基本反應(yīng)原理
尿素(化學(xué)式:(CO(NH_2)_2))與水((H_2O))反應(yīng),生成氨氣((NH_3))和二氧化碳((CO_2))。在反應(yīng)過程中,水分子中的一個氫原子((H))與尿素分子中的一個氨基((NH_2))基團發(fā)生取代反應(yīng),形成氨和尿基((OC(NH_2)_2))中的一個羥基((OH)),這是一個可逆反應(yīng),可以在適當?shù)臈l件下向前或向后進行1。
反應(yīng)步驟
尿素在預(yù)熱器中被加熱到一定溫度(如121℃),然后泵入水解反應(yīng)器。在反應(yīng)器中,尿素與水或催化劑在特定的溫度和壓力下(如130 - 180℃和0.17 - 0.2MPa)進行反應(yīng),反應(yīng)生成中間產(chǎn)物氨基甲酸((NH_2COONH_4)),然后進一步分解,生成氨氣和二氧化碳。該反應(yīng)通常需要加熱或使用催化劑(如性物質(zhì)氫氧化鈉(NaOH)或氫氧化鉀(KOH),它們能夠提供氫氧根離子(OH^-),促使水的離解,從而加速水解反應(yīng)的進行)來提高反應(yīng)速率,因為尿素水解反應(yīng)是一個緩慢的過程
脫硝領(lǐng)域
在電廠脫硝工程中,尿素水解制氨系統(tǒng)解決了液氨的裝卸、運輸、儲存等問題。尿素溶液在水解反應(yīng)器中水解產(chǎn)生(NH_3)、(H_2O)和(CO_2),產(chǎn)品氣隨后進入氨空氣混合器后噴入煙道用作煙氣脫硝的還原劑,水解器制氨備案隨制隨用,無需儲存, 解決了電廠脫硝工程還原劑制備系統(tǒng)的安全隱患問題2。
合成尿素生產(chǎn)中的廢液處理
尿素溶液儲罐儲存尿素溶液,設(shè)置數(shù)量可能為兩只(滿足一定天數(shù)如5天的系統(tǒng)用量,濃度為40 - 60%尿素溶液),采用SS304不銹鋼制造,為立式平底結(jié)構(gòu),裝有液面、溫度顯示儀、人孔、梯子、通風孔及蒸汽加熱裝置等,罐體外實施保溫,設(shè)置尿素溶液伴熱管道系統(tǒng),基礎(chǔ)為混凝土結(jié)構(gòu),露天放置時四周加有隔離防護欄并考慮多種現(xiàn)場情況變量4。
尿素溶液輸送泵為不銹鋼本體、碳化硅機械密封的離心泵,設(shè)兩臺泵一運一備,并列布置,用于將尿素溶液從儲罐輸送到水解反應(yīng)器4。
尿素溶液(濃度約40 - 60%)被輸送到尿素水解反應(yīng)器內(nèi),飽和蒸汽通過盤管的方式進入水解反應(yīng)器(飽和蒸汽不與尿素溶液混合,通過盤管回流),水解反應(yīng)器內(nèi)的尿素溶液濃度可達到40 - 60%,氣液兩相平衡體系的壓力約為0.48 - 0.6MPa,溫度約為136 - 160℃4。
水解反應(yīng)器材質(zhì)采用316L不銹鋼,不需要額外添加壓縮空氣等防腐措施即滿足使用需求,使用壽命不少于30年,采用撬裝模塊化供貨,撬裝模塊集成與水解器本體相連的所有閥門、管道、儀表及電伴熱控制系統(tǒng)等。水解器模塊上所有尿素溶液和氨氣管線均設(shè)置電伴熱系統(tǒng),其電伴熱系統(tǒng)集中顯示在電伴熱控制柜上顯示,水解器撬裝模塊上還集成氨氣管道自動清洗吹掃裝置,水解器壓力、液位測點設(shè)置冗余4。
2臺爐設(shè)置2臺水解反應(yīng)器,一用一備,水解反應(yīng)器布置在尿素車間,單臺水解反應(yīng)器設(shè)備出力滿足兩臺爐BMCR負荷下設(shè)計入口NOx濃度時 氨耗量,并且尿素溶液供應(yīng)及尿素水解反應(yīng)器的制氨能力有10%的裕量,保證機組在任何工況下尿素水解反應(yīng)器能滿足脫硝反應(yīng),不影響脫硝效率
在合成尿素的生產(chǎn)過程中,從解吸器排出的廢液仍含有尿素。通過水解塔在一定條件下(如1.7MPa和200℃),經(jīng)過充分的停留時間,使廢液中的尿素被蒸汽水解成氨和二氧化碳,從而實現(xiàn)廢液的凈化和資源的回收3。、、
尿素溶液儲存和輸送系統(tǒng)
尿素水解系統(tǒng)核心 - 尿素水解反應(yīng)器模塊