一种新型尿素催化水解方法及装置与流程

1.本发明属于化工材料制备技术领域,尤其涉及一种新型尿素催化水解方法及装置。


背景技术：

2.目前商业化应用以尿素为原料制氨的工艺有多种：尿素直喷、尿素热解、尿素普通水解、尿素催化水解。目前尿素催化水解存在催化剂单一，尿素溶液进入水解器受热不均，短时间内需要一定的响应时间。同时，催化剂使用时会出现受热不均的问题影响尿素水解速度，增加能耗。
3.为了解决上述问题，特此提出本发明。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种新型尿素催化水解方法。
5.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
6.一种新型尿素催化水解方法，在尿素水解反应器中加入磷酸盐混合物作为催化剂，并将质量浓度为50％的尿素溶液送至尿素水解反应器，控制尿素水解反应器的温度在130-140℃，压力在0.35-0.55mpa，尿素进行催化水解，磷酸盐混合物为不同配比的磷酸二氢钾、磷酸二氢铵和磷酸氢二铵混合物，装填量为水解器体积的5％-10％，尿素溶液的装载量为水解器体积的50％，磷酸二氢铵在磷酸盐混合物中所占比例为50-70％,磷酸二氢钾在磷酸盐混合物中所占比例为10-20％,磷酸氢二铵在磷酸盐混合物中所占比例为20-30％。磷酸二氢钾、磷酸二氢铵和磷酸氢二铵的纯度在99％以上。
7.本发明的另一目的在于提供一种新型尿素催化水解装置，使其进一步加快反应速度，降低能耗，节约能源，提高设备的利用率。
8.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
9.一种新型尿素催化水解装置，包括水解器、汽水分离器、尿素管线以及换热器，汽水分离器位于水解器的上方、与水解器相连通，换热器通过螺栓紧固件固定在水解器内部，尿素管线设置于水解器内，尿素管线上设置有管道开孔，管道开孔与水解器相连通，尿素管线与溶液入口相连接，催化剂溶液和尿素溶液依次通过溶液入口进入到水解器内。
10.优选的，所述管道开孔的开孔方位与竖直方向成40-50
°
角，冲向为换热管所在的方向，开孔大小为￠10-15mm，开孔个数为10-20个。
11.优选的，所述水解器内设置角钢支架支撑尿素管线，尿素管线和换热器设置在水解器1二分之一液位以下；换热器通过螺栓紧固件固定在水解器内。
12.进一步的，所述换热器上方设置有蒸汽入口，换热器的下方设置有疏水出口，水解器上方设置有气相泄压出口，气相泄压出口上设置有安全阀，用于对水解器进行气相泄压，水解器下方设置有废液出口。
13.进一步的，所述水解器上安装有导波雷达液位计一、导波雷达液位计二、导波雷达
液位计三，用以监测液位；水解器上安装有热电阻一、热电阻二、热电阻三，用以监测温度；水解器上安装有压力变送器一、压力变送器二、压力变送器三。
14.进一步的，所述水解器上的尿素管线通过法兰与外系统的尿素管线进行法兰连接。
15.进一步的，所述外系统的尿素管线依次通过法兰、加强管、接管、弯头23、接管与水解器内的尿素管线上面的三通相连接。
16.进一步的，所述尿素管线上依次包括接管一、接管二和管帽。
17.进一步的，催化剂溶液和尿素溶液依次分别通过溶液入口进入到水解器内，然后165-180℃的饱和蒸汽通过蒸汽入口进入到换热器内，换热完的疏水通过疏水出口排出；水解器内的尿素溶液被加热到130-150℃之间分解生成产品气，成分为：氨气、二氧化碳和水蒸气三种物质；产品气通过产品气出口排出，进入到脱硝系统。水解器上的压力大过1.2mpa时，气相泄压出口上的安全阀打开，对水解器进行气相泄压；水解器运行一段时间需要底部排污，此时尿素废液等物质从废液出口排出。
18.本发明的有益技术效果：
19.本发明公开的方法和装置反应速度快能够满足脱硝对于氨的要求；降低运行温度和运行压力；降低尿素受热不均和溶液冲刷器壁的弊端，本发明提供的尿素催化水解方法及装置具有较高的优越性。
附图说明
20.下面结合附图对本发明作进一步的说明。
21.图1是本发明新型尿素催化水解装置结构示意图。
22.图2是本发明所述水解器内尿素管道布置的剖面结构示意图。
23.图3是本发明所述水解器内尿素管道布置的结构示意图。
24.图4是本发明所述水解器内尿素管道开口设计的结构示意图。
25.以下是新型尿素催化水解装置附图的标注，通过附图说明和对应的标注，可以清楚地理解本产品。
26.图中：1-水解器；2-汽水分离器；3-换热器；32-管道开孔；4-尿素管线；5-螺栓紧固件；6-蒸汽入口；7-疏水出口；8-气相泄压出口；9-废液出口；10-导波雷达液位计一；11-导波雷达液位计二；12-导波雷达液位计三；13-热电阻一；14-热电阻二；15-热电阻三；16-压力变送器一；17-压力变送器二；18-压力变送器三；19-溶液入口；20-法兰；21-加强管；22-接管；23-弯头；24-接管；25-三通；26-角钢支架；27-接管一；28-接管二；29-管帽；30-u型螺栓；31-螺母。
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
28.实施例1
29.一种新型尿素催化水解方法，在尿素水解反应器中加入磷酸盐混合物作为催化剂，并将质量浓度为50％的尿素溶液送至尿素水解反应器，控制尿素水解反应器的温度在130-140℃，压力在0.35-0.55mpa，尿素进行催化水解，磷酸盐混合物为不同配比的磷酸二氢钾、磷酸二氢铵和磷酸氢二铵混合物，装填量为水解器体积的5％-10％，尿素溶液的装载量为水解器体积的50％，磷酸二氢铵在磷酸盐混合物中所占比例为50-70％,磷酸二氢钾在磷酸盐混合物中所占比例为10-20％,磷酸氢二铵在磷酸盐混合物中所占比例为20-30％。
30.实施例2
31.参照图1所示，一种新型尿素催化水解装置包括水解器1、汽水分离器2、尿素管线4以及换热器3，汽水分离器2位于水解器1的上方、与水解器1相连通，换热器3通过螺栓紧固件5固定在水解器1内部，尿素管线4设置于水解器1内，尿素管线4上设置有管道开孔32，管道开孔32与水解器1相连通，尿素管线4与溶液入口19相连接，催化剂溶液和尿素溶液依次通过溶液入口19进入到水解器1内。
32.管道开孔32的开孔方位与竖直方向成40-50
°
角，冲向为换热管3所在的方向，开孔大小为￠10-15mm，开孔个数为10-20个。
33.尿素溶液通过管道开孔32进入到水解器1内，因为距离换热器近，且开孔数量多，受热均匀，同时避免溶液直接冲刷水解器1壁。
34.尿素管线4与换热器3并行布置，位于换热器3的侧下方，长度与换热器基本等长，水解器1内设置角钢支架26支撑尿素管线4，尿素管线4和换热器3设置在水解器1二分之一液位以下。
35.换热器3通过螺栓紧固件5固定在水解器1内，方便换热器3检修。
36.所述螺栓紧固件5为u型螺栓。
37.换热器3上方设置有蒸汽入口6，换热器3的下方设置有疏水出口7，水解器1上方设置有气相泄压出口8，气相泄压出口8上设置有安全阀，用于对水解器1进行气相泄压。水解器1下方设置有废液出口9，用于水解器1底部排污。
38.水解器1上安装有导波雷达液位计一10、导波雷达液位计二11、导波雷达液位计三12，用以监测液位；水解器1上安装有热电阻一13、热电阻二14、热电阻三15，用以监测温度；水解器1上安装有压力变送器一16、压力变送器二17、压力变送器三18，用以监测压力。
39.水解器1上的尿素管线4通过法兰20与外系统的尿素管线进行法兰连接。具体的，外系统的尿素管线依次通过法兰20、加强管21、接管22、弯头23、接管24与水解器1内的尿素管线4上面的三通25相连接。尿素管线4通过u型螺栓30和螺母31与焊接在水解器1上的角钢支撑26固定；尿素管线4上依次包括接管一27、接管二28和管帽29。
40.催化剂溶液和尿素溶液通过溶液入口19进入到水解器1内，然后165-180℃的饱和蒸汽通过蒸汽入口6进入到换热器3内，换热完的疏水通过疏水出口7排出，水解器1内的尿素溶液被加热到130-140℃之间分解生成产品气，成分为：氨气、二氧化碳和水蒸气三种物质，同时，控制压力在0.35-0.55mpa。产品气通过产品气出口32排出，进入到脱硝系统。水解器1上的压力大过1.2mpa时，气相泄压出口8上的安全阀打开，对水解器1进行气相泄压。水解器运行一段时间需要底部排污，此时尿素废液等物质从废液出口9排出。
41.以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或
基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
42.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。