一种高温高压尿素水解机构的制作方法

1.本实用新型涉及环保领域，尤其涉及一种高温高压尿素水解机构。


背景技术：

2.尿素水解能够产生氨，是现代化工制氨提氨过程中非常重要的制取手段，早期的电厂尿素水解制氨都是使用液氨来完成，但是由于其具有腐蚀性并且容易挥发，导致化学事故发生率相当高，而现在大多使用氨水来完成制氨，尿素水解制氨工艺流程基本都是将50％质量浓度的尿素溶液由尿素溶液输送泵输送到水解制氨反应器中，在合适的温度与压力下，尿素溶液分解成包括氨气、二氧化碳和水蒸气的气体产物；但是目前的尿素水解设施的构造和功能性都很单一，缺乏有效的保护措施和方法，使得设备以及管路中的压力得不到有效控制，同时，也缺乏对于水解制氨反应器的监管力，也无法避免尿素溶液间歇性处于低温状态下产生的反应不良，工作状态压力的不稳定性极易导致尿素水解反应不彻底，使得尿素水解反应的质量不高，除此之外，在水解气体产物输出的时候，由于受到压差的影响，泄压的过程中操作不当，也会造成安全隐患，缺乏泄压过程中的条理性；综上所述，需要一套健全的尿素水解机构和模式，来解决和规避上述实际生产过程中遇到的问题，使得尿素水解的制氨制备的质量得到有效提升，整体运行更加恒稳流畅、安全可靠。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供了一种采用50％除盐水和50％的尿素溶液在水解器中进行反应，进而降低设备里的压力，防止超压，实现液位监控的双控机制，提高液位检测的准确性，并且利用蒸汽对设备进行升温，使得尿素溶液变为正向反应，避免温度降低对尿素溶液产生的不良反应，利用气液分离设备使得尿素水解生成氨气、二氧化碳、水蒸汽的混合气体，以备后续提取，此外，配备多个阀门来对设备依次进行气相泄压、液相泄压，以便安全阀的开启，保证混合气体的输出，从而降低压力管控不当所带来的风险，让尿素水解制氨反应达到正常工作状态下的压力恒稳，整体运行更加安全可靠的高温高压尿素水解机构。
4.本实用新型的技术方案为：一种高温高压尿素水解机构，其特征在于：由尿素溶液注入管、调节阀、除盐水注入管、水解反应器、换热装置、气液分离器、水解气体输出管、气相减压排放管、气相减压阀、液相减压排放管、液相减压阀和安全阀组成，所述尿素溶液注入管、除盐水注入管全部位于水解反应器的一侧，所述尿素溶液注入管、除盐水注入管均与水解反应器为固定连接，所述调节阀位于尿素溶液注入管的中部，所述调节阀与尿素溶液注入管为固定连接，所述水解反应器上还设有第一液位计和第二液位计，所述第一液位计、第二液位计水平平行位于水解反应器的同一侧，所述第一液位计、第二液位计均与水解反应器为固定连接，所述换热装置位于水解反应器的一侧，所述换热装置与水解反应器为固定连接，所述换热装置上还设有蒸汽注入管和冷凝水输出管，所述蒸汽注入管位于换热装置的一侧，所述蒸汽注入管与换热装置为固定连接，所述冷凝水输出管位于换热装置的一侧，所述冷凝水输出管与换热装置为固定连接，所述气液分离器位于水解反应器的上部，所述
气液分离器与水解反应器为固定连接，所述水解气体输出管位于气液分离器的下一级，所述水解气体输出管的一端与气液分离器为固定连接，所述气相减压排放管位于水解气体输出管的一侧，所述气相减压排放管与水解气体输出管为固定连接，所述气相减压阀位于气相减压排放管的中部，所述气相减压阀与气相减压排放管为固定连接，所述液相减压排放管位于水解反应器的底部位置处，所述液相减压排放管与水解反应器为固定连接，所述液相减压阀位于液相减压排放管的中部，所述液相减压阀与液相减压排放管为固定连接，所述安全阀位于水解气体输出管的中部，所述安全阀与水解气体输出管为固定连接。
5.进一步，所述除盐水注入管、蒸汽注入管、冷凝水输出管均为带有旋拧式球形阀门的不锈钢管道。
6.进一步，所述第一液位计为导波雷达液位计。
7.进一步，所述第二液位计为高频雷达液位计。
8.进一步，所述换热装置为u型管换热器。
9.进一步，所述气相减压阀、液相减压阀均为旋拧式球形泄压阀。
10.本实用新型的有益效果在于：该高温高压尿素水解机构采用50％除盐水和50％的尿素溶液在水解器中进行反应，进而降低设备里的压力，防止超压，实现液位监控的双控机制，提高液位检测的准确性，并且利用蒸汽对设备进行升温，使得尿素溶液变为正向反应，避免温度降低对尿素溶液产生的不良反应，利用气液分离设备使得尿素水解生成氨气、二氧化碳、水蒸汽的混合气体，以备后续提取，此外，配备多个阀门来对设备依次进行气相泄压、液相泄压，以便安全阀的开启，保证混合气体的输出，从而降低压力管控不当所带来的风险，让尿素水解制氨反应达到正常工作状态下的压力恒稳，整体运行更加安全可靠。
附图说明
11.图1为本实用新型的主视图。
12.图2为本实用新型的介质传导流程走向图。
13.其中：1、尿素溶液注入管
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2、调节阀
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3、除盐水注入管
14.4、水解反应器
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5、第一液位计
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6、第二液位计
15.7、换热装置
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8、蒸汽注入管
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9、冷凝水输出管
16.10、气液分离器
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11、水解气体输出管
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12、气相减压排放管
17.13、气相减压阀
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14、液相减压排放管
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15、液相减压阀
18.16、安全阀
具体实施方式
19.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做出简要说明。
20.如图1、图2所示一种高温高压尿素水解机构，其特征在于：由尿素溶液注入管1、调节阀2、除盐水注入管3、水解反应器4、换热装置7、气液分离器10、水解气体输出管11、气相减压排放管12、气相减压阀13、液相减压排放管14、液相减压阀15和安全阀16组成，所述尿素溶液注入管1、除盐水注入管3全部位于水解反应器4的一侧，所述尿素溶液注入管1、除盐水注入管3均与水解反应器4为固定连接，所述调节阀2位于尿素溶液注入管1的中部，所述调节阀2与尿素溶液注入管1为固定连接，所述水解反应器4上还设有第一液位计5和第二液
位计6，所述第一液位计5、第二液位计6水平平行位于水解反应器4的同一侧，所述第一液位计5、第二液位计6均与水解反应器4为固定连接，所述换热装置7位于水解反应器4的一侧，所述换热装置7与水解反应器4为固定连接，所述换热装置7上还设有蒸汽注入管8和冷凝水输出管9，所述蒸汽注入管8位于换热装置7的一侧，所述蒸汽注入管8与换热装置7为固定连接，所述冷凝水输出管9位于换热装置7的一侧，所述冷凝水输出管9与换热装置7为固定连接，所述气液分离器10位于水解反应器4的上部，所述气液分离器10与水解反应器4为固定连接，所述水解气体输出管11位于气液分离器10的下一级，所述水解气体输出管11的一端与气液分离器10为固定连接，所述气相减压排放管12位于水解气体输出管11的一侧，所述气相减压排放管12与水解气体输出管11为固定连接，所述气相减压阀13位于气相减压排放管12的中部，所述气相减压阀13与气相减压排放管12为固定连接，所述液相减压排放管14位于水解反应器4的底部位置处，所述液相减压排放管14与水解反应器4为固定连接，所述液相减压阀15位于液相减压排放管14的中部，所述液相减压阀15与液相减压排放管14为固定连接，所述安全阀16位于水解气体输出管11的中部，所述安全阀16与水解气体输出管11为固定连接。所述除盐水注入管3、蒸汽注入管8、冷凝水输出管9均为带有旋拧式球形阀门的不锈钢管道。所述第一液位计5为导波雷达液位计。所述第二液位计6为高频雷达液位计。所述换热装置7为u型管换热器。所述气相减压阀13、液相减压阀15均为旋拧式球形泄压阀。
21.工作方式：该高温高压尿素水解机构用于从尿素溶液中提取氨气，整体主要是由尿素溶液注入管1、调节阀2、除盐水注入管3、水解反应器4、换热装置7、气液分离器10、水解气体输出管11、气相减压排放管12、气相减压阀13、液相减压排放管14、液相减压阀15和安全阀16组成，在使用的时候，整套设的工作压力的区间为0.3mpa～0.6mpa，工作温度的区间为130℃～160℃，分为如下步骤完成氨气的提取：
22.步骤一、除盐水注入：先注入除盐水至水解反应器4中，容积为正常液位容积的50％，随着除盐水的注入，在水解反应的时候，可以降低设备里的压力，防止设备超压，该除盐水注入管3采用带有旋拧式球形阀门的不锈钢管道，操作人员可以控制除盐水注入的开启和关闭。
23.步骤二、尿素溶液注入：再注入50％尿素溶液至正常液位，水解反应器4中初始启动的溶液不得超过30％尿素浓度，在尿素溶液注入管1上装有的调节阀2用于控制水解反应器4中的液位，在水解反应器4的同一侧位置处装有第一液位计5和第二液位计6，该第一液位计5和第二液位计6呈水平平行分布状态，都是用于混合溶液的液位监测，其中，第一液位计5采用导波雷达液位计，而第二液位计6则是采用高频雷达液位计，分别具备不同的物理监测功能，当其中一个液位计无法正常运转时，而另一个液位计还能继续使用，从而保证液位监测的准确性。
24.步骤三、蒸汽注入换热反应：当加热程序启动时，50％尿素溶液与50％除盐水混合后的溶液在水解反应器4中进行反应，尿素溶液首先被加热至刚好低于尿素反应温度，在换热装置7上还装有蒸汽注入管8和冷凝水输出管9，接着，继续加入热蒸汽，该换热装置7采用u型管换热器，其管束可以自由伸缩，不会因介质温差而产生温差应力，同时节约了能耗，当热蒸汽进入水解反应器4中后，进而给尿素混合溶液进行反应，使得水解反应器4内部的反应进程变为正向水解，当水解反应器4内部温度降低时，就会产生副反应，影响水解反应的效果和质量，而蒸汽则是沿着冷凝水输出管9输出，该蒸汽注入管8、冷凝水输出管9全部采
用带有旋拧式球形阀门的不锈钢管道，能够方便操作人员进行蒸汽输入以及冷凝水输出的开启和关闭，50％尿素溶液与50％除盐水混合后的溶液经过水解后生成二氧化碳、水蒸气和氨气。
25.步骤四、气液分离：通过水解反应器4装有的气液分离器10实现气体与液体的分离，让液体部分回落在水解反应器4的内部，而水解后生成的二氧化碳、水蒸气和氨气的混合气体则沿着气液分离器10顶端的水解气体输出管11输送出去。
26.安全措施：在对水解后生成的二氧化碳、水蒸气和氨气的混合气体进行输出的时候，由于气体温度较高，在设备和管路中会有气压产生，并且如果蒸汽通入量过大时，会造成水解反应器4超压，这时，则需要先利用水解气体输出管11一侧装有的气相减压排放管12来进行气相减压，通过打开气相减压排放管12上装有的气相减压阀13，来对经过气液分离器10输出的混合气体进行一部分释放，来缓解系统的压力；如果水解反应器4压力进一步上升，则打开水解反应器4上装有的液相减压排放管14上的液相减压阀15，来对水解反应器4中所产生的液体进行释放，进而实现液相减压，最后打开安全阀16，进行安全放散。
27.首次启动设备时，在准备喷氨状态中的水解反应器4的温度将会更高，随着尿素水解温度将下降，当温度降低时，尿素水解制氨的速率也会降低，根据相平衡，在同等压力下，氨在尿素溶液中的溶解度随温度降低而增加；当处于水解反应器4置于喷氨状态时，水解反应器4顶部的气体压力开始减小，此时在蒸汽注入管8中加入更多的蒸汽，使温度上升；随着水解反应器4内部的蒸汽换热管周围温度的上升，氨气从溶液中蒸发并补充水解反应器4中被释放的气体；随着溶液的温度的上升，溶解的氨被释放，并且尿素开始转换以取代被蒸发的氨，故水解反应器4正常工作状态下压力是处于基本恒稳的状态。
28.整套设施的结构思路清晰、使用简单方便，采用50％除盐水和50％的尿素溶液在水解器中进行反应，进而降低设备里的压力，防止超压，实现液位监控的双控机制，提高液位检测的准确性，并且利用蒸汽对设备进行升温，使得尿素溶液变为正向反应，避免温度降低对尿素溶液产生的不良反应，利用气液分离设备使得尿素水解生成氨气、二氧化碳、水蒸汽的混合气体，以备后续提取，此外，配备多个阀门来对设备依次进行气相泄压、液相泄压，以便安全阀的开启，保证混合气体的输出，从而降低压力管控不当所带来的风险，让尿素水解制氨反应达到正常工作状态下的压力恒稳，整体运行更加安全可靠。
29.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“顶部”、“底部”、“端部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
30.以上对本实用新型的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。

技术特征：
1.一种高温高压尿素水解机构，其特征在于：由尿素溶液注入管、调节阀、除盐水注入管、水解反应器、换热装置、气液分离器、水解气体输出管、气相减压排放管、气相减压阀、液相减压排放管、液相减压阀和安全阀组成，所述尿素溶液注入管、除盐水注入管全部位于水解反应器的一侧，所述尿素溶液注入管、除盐水注入管均与水解反应器为固定连接，所述调节阀位于尿素溶液注入管的中部，所述调节阀与尿素溶液注入管为固定连接，所述水解反应器上还设有第一液位计和第二液位计，所述第一液位计、第二液位计水平平行位于水解反应器的同一侧，所述第一液位计、第二液位计均与水解反应器为固定连接，所述换热装置位于水解反应器的一侧，所述换热装置与水解反应器为固定连接，所述换热装置上还设有蒸汽注入管和冷凝水输出管，所述蒸汽注入管位于换热装置的一侧，所述蒸汽注入管与换热装置为固定连接，所述冷凝水输出管位于换热装置的一侧，所述冷凝水输出管与换热装置为固定连接，所述气液分离器位于水解反应器的上部，所述气液分离器与水解反应器为固定连接，所述水解气体输出管位于气液分离器的下一级，所述水解气体输出管的一端与气液分离器为固定连接，所述气相减压排放管位于水解气体输出管的一侧，所述气相减压排放管与水解气体输出管为固定连接，所述气相减压阀位于气相减压排放管的中部，所述气相减压阀与气相减压排放管为固定连接，所述液相减压排放管位于水解反应器的底部位置处，所述液相减压排放管与水解反应器为固定连接，所述液相减压阀位于液相减压排放管的中部，所述液相减压阀与液相减压排放管为固定连接，所述安全阀位于水解气体输出管的中部，所述安全阀与水解气体输出管为固定连接。2.根据权利要求1所述一种高温高压尿素水解机构，其特征在于：所述除盐水注入管、蒸汽注入管、冷凝水输出管均为带有旋拧式球形阀门的不锈钢管道。3.根据权利要求1所述一种高温高压尿素水解机构，其特征在于：所述第一液位计为导波雷达液位计。4.根据权利要求1所述一种高温高压尿素水解机构，其特征在于：所述第二液位计为高频雷达液位计。5.根据权利要求1所述一种高温高压尿素水解机构，其特征在于：所述换热装置为u型管换热器。6.根据权利要求1所述一种高温高压尿素水解机构，其特征在于：所述气相减压阀、液相减压阀均为旋拧式球形泄压阀。

技术总结
本实用新型的目的是提供一种高温高压尿素水解机构，其特征在于：由尿素溶液注入管、调节阀、除盐水注入管、水解反应器、换热装置、气液分离器、水解气体输出管、气相减压排放管、气相减压阀、液相减压排放管、液相减压阀和安全阀组成，水解反应器同一侧设有第一液位计和第二液位计；整体采用50％除盐水和50％的尿素溶液在水解器中进行反应，实现液位监控的双控机制，提高液位检测的准确性，并且利用蒸汽对设备进行升温，避免温度降低对尿素溶液产生的不良反应，配备多个阀门来对设备依次进行气相泄压、液相泄压，以便安全阀的开启，从而降低压力管控不当所带来的风险，让尿素水解制氨反应压力趋于恒稳，整体运行更加安全可靠。整体运行更加安全可靠。整体运行更加安全可靠。


技术研发人员：李永胜 刘玉鹏 荀浩亮 王长伟
受保护的技术使用者：天津奥利达环保设备有限公司
技术研发日：2021.09.16
技术公布日：2022/5/25