一种用于非均相尿素水解制氨装置的制作方法

1.本实用新型涉及烟气脱硝技术领域，尤其涉及一种用于非均相尿素水解制氨装置，属于大气污染控制技术领域。


背景技术：

2.选择性催化还原(scr)脱硝技术因效率较高，在国内外得到广泛应用。scr脱硝技术常用的还原剂有液氨、氨水和尿素。液氨和氨水属于危险化学品，对运输、接卸都存在较大安全隐患，若发生泄漏将会对电厂的安全生产、周围居民及生态环境产生影响。而尿素是一种无毒性无害处的化学制品，它具有良好的性能指标和操作控制安全性，其化学性质稳定不会突然地发生爆炸，完全没有危险性。燃煤电厂将脱硝还原剂由液氨升级为尿素是势在必行的。尿素催化水解制氨技术具有反应温度低、反应速度快、响应时间短等优点已被广泛应用。但尿素催化水解制氨技术目前普遍采用液体酸或碱作催化剂，反应体系处于均相催化的状态，需要定期投放均相催化剂，反应完成后均相催化剂不易回收利用，存在运行成本高、对设备腐蚀性强等问题。
3.尿素非均相催化水解制氨技术以其固液易分离，运行费用低等优点，有望成为一种很有前景的尿素催化水解制氨技术。非均相水解制氨反应器是制氨工艺中的关键装置。


技术实现要素：

4.为解决上述问题，本实用新型公开了一种用于非均相尿素水解制氨装置，制氨装置中设置反应笼，将催化剂放入反应笼中，方便催化剂的回收，将其用于scr脱硝系统的尿素水解制氨中，可有效提高催化效率并预防催化剂磨损；且该装置结构合理，生产和操作方法简单，不需要特别维护和监测催化剂用量。
5.为达到以上目的，本实用新型技术方案如下：
6.一种用于非均相尿素水解制氨装置，包括尿素水解反应器以及放置于其内部的催化反应单元；所述催化反应单元为装有催化剂颗粒的反应笼。将催化剂装入反应笼中，使得催化剂的回收非常方便。
7.前述用于非均相尿素水解制氨装置，还包括隔离器，所述隔离器设在尿素水解反应器内、催化反应单元和盘管的上方。
8.前述用于非均相尿素水解制氨装置，所述反应笼材质为防腐性不锈钢。由于反应溶液为碱性，采用防腐性材料为佳。
9.前述用于非均相尿素水解制氨装置，所述每个反应笼可容纳催化剂颗粒10～200粒。反应笼数量由尿素水解反应器容量、反应笼大小和催化反应活性共同决定。
10.前述用于非均相尿素水解制氨装置，所述反应笼形状为圆球形或椭圆球形。
11.前述用于非均相尿素水解制氨装置，所述尿素水解反应器设有蒸汽口、产品气出口、进料口、出料口、疏水口和盘管；所述盘管位于尿素水解反应器内下部；所述蒸汽口与盘管入口相连；所述疏水口与盘管出口相连；所述产品气出口设在尿素水解反应器顶部；所述
进料口设在尿素水解反应器顶部；所述出料口设在尿素水解反应器底部。
12.前述用于非均相尿素水解制氨装置，所述出料口配有盖ⅰ。
13.前述用于非均相尿素水解制氨装置，所述盖ⅰ的内侧面为防腐性不锈钢网。
14.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
15.本实用新型公开了一种用于非均相尿素水解制氨装置，在水解反应器中设置反应笼，可解决催化剂易堆积(反应物与催化剂的接触面积减少)造成反应效率低从而影响系统响应时间，催化剂在反应过程中易磨损产生小颗粒造成浪费，在废液排出过程中催化剂易随废液排出等问题，从而有效提高催化效率并预防催化剂磨损；在反应器中设置隔离器，可解决固体催化剂在催化水解制氨反应过程中随产品气波动至液体上部，造成反应效率低下的问题，从而有效充分利用固体催化剂；该装置结构合理，生产和操作方法简单，不需要特别维护和监测催化剂用量，降低了生产成本。
附图说明
16.图1为用于非均相尿素水解制氨装置结构示意图；
17.图2为催化反应单元结构示意图；
18.图3为尿素水解反应器出料口配用盖ⅰ示意图；
19.图4为隔离器结构示意图；
20.其中：a-尿素水解反应器；b-催化反应单元；c-催化剂颗粒；d-隔离器；e-盖ⅰ的内侧面；1-反应笼；2-蒸汽口；3-产品气出口；4-进料口；5-出料口；6-疏水口；7-盘管；8-盖ⅰ。
具体实施方式
21.本实用新型的实施例1：如图1所示，一种用于非均相尿素水解制氨装置，包括尿素水解反应器a以及放置于其内部的催化反应单元b；所述催化反应单元b为装有催化剂颗粒c的反应笼1。
22.实施例2：如图1所示，一种用于非均相尿素水解制氨装置，包括尿素水解反应器a以及放置于其内部的催化反应单元b，还包括隔离器d；所述催化反应单元b为装有催化剂颗粒c的反应笼1；所述隔离器d设在尿素水解反应器a内、催化反应单元b和盘管7的上方；所述反应笼1材质为防腐性不锈钢；所述每个反应笼1可容纳催化剂颗粒c10粒；所述反应笼1形状为圆球形；所述尿素水解反应器a设有蒸汽口2、产品气出口3、进料口4、出料口5、疏水口6和盘管7；所述盘管7位于尿素水解反应器a内下部；所述蒸汽口2与盘管7入口相连；所述疏水口6与盘管7出口相连，蒸汽由蒸汽口2进入盘管7加热，从疏水口6离开；所述产品气出口3设在尿素水解反应器a顶部，用于排出水解产物；所述进料口4设在尿素水解反应器a顶部；所述出料口5设在尿素水解反应器a底部，反应笼1从进料口4投入，出料口5排出；所述出料口5配有盖ⅰ8；所述盖ⅰ8的内侧面e为防腐性不锈钢网。
23.实施例3：如图1所示，一种用于非均相尿素水解制氨装置，包括尿素水解反应器a以及放置于其内部的催化反应单元b；所述催化反应单元b为装有催化剂颗粒c的反应笼1；所述尿素水解反应器a设有蒸汽口2、产品气出口3、进料口4、出料口5、疏水口6和盘管7；所述盘管7位于尿素水解反应器a内下部；所述蒸汽口2与盘管7入口相连；所述疏水口6与盘管7出口相连，蒸汽由蒸汽口2进入盘管7加热，从疏水口6离开；所述产品气出口3设在尿素水
解反应器a顶部，用于排出水解产物；所述进料口4设在尿素水解反应器a顶部；所述出料口5设在尿素水解反应器a底部，反应笼1从进料口4投入，出料口5排出；所述出料口5配有盖ⅰ8；所述盖ⅰ8的内侧面e为防腐性不锈钢网。
24.实施例4：如图1所示，一种用于非均相尿素水解制氨装置，包括尿素水解反应器a以及放置于其内部的催化反应单元b，还包括隔离器d；所述催化反应单元b为装有催化剂颗粒c的反应笼1；所述隔离器d设在尿素水解反应器a内、催化反应单元b和盘管7的上方；所述反应笼1材质为防腐性不锈钢；所述每个反应笼1可容纳催化剂颗粒c 200粒；所述反应笼1形状为椭圆球形。
25.实施例5：如图1所示，一种用于非均相尿素水解制氨装置，包括尿素水解反应器a以及放置于其内部的催化反应单元b，还包括隔离器d；所述催化反应单元b为装有催化剂颗粒c的反应笼1；所述隔离器d设在尿素水解反应器a内、催化反应单元b和盘管7的上方；所述反应笼1形状为圆球形。
26.实施例6：如图1所示，一种用于非均相尿素水解制氨装置，包括尿素水解反应器a以及放置于其内部的催化反应单元b；所述催化反应单元b为装有催化剂颗粒c的反应笼1；所述每个反应笼1可容纳催化剂颗粒c 120粒；所述尿素水解反应器a设有蒸汽口2、产品气出口3、进料口4、出料口5、疏水口6和盘管7；所述盘管7位于尿素水解反应器a内下部；所述蒸汽口2与盘管7入口相连；所述疏水口6与盘管7出口相连，蒸汽由蒸汽口2进入盘管7加热，从疏水口6离开；所述产品气出口3设在尿素水解反应器a顶部，用于排出水解产物；所述进料口4设在尿素水解反应器a顶部；所述出料口5设在尿素水解反应器a底部，反应笼1从进料口4投入，出料口5排出；所述出料口5配有盖ⅰ8。
27.以实施例2为例说明本实用新型的工作原理：
28.将催化剂颗粒c放入防腐性不锈钢制成的圆球形反应笼1中构成催化反应单元b，将催化反应单元b置于尿素水解反应器a中，催化反应单元b和盘管7的上方设有隔离器d，往水解反应器a中泵入尿素溶液，尿素溶液液面保持在隔离器d下方；蒸汽从蒸汽口2进入盘管7加热，经疏水口6离开盘管7；尿素溶液发生水解反应，产生氨气，从产品气出口3离开尿素水解反应器a；非负载型催化剂使用2～5年失活后，将催化反应单元b从出料口5排出；出料口5配有盖ⅰ8，盖ⅰ8的内侧面e为防腐性不锈钢网，防止反应笼1和催化剂颗粒c外漏。

技术特征：
1.一种用于非均相尿素水解制氨装置，其特征在于：包括尿素水解反应器a以及放置于其内部的催化反应单元b；所述催化反应单元b为装有催化剂颗粒c的反应笼(1)；还包括隔离器d，所述隔离器d设在尿素水解反应器a内、催化反应单元b和盘管(7)的上方；所述尿素水解反应器a设有蒸汽口(2)、产品气出口(3)、进料口(4)、出料口(5)、疏水口(6)和盘管(7)；所述盘管(7)位于尿素水解反应器a内下部；所述蒸汽口(2)与盘管(7)入口相连；所述疏水口(6)与盘管(7)出口相连。2.根据权利要求1所述用于非均相尿素水解制氨装置，其特征在于：所述反应笼(1)材质为防腐性不锈钢。3.根据权利要求1所述用于非均相尿素水解制氨装置，其特征在于：所述每个反应笼(1)可容纳催化剂颗粒c10～200粒。4.根据权利要求1所述用于非均相尿素水解制氨装置，其特征在于：所述反应笼(1)形状为圆球形或椭圆球形。5.根据权利要求1所述用于非均相尿素水解制氨装置，其特征在于：所述产品气出口(3)设在尿素水解反应器a顶部；所述进料口(4)设在尿素水解反应器a顶部；所述出料口(5)设在尿素水解反应器a底部。6.根据权利要求5所述用于非均相尿素水解制氨装置，其特征在于：所述出料口(5)配有盖ⅰ(8)。7.根据权利要求6所述用于非均相尿素水解制氨装置，其特征在于：所述盖ⅰ(8)的内侧面e为防腐性不锈钢网。

技术总结
本实用新型公开了一种用于非均相尿素水解制氨装置，包括尿素水解反应器A以及放置于其内部的催化反应单元B；所述催化反应单元B为装有催化剂颗粒C的反应笼1。本实用新型用于SCR脱硝系统的尿素水解制氨中，在水解反应器中设置反应笼，解决催化剂易堆积使反应物与其接触面积减少造成反应效率低、磨损产生小颗粒造成浪费、易随废液排出等问题；在反应器中设置隔离器，解决固体催化剂在催化水解制氨反应过程中随产品气波动至液体上部，造成反应效率低下的问题；其结构合理，生产和操作方法简单，不需要特别维护和监测催化剂用量，降低了生产成本。成本。成本。


技术研发人员：胡小夫 张锡乾 汪洋 王凯亮
受保护的技术使用者：中国华电科工集团有限公司
技术研发日：2021.03.02
技术公布日：2022/5/25