[实用新型]一种三相流态化尿素催化水解制氨设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种利用尿素制氨的设备，尤其涉及三相流态化尿素催化水解制氨的设备，属于化工材料制备技术领域。

背景技术

目前商业化应用以尿素为原料制氨的工艺主要有尿素催化水解和尿素热解两种。尿素热解的反应速度快且安全，现场无需设置氨气储罐，但其能耗和运行费用很高；所以在油价高涨的今天，对单一用户采用时，其运行成本压力越来越大；与尿素热解相比，水解方法需要蒸汽作为热源，故多用于火电厂制取氨气，用以净化烟气中的氮氧化物,能耗较低，具有一定的优势。

已有的尿素催化水解工艺，如中国专利文献(CN101450807A、CN202490568U)等均采用的是液相全混反应，反应速度较慢、需要庞大的反应器和缓冲装置，且只是利用了简单的盘管换热器，并不能充分的利用能源，造成投资和能耗较高。

实用新型内容

针对现有技术的不足和缺陷，本实用新型的目的是提供一种三相流态化尿素催化水解制氨设备，使其进一步降低能耗，节约能源，提高设备的利用率。

本实用新型的技术方案如下：

一种三相流态化尿素催化水解制氨设备，该设备含有反应器本体、原料储罐、原料泵和蒸汽管道，在反应器本体内，自下而上依次设有布风板、盘管式换热器和产品气出口，其特征在于：在反应器本体内安装有喷淋器和除雾器,所述除雾器设置在喷淋器与产品气出口之间,原料储罐通过原料泵和管路与喷淋器相连；所述除雾器包括除雾器入口、偏心内筒、偏心内筒缺口、上顶板、下底板和水封槽；所述的偏心内筒与下底板连接，并通过上顶板和下底板固定安装在反应器内壁面上；所述的蒸汽管道分成两路，一路与盘管式换热器入口相连，另一路与反应器底部的蒸汽入口连接；盘管式换热器的出口分别通过管路和调节阀与原料储罐和排空管连接。

上述技术方案中，在所述布风板的中心区域布置有风帽，布置风帽的中心区域面积与其周围的环形面积之比在3：7至4：6之间；风帽的开孔率为2％～5％。

优选地，所述偏心内筒的偏心距为0.05-0.1m；偏心内筒外表面与反应器内表面之间最窄通道的流通面积为0.0015-0.003m²。

本实用新型的另一技术特征是：在盘管式换热器上设有肋片，肋片采用厚度相等或厚度不等的直肋片，其肋化系数在8～15之间。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及突出性的技术效果：①本实用新型采用了固体颗粒催化剂、原料喷淋及蒸汽加热的三相流态化的催化水解方法，并采用了蒸汽直接加热和间接加热相结合，使部分蒸汽对反应料层直接加热，不仅为反应提供所需热量，而且可作为流化介质，用以增强反应器内物料各相之间的传质和传热，从而可以加速水解反应,有效增强了反应器内的扰动，使传热、传质能力增强，原料的转化率约为98％以上；同时除直接加热外，从盘管式换热器换热后的余热对原料储罐内的料液进行加热，使原料储罐内尿素溶液的温度保持在50-80度之间，进一步提高了蒸汽的利用率。与通常采用间接加热的反应釜相比，由于加强了传质和传热能力，设备利用率可以提高50％以上。②采用偏心内筒的除雾器回收产物中所夹带的液滴，不仅分离效果好，而且有效减少了原料的损失。③采用带有肋片的盘管式换热器，传热面的肋片不仅减小传热的热阻，还可以切割汽泡，增强各相之间的传质。④采用了特殊结构的分布板，即布风板上风帽所占的圆面积与其周围的环形面积成一定的比例关系，使反应器内的物料构成内循环，增加了原料的停留时间，从而提高了原料的转化率。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种三相流态化尿素催化水解制氨设备实施例的结构示意图。

图2是采用偏心内筒的除雾器的结构示意图。

图3是液滴与产品气被偏心内筒分离的原理示意图。

图4是带肋片的盘管式换热器的结构示意图。

图5是本实用新型布风板结构示意图。

图6是布风板上面的风帽结构示意图。

图中：1-反应器；2-除雾器；3-产品气出口；4-盘管式换热器；5-布风板；6-蒸汽管路；7-余热利用；8-原料储罐；9-辅助软水；10-排空管；11-给料泵；13-肋片；14-风帽；15-蒸汽进口；16-除雾器入口；17-水封槽；18-下底板；19-喷淋器；20-偏心内筒缺口；21-偏心内筒；22-上顶板。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的结构、原理和工作过程作进一步的说明。