[实用新型]一种尿素水解制氨反应装置

说明书

本申请提供一种尿素水解制氨反应装置。该尿素水解制氨反应装置包括：反应器，用于为待水解的尿素溶液提供反应场所；加热组件，具有位于所述反应器内用以加热所述尿素溶液的加热部，所述加热部与所述尿素溶液相接触的界面具有波纹型曲面，所述波纹型曲面包括若干间隔设置的凸起部和若干间隔设置的凹陷部，所述凸起部和所述凹陷部顺次连接形成平滑的曲面；尿素溶液循环管路，其一端与所述反应器的尿素溶液循环出口连接，另一端与所述反应器的尿素溶液循环入口连接，在增加换热效率的同时减少尿素溶液中的杂质在加热组件表面结垢，降低了清洗和维护成本。

技术领域

本实用新型涉及烟气脱硝技术领域，具体涉及一种尿素水解制氨反应装置。

背景技术

燃煤电站的SCR技术原理是在300-400℃的温度条件下，以氨作为还原剂与氮氧化物发生催化还原反应，生成对环境无毒无害的氮气和水。因此，氨气的制备成为SCR脱硝中的一个重要环节，氨气的制备方法成为了本领域的关键研究内容。氨气制备方法主要有液氨法、氨水法以及尿素法。液氨为可燃且有毒，容易发生爆炸，使用超过40t，即可构成重大危险源；氨水法需要蒸发大量的水，能耗高，其储运和运输成本是最高的，且氨水中的金属离子会缩短催化剂寿命；尿素是一种稳定、无毒的固体颗粒，运输和储存不需要特殊要求，是制氨的理想方法，因此尿素分解制氨工艺越来越多地应用于烟气脱硝工程中。

尿素法分为尿素热解法和尿素水解法，尿素热解法能耗高，相对于尿素热解法，尿素水解过程所需热能为低品位的蒸汽，运行成本低，能量消耗小，经济性较高。尿素水解制氨反应器是尿素水解整个工艺中的核心设备，现在主要工艺技术中采用的是釜式反应器，如中国专利文献(CN201978740U)公开了一种尿素溶液水解制氨釜式反应器，主要由卧式长筒型反应釜以及设置在卧式长筒型反应釜内部的若干U型换热盘管、以及设置在卧式长筒型反应釜外壁上的产品气出口管和尿素溶液喷射进料口构成。卧式长筒型反应器内部投入尿素溶液，作为加热组件的U型换热盘管管束浸于尿素溶液中，管内走高温蒸汽，尿素溶液在U型换热盘管管束间受热水解出二氧化碳和氨气。在尿素水解制氨反应器中加热组件的加热效率直接影响尿素的水解效率，进而影响氨气的产生效率，目前在尿素水解制氨反应器中的加热组件大多使用表面平滑的直管换热管，由于其内外径没有变化，对于换热管壳程的尿素溶液和管程的水蒸气均没有扰动，导致管两侧换热系数低，特别是对于壳程的尿素溶液来说，基本处于静止状态，很大程度影响了总体换热效率。波纹换热管由于其表面具有波纹，相较于直管换热管增大了换热面积，且增加了对介质的扰动，因此能够提高换热效率，但是发明人发现，现有技术中的波纹管的波纹较密集，由多个波管段直接连接而成，相邻两个波管段之间相接的部分形成死区，将其用于尿素水解制氨反应器的加热组件的时候，尿素溶液中的杂质或副反应产物非常容易在波管段之间的死区内积蓄，增加清洗和维护成本，从而在解决传热问题的同时引入了加热组件外表面容易积垢的技术问题。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的用于尿毒水解制氨反应器的加热组件无法同时解决传热问题和外表面容易积垢问题的缺陷，从而提供一种新的尿素水解制氨反应装置。

一种尿素水解制氨反应装置，包括：

反应器，用于为待水解的尿素溶液提供反应场所；

加热组件，具有位于所述反应器内用以加热所述尿素溶液的加热部，所述加热部与所述尿素溶液相接触的界面具有波纹型曲面，所述波纹型曲面包括若干间隔设置的凸起部和若干间隔设置的凹陷部，所述凸起部和所述凹陷部顺次连接形成平滑的曲面；

尿素溶液循环管路，其一端与所述反应器的尿素溶液循环出口连接，另一端与所述反应器的尿素溶液循环入口连接。

进一步地，相邻凸起部的顶点之间的距离为3-10cm，相邻凹陷部的底点之间的距离为3-15cm。

进一步地，所述加热组件为U型，U型加热组件的敞口端位于所述反应器外部，闭口端位于所述反应器内部。