一种捕集尿素催化水解生成气中CO2的装置的制作方法

本发明涉及烟气脱硝技术领域，特别涉及一种捕集尿素催化水解生成气中co2的水解装置。

背景技术：

氨气被广泛用作脱硝技术中的还原剂，其还原效果好，能使氮氧化物生成对大气无害的氮气和水。目前氨气的来源主要有氨水、液氨和尿素热解、尿素水解法制氨。在尿素催化水解过程中，尿素和水在催化剂的作用下，反应分解生成氨气的同时，也会生成温室气体二氧化碳（质量分数约为56.4%）。现有的关于尿素催化水解制氨的反应器大多均是利用尿素在高温条件下发生水解，而对于反应产生的二氧化碳，将被直接释放到大气中，该类尿素催化水解技术，最终将会加剧地球的温室效应，严重影响着地球生物的生存条件。

现有的关于尿素催化水解的技术大多都是将尿素催化水解产生的氨气、二氧化碳一并导入氨/空混合器，忽视了温室气体二氧化碳排放的问题。目前仅有一项专利《一种尿素水解装置》（cn201721409368.9）涉及到此问题的解决，但该技术存在以下缺点：所述的水解装置结构较为复杂，而且该技术以氢氧化钙固体为吸收剂，使其与二氧化碳反应，生成碳酸钙，从而吸收水解生成气中的二氧化碳，但此技术存在吸收效率较低，并且不利于二氧化碳再生的问题。

技术实现要素：

为克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种可有效捕集尿素催化水解生成气中co2的水解装置，该装置使得吸收剂醇胺溶液与含有co2的混合气逆流接触，从而实现co2的捕集。

为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种捕集尿素催化水解生成气中co2的装置，包括反应器本体、设置在反应器本体内的换热管、设置反应器本体上部的气体收集器，所述气体收集器内从底部往上一次设置除雾器、隔板、气体分布器、喷淋器、气体出气口，所述喷淋器连接进液管道，所述隔板与出液管道连接，所述出液连接饱和液贮存槽和进液管道。在催化剂、加热的作用下，尿素溶液于130℃~160℃、0.4mpa~0.6mpa的条件下水解生成nh3、co2，生成气将携带着水蒸汽一并上升到水解反应器的上部，进入气体收集器，混合气经过气体收集器中的除雾器之后，水蒸汽被除去，从而使得混合气中只剩余nh3与co2，在混合气上升到隔板上部时，进入气体分布器，使得混合气在气体收集器的横截面上分布均匀。

进一步地,所述气体分布器的垂直投影面积包含在隔板的垂直投影面积范围内。

进一步地，所述隔板由底板和边缘处的竖板组成。

进一步地，所述出气口设置有二氧化碳浓度检测仪。

进一步地，所述进液管道中的液体为醇胺溶液。

有益效果

（1）本发明所设计的捕集尿素催化水解生成气中co2的装置，可以分别吸收水解气体中的水分和二氧化碳，减少温室气体co2的排放，有利于减缓温室效应的问题。

（2）本专利以醇胺类化学试剂作为co2的吸收剂，此类试剂吸收速率较快，并且饱和吸收液贮存方便、解吸率高（可达90%左右）。此技术不仅实现了co2的补集，减少了温室气体的排放，同时更加有利于co2的回收利用，从而实现了资源的有效利用。

（3）本发明中的气体分布器可以使气体分布更均匀，使得上升到气体分布器上部的气体在气体收集器内均匀分布，增大与自喷淋器喷淋下来的吸收液的接触面积，从而加速co2与吸收液反应，使得混合气中的co2可以全部被吸收。

附图说明

图1为尿素催化水解反应器装置图；

图2为气体收集器结构示意图；

图中1、换热管，2、气体收集器，3、除雾器，5、气体分布器，6、喷淋器，7、气体出气口，8、9阀门，10、液贮存槽，11、循环泵，12、co2浓度检测仪，13、进液管道，14、出液管道，15、反应器本体。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步详细说明。

一种捕集尿素催化水解生成气中co2的装置，参照图1和图2，这种装置包括反应器本体15、设置在反应器本体15内的换热管1、设置反应器本体15上部的气体收集器2，所述气体收集器2内从底部往上一次设置除雾器3、隔板4、气体分布器5、喷淋器6、气体出气口7，所述喷淋器6连接进液管道13，所述隔板4与出液管道14连接，所述出液连接饱和液贮存槽10和进液管道13。在催化剂、加热的作用下，尿素溶液于130℃~160℃、0.4mpa~0.6mpa的条件下水解生成nh3、co2，生成气将携带着水蒸汽一并上升到水解反应器15的上部，进入气体收集器2，混合气经过气体收集器中的除雾器3之后，水蒸汽被除去，从而使得混合气中只剩余nh3与co2，在混合气上升到隔板4上部时，进入气体分布器5，使得混合气在气体收集器的横截面上分布均匀，并在上升过程中被通过喷淋器6喷淋下来的n-甲基二乙醇胺（mdea）或乙醇胺（mea）等醇胺类化学试剂所吸收，并且气体收集器2的出气口7处安装有co2浓度检测仪12，其按照常规方式固定在出气口7处，当检测出co2浓度上升时，即为吸收饱和，当吸收液吸收饱和后，则通过阀门9控制将饱和吸收液输送到饱和液贮存槽10，并通过喷淋器6注入新鲜的吸收液；若吸收co2后的醇胺溶液未达到饱和，则通过循环泵11将其打入喷淋器6，继续吸收co2，在此过程中，新鲜吸收液及饱和吸收液的输入及输出通过阀门8、阀门9控制。通过此技术，实现了尿素水解生成气中co2的有效捕集，并且co2与吸收剂反应生成醇胺类碳酸盐，便于co2的贮存与再利用。

技术特征：

1.一种捕集尿素催化水解生成气中co2的装置，包括反应器本体(15)、设置在反应器本体(15)内的换热管(1)、设置反应器本体（15）上部的气体收集器（2），其特征在于，所述气体收集器（2）内从底部往上一次设置除雾器（3）、隔板（4）、气体分布器（5）、喷淋器（6）、气体出气口（7），所述喷淋器（6）连接进液口管道（13），所述隔板（4）与出液口管道（14）连接，所述出液口连接饱和液贮存槽（10）和进液口管道（13）。

2.根据权利1所述的装置,其特征在于,所述气体分布器(3)的垂直投影面积包含在隔板(4)的垂直投影面积范围内。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述隔板（4）由底板和边缘处的竖板组成。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述出气口（7）处设置有二氧化碳浓度检测仪（12）。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述进液管道中的液体为醇胺溶液。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述气体分布器（5）的孔眼直径为70μm～200μm、孔眼数目为80～200目。

技术总结
本发明涉及烟气脱硝技术领域，特别涉及一种捕集尿素催化水解生成气中CO2的水解装置。一种捕集尿素催化水解生成气中CO2的装置，所述气体收集器内从底部往上一次设置除雾器、隔板、气体分布器、喷淋器、气体出气口，所述喷淋器连接进液口管道，所述隔板与出液口管道连接，所述出液口连接饱和液贮存槽和进液口管道。本发明所设计的捕集尿素催化水解生成气中CO2的装置，可以分别吸收水解气体中的水分和二氧化碳，减少温室气体CO2的排放，有利于减缓温室效应的问题。

技术研发人员：曹姗姗;田超;韩淑媛;陈国利;黄修帅;张大帮;纪祥;赵致恒
受保护的技术使用者：济南山源环保科技有限公司
技术研发日：2020.03.06
技术公布日：2020.05.15