[实用新型]一种尿素水解制氨产品气防堵系统

说明书

本实用新型公开了一种尿素水解制氨产品气防堵系统，解决了现有的尿素水解制氨产品气伴热难度大，容易冷凝结晶，系统的腐蚀和堵管风险大的技术问题。本实用新型包括尿素水解反应器，所述尿素水解反应器上设置有出气管路，所述出气管路上连接氮气发生器和换热器，所述换热器位于所述尿素水解反应器和氮气发生器之间。本实用新型具有能降低产品气的回凝温度、有效降低系统腐蚀和堵塞风险等优点。

技术领域

本实用新型涉及水解制氨技术领域，具体涉及一种尿素水解制氨产品气防堵系统。

背景技术

目前火电厂烟气脱硝项目大部分采用选择性催化还原(SCR)脱硝工艺。SCR脱硝反应所需的还原剂为氨气，氨气可以通过液氨、氨水或尿素三种化学原料之一获取，目前大部分火电厂采用尿素水解制氨工艺制备脱硝用还原剂。

尿素水解反应的化学方程式如下：

尿素水解制氨工艺原理是一定浓度的尿素溶液在加热的情况下，水解生成氨基甲酸铵，氨基甲酸铵再进一步的分解生成氨气和二氧化碳。最终形成含水蒸汽、二氧化碳及氨的产品气，其中二氧化碳及氨为尿素反应的产物，而水蒸汽是来自于尿素溶液中未参与反应的水汽化。当使用50％浓度的尿素溶液时，产品气中的各项成分的体积占比是水蒸汽43.8％，二氧化碳18.7％，氨37.5％。

反应过程中产生的氨基甲酸铵中间体，是尿素水解制氨系统内的主要腐蚀性物质。由于尿素水解反应为可逆反应，其产品气在低温条件下会回凝产生氨基甲酸铵，腐蚀管道及部件，进一步失去水后形成尿素结晶，堵塞管道系统。

在气态条件下，根据反应平衡常数可以计算得到吉布斯函数小于0，即氨基甲酸铵的反应为自发的发生分解反应，也就是说NH₃和CO₂在气相条件难以生成氨基甲酸铵。

而当产品气中产生凝结水，NH₃和CO₂溶解在水中，即在液相条件下NH₃和CO₂会反应产生氨基甲酸铵，随着温度的降低，产生氨基甲酸铵的生成率升高。因此解决这个问题的关键在于让产品气中的水蒸汽不冷凝成水。

目前，为了使产品气中的水蒸汽不冷凝成水，需对产品气进行伴热。

尿素水解制氨反应器出口产品气管线压力为0.35～0.55MPa，在50wt％尿素溶液进料的情况下，其对应产品气的回凝温度为119.8～131.8℃，对应的产品气管道伴热温度要求为130℃以上，考虑到输送管道存在一定的温度损失，产品气输送管道的伴热温度要求控制在140℃～160℃。现行主要的伴热方式有蒸汽伴管伴热、蒸汽夹套管、电伴热等。无论采用何种方式伴热，因伴热温度较高，造成对伴热及保温施工的质量要求高。

而对于伴热温度达不到要求时，因回凝产生氨基甲酸铵，腐蚀管道及部件，对材质选型要求高，进一步失去水后形成尿素结晶，堵塞管道系统，整个产品气输送管线需设吹扫系统。

针对现有技术的不足，需要对尿素水解防堵技术进行进一步改进。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：现有的尿素水解制氨产品气伴热难度大，容易冷凝结晶，腐蚀和堵管风险大。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种尿素水解制氨产品气防堵系统，包括尿素水解反应器，所述尿素水解反应器上设置有出气管路，所述出气管路上连接氮气发生器和换热器，所述换热器位于所述尿素水解反应器和氮气发生器之间。

本实用新型通过在尿素水解反应器的出气管路上连接氮气发生器，通过向出气管路通入加热后的氮气与产品气进行混合，使得出气管路中的化学组分增加，降低了水份的体积分数，使产品气的回凝温度降低，从而使整个管道系统腐蚀、结晶堵塞的风险降低，也降低了热及保温施工的要求，提高了尿素水解制氨系统运行的可靠性及稳定性。