尿素热解和水解的区别性报告.docxVIP

尿素热解和水解的区别性报告 背景 SCR技术中还原剂NH3的来源有3种：液氨（anhydrous Ammonia）、氨水（Aqueous Ammonia）和尿素（Urea）。由于液氨是危险化学品，随着国家对安全的日益重视，逐渐出台一系列相关的限制措施，使得电厂在用液氨时会在审批、工期、占地等诸多方面受到越来越多的制约，投运后通过环保验收的程序也较为繁琐；氨水也因为其运行成本居高不下而受到应用的局限。作为无危险的制氨原料，尿素具有与液氨相同的脱硝性能，是绿色肥料、无毒性，使用完全，因而没有法规限制，并且便于运输、储存和使用。目前在国内SCR脱硝采用尿素为还原剂已经成为一种趋势，并逐渐成为主流，尤其是在一些重点区域和离居民区较近的城市电厂，已有了越来越多的应用。 尿素热解和水解技术简述 尿素制氨工艺的原理是尿素水溶液在一定温度下发生分解，生成的气体中含二氧化碳、水蒸气和氨气。尿素制氨工艺包括尿素水解和尿素热解。尿素水解和尿素热解工艺由于温度压力条件不同，有着不同的化学过程。 2.1尿素水解制氨技术 作为应用于脱硝目的的水解技术在1999年开始运用在国外锅炉烟气脱硝工程, 目前这样的技术主要有AOD 法、U2A 法及SafeD eNOx 法三种。 在一定的温度条件下尿素能水解生成氨和二氧化碳。主要反应式:CO (NH2 ) 2 + H2O = 2NH3 + CO2 尿素水解制氨工艺： 用溶解液泵将约90℃ 溶解液送入尿素溶解槽, 颗粒状尿素经斗式提升机输送到尿素溶解槽,经搅拌后, 配制成浓度约40% ~ 50% (w t)的尿素溶液; 经搅拌溶解合格的尿素溶液, 温度约60℃, 利用溶解液泵打入尿素溶液槽储存, 用尿素溶液泵加压至表压2. 6 MPa 送至水解换热器, 先与水解器出来温度约200℃的残液换热, 温度升至185℃ 左右, 然后进入尿素水解器进行分解。尿素水解器的蒸汽加热方式分为直接加热和间接加热方式。 直接加热: 尿素水解器的操作压力为2.2MPa, 操作温度约200℃ , 水解器用隔板分为9个小室。采用绝对压力为2.45MPa 的蒸汽通入塔底直接加热, 蒸汽均匀分布到每个小室。在蒸汽加热和不断鼓泡、破裂的蒸汽、水流搅拌作用下,使呈S形流动的尿素溶液得到充分加热与混合,尿素分解为氨和二氧化碳。 间接加热: 尿素水解制氨U2A法将饱和蒸汽通过盘管方式进入水解反应器加热, 蒸汽与尿素溶液间不混合, 气液两相平衡体系的压力约为1.4~ 2.1 MPa, 温度约150℃ 。从水解反应器出来的低温饱和蒸汽, 用来预加热进入水解反应器前的尿素溶液。 水解器顶部出口温度约190℃、压力约2.0MPa的氨、二氧化碳、水蒸气混合气进入到缓冲罐减压到0.2MPa 左右, 作为电厂脱硝还原剂使用。 从水解器底部排出的温度约200℃ 、含1%左右氨和微量尿素的水解残液经水解换热器换热后,温度降至90℃ , 进入溶解液槽, 作尿素溶解液使用, 多余的水解残液送污水处理站(或直接抛洒在煤场)。 从气氨缓冲罐出来的NH3、CO2、H2O 等气态混合物, 与加热后的稀释风混合进入脱硝氨喷射系统, 氨与空气的混合物温度维持在175℃ 以上。 尿素水解工艺流程： 2.2尿素热解制氨技术 尿素在热环境下稳定, 加热至150~ 160℃将脱氨成缩二脲, 若迅速加热将完全分解为氨气和二氧化碳。主要反应式:CO (NH2 ) 2 + H2O = 2NH3 + CO2 尿素热解制氨工艺： 尿素粉末储存于储仓, 由称重给料机(或计量罐)输送到溶解罐里, 用除盐水将固体尿素溶解成50% 的尿素溶液(需要外部加热, 溶液温度保持在40℃ 以上), 通过尿素溶液混合泵输送到尿素溶液储罐; 尿素溶液经由给料泵、计量与分配装置、雾化喷嘴等进入绝热分解室, 稀释空气经加热后也进入分解室。雾化后的尿素液滴在绝热分解室内分解, 生成的分解产物为氨气和二氧化碳,分解产物经由氨喷射系统进入脱硝烟道。 热解室利用柴油作为热源, 来完全分解尿素。在所要求的温度下( 450℃ ~ 600℃ ) , 热解室提供了足够的停留时间以确保尿素到氨的100% 转化率。 热解室的容积是依据尿素分解所需的体积来确定。热空气将通过燃烧器控制装置以维持适当的尿素分解温度。尿素经过喷射器注入到热空气, 尿素的添加量是由SCR 反应器需氨量来决定的, 负荷跟踪性将适应锅炉负荷变化要求。系统在热解室出口处提供空气/氨气混合物。氨/空气混合物中的氨体积含量小于5%。 尿素热解工艺流程： 三、尿素水解和热解制氨技术比较 3．1尿素水解技术应用中容易发生的故障及应对策略 3.1.1腐蚀问题 尿素水解过程中会生成一些酸性物质(如氨基甲酸铵等) , 氨基甲酸铵会严重破坏不锈钢表面的氧化膜, 使系统的腐蚀速度加快,超过190