在不增加压力和温度的前提下,通过在产品气出口位置增设气液分离器和耦合催化剂来提升尿素制氨的转化速率和转换效率,减少中间产物,节省能源的同时为广大用户降低运行费用。(The invention relates to a urea coupling hydrolyzer, comprising: the urea coupling hydrolyzer comprises a heat exchanger tube bundle horizontally arranged at the inner bottom end of a urea coupling hydrolyzer main body, an outlet pipeline vertically arranged at the tail part of the urea coupling hydrolyzer main body, a product outlet arranged at the top end of the outlet pipeline, a gas-liquid separator arranged in the outlet pipeline, a gas-liquid separation pipe vertically arranged at the lower side of the gas-liquid separator, a coupling catalyst horizontally arranged at the upper side of the gas-liquid separator and a urea solution/demineralized water inlet arranged on the upper side of the middle part of the side wall of the urea coupling hydrolyzer main body. According to the urea coupling hydrolyzer, on the premise that the pressure and the temperature are not increased, the gas-liquid separator and the coupling catalyst are additionally arranged at the product gas outlet, so that the conversion rate and the conversion efficiency of urea-to-ammonia are improved, intermediate products are reduced, energy is saved, and the operation cost is reduced for a great number of users.)

一种尿素耦合水解器及其尿素耦合水解方法

技术领域

本发明涉及SCR脱硝尿素制氨技术领域，尤其涉及一种尿素耦合水解器及其尿素耦合水解方法。

背景技术

用于SCR烟气脱硝的还原剂一般有液氨、氨水及尿素三种。由于液氨是危险化学品，其运输、储存及使用有许多严格的限制。加上近年氨爆炸或泄漏事故频发，需要对液氨罐区重大危险源进行治理，并推进尿素替代升级改造的进度。

尿素替代升级改造技术主要有两种，一种是尿素热解，一种是尿素水解，其中尿素水解工艺因工艺、压力和温度受限，尿素制氨容易产生中间产物腐蚀和堵塞后续设备，同时转换效率相对较低。

因此，亟需一种新的工艺以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种尿素耦合水解器及其尿素耦合水解方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

本发明的第一方面是提供一种尿素耦合水解器，包括：水平设于所述尿素耦合水解器主体内底端的换热器管束、竖直设于所述尿素耦合水解器主体尾部的出口管道、开设于所述出口管道顶端的产物出口、设于所述出口管道内的气液分离器、竖直设于所述气液分离器下侧的气液分离管、水平设于所述气液分离器上侧的耦合催化剂以及开设于所述尿素耦合水解器主体侧壁中部偏上的尿素溶液/除盐水入口；

其中，所述换热器管束头部延伸至所述尿素耦合水解器主体外，且延伸段与所述尿素耦合水解器主体间密封；所述换热器管束头部的上侧开设有蒸汽入口，下侧开设有蒸汽出口；所述气液分离管的下端插入至液面下方，中间水平开设有供气体进入的切向入口，上端通过法兰与所述气液分离器连接；所述耦合催化剂通过网格栅固定于所述气液分离器的上侧。

优选地，还包括：人孔、若干排污孔、若干测液位孔以及若干测温孔；

其中，所述人孔以及测液位孔开设于所述尿素耦合水解器主体的顶端；所述排污孔开设于所述尿素耦合水解器主体的侧壁中部或/和底端；所述测温孔开设于所述尿素耦合水解器主体的侧壁中部偏下。

优选地，所述蒸汽入口处还设有入口蒸汽调节阀。

优选地，所述换热器管束由316L不锈钢制成，其管束直径为18～32mm。

优选地，所述尿素耦合水解器主体为卧式压力容器。

优选地，所述气液分离器为由316L不锈钢制成的S状叶片，其叶片间距为10～40mm。

优选地，所述耦合催化剂呈固态球状或蜂窝状，以质量百分比计包括：

TiO₂ 70～90％；

Al₂O₃以及V₂O₅ 10～30％。

蒸汽入口的管径可根据水解产物量的大小计算确定；尿素耦合水解器主体的直径可根据需氨量的大小计算确定；尿素溶液/除盐水入口的管径可根据水解产物量的大小计算确定。

本发明的第二方面是提供一种采用如上所述尿素耦合水解器的尿素耦合水解方法，步骤包括：

S1、通过所述尿素溶液/除盐水入口将除盐水加入至所述尿素耦合水解器主体内，并至少达到所述尿素耦合水解器主体体积的25％；

S2、将干尿素溶解为50％质量浓度的尿素溶液，并通过所述尿素溶液/除盐水入口加入至所述尿素耦合水解器主体内，并至少达到所述尿素耦合水解器主体体积的25％；除盐水和尿素溶液分时段分别加入至所述尿素耦合水解器主体内；

S3、通过所述蒸汽入口向所述换热器管束内通入蒸汽以加热，由所述入口蒸汽调节阀控制加热温度为140-190℃，压力为0.35-0.39MPa，以实现尿素的分解；

S4、产品气依次经过所述气液分离管、所述气液分离器以及所述耦合催化剂，以完全去除其中的液体成分，并将其中的中间产品催化生成NH₃；

S5、由所述步骤S4得到的完全除水转化后的含氨混合气自所述产物出口进入输送管道以供给至后续脱硝装置。

本发明采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：

1)产物出口处所增加的气液分离管以及气液分离器，可将产品气中水含量减少99％，从而大大降低其腐蚀性，以杜绝后续阀门仪表等的腐蚀事故；

2)产物出口处所特别设置的耦合催化剂，可将产品气中副产物HNCO、三聚氰酸、缩二脲、氨基甲酸铵等催化为NH₃，从而大大减少后续设备的腐蚀、堵塞等故障；

3)提高了反应转化率，从而降低了运行费用。

综上所述，本发明所提供的尿素耦合水解器具有较高的优越性。

附图说明

图1为本发明尿素耦合水解器的结构示意图；

其中，附图标记包括：蒸汽入口1、蒸汽出口2、换热器管束3、尿素耦合水解器主体4、产物出口5、气液分离器6、气液分离管7、耦合催化剂8、尿素溶液/除盐水入口9、人孔10、排污孔11、测液位孔12、测温孔13。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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的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。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种尿素耦合水解器，包括：水平设于所述尿素耦合水解器主体4内底端的换热器管束3、竖直设于所述尿素耦合水解器主体4尾部的出口管道、开设于所述出口管道顶端的产物出口5、设于所述出口管道内的气液分离器6、竖直设于所述气液分离器6下侧的气液分离管7、水平设于所述气液分离器6上侧的耦合催化剂8以及开设于所述尿素耦合水解器主体4侧壁中部偏上的尿素溶液/除盐水入口9；

其中，所述换热器管束3头部延伸至所述尿素耦合水解器主体4外，且延伸段与所述尿素耦合水解器主体4间密封；所述换热器管束3头部的上侧开设有蒸汽入口1，下侧开设有蒸汽出口2；所述气液分离管7的下端插入至液面下方，中间水平开设有供气体进入的切向入口，上端通过法兰与所述气液分离器6连接；所述耦合催化剂8通过网格栅固定于所述气液分离器6的上侧。

优选地，还包括：人孔10、若干排污孔11、若干测液位孔12以及若干测温孔13；

其中，所述人孔10以及测液位孔12开设于所述尿素耦合水解器主体4的顶端；所述排污孔11开设于所述尿素耦合水解器主体4的侧壁中部或/和底端；所述测温孔开设于所述尿素耦合水解器主体4的侧壁中部偏下。

优选地，所述蒸汽入口1处还设有入口蒸汽调节阀。

优选地，所述换热器管束3由316L不锈钢制成，其管束直径为18～32mm。

优选地，所述尿素耦合水解器主体4为卧式压力容器。

优选地，所述气液分离器6为由316L不锈钢制成的S状叶片，其叶片间距为10～40mm。

优选地，所述耦合催化剂8呈固态球状或蜂窝状，以质量百分比计包括：

TiO₂ 70～90％；

Al₂O₃以及V₂O₅ 10～30％。

实施例2

本实施例提供一种采用如实施例1所述尿素耦合水解器的尿素耦合水解方法，步骤包括：

S1、通过所述尿素溶液/除盐水入口9将除盐水加入至所述尿素耦合水解器主体4内，并至少达到所述尿素耦合水解器主体4体积的25％；

S2、将干尿素溶解为50％质量浓度的尿素溶液，并通过所述尿素溶液/除盐水入口9加入至所述尿素耦合水解器主体4内，并至少达到所述尿素耦合水解器主体4体积的25％；

S3、通过所述蒸汽入口1向所述换热器管束3内通入蒸汽以加热，由所述入口蒸汽调节阀控制加热温度为140-190℃，压力为0.35-0.39MPa，以实现尿素的分解；

S4、产品气依次经过所述气液分离管7、所述气液分离器6以及所述耦合催化剂8，以完全去除其中的液体成分，并将其中的中间产品催化生成NH₃；

S5、由所述步骤S4得到的完全除水转化后的含氨混合气自所述产物出口5进入输送管道以供给至后续脱硝装置。

本发明的尿素耦合水解器，在不增加压力和温度的前提下，通过在产品气出口位置增设气液分离器和耦合催化剂来提升尿素制氨的转化速率和转换效率，减少中间产物，节省能源的同时为广大用户降低运行费用。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。