[发明专利]一种填料式的尿素催化水解装置

说明书

本发明提供一种填料式的尿素催化水解装置，结构简单，有效提高了尿素水解的催化效果，提高水解反应速率，同时解决了高浓度尿素釜体高压水解过程中不溶固体物质的沉积堵塞问题，提升热交换效率。一种填料式的尿素催化水解装置，包括水解反应釜，水解反应釜的顶部设有气体出口，水解反应釜通过在底部设置的隔板将水解反应釜的内部分为换热区域和填料区域，隔板的顶端设有溢流堰口；换热区域内设有换热器，换热区域的底部设有尿素溶液入口；填料区域内自底部至隔板的顶端依次设置有气体分布器、支撑格栅和液体分布器，支撑格栅、液体分布器、隔板和水解反应釜的侧壁共同包围形成填料层，用于放置填料，填料区域的底部设有气体入口和循环液出口。

技术领域

本发明涉及火电厂烟气脱硝技术领域，具体为一种填料式的尿素催化水解装置。

背景技术

火电厂烟气脱硝技术中选择性催化还原技术，其还原剂氨的制备通常采用液氨、氨水和尿素三种来源。近年来，由于对安全因素和潜在危险的重视，尿素水解制氨技术市场需求空间变大。其中，尿素水解技术已成熟应用于化工行业中尿素合成的废液回收工艺，主要原理是利用一定浓度的尿素水溶液，在一定的压力和温度下发生水解反应，最终产生氨气。尿素水解技术应用于烟气脱硝制备氨气的领域，具有尿素转化率高、工艺简单、能耗较低等优点。但往往由于尿素水解反应速率较慢，不能很好满足变负荷工况对响应时间的要求，除了及时的调整工艺参数，尿素催化水解技术是一条有效促进尿素分解率的途径。

传统的尿素催化水解装置，通常是在带有搅拌的内外双层反应釜中进行，在添加的催化剂的作用下，通过尿素溶液的液面发生传质扩散，在一定的压力和温度下，使气相产物从釜顶部出口送出。也有采用复合催化剂，通过在线补给的方式送至尿素溶液里，利用催化剂涂层的方式，进行尿素催化水解反应。尿素催化水解制氨，不仅可以有效地减少蒸汽耗量，降低操作温度和压力，同时也使尿素水解所需的活化能降低，从而降低了系统的运行成本。

现有的尿素催化水解装置存在的问题有，传统尿素水解反应均在较高的反应温度下，特别是燃煤电厂脱硝用的尿素水解通常采用较高浓度的尿素溶液，在固定体积的反应器内，不能够保证有足够长的反应时间，且不能及时取走水解生成的NH₃和CO₂，尿素溶液中存在的游离的NH₃对水解反应有抑制作用，游离的NH₃的量增加，使得尿素水解率降低，这就造成了反应器内的高浓度尿素溶液并不能及时的完全水解。并且，低温尿素溶解液需要的热量和系统中高温的物料没有进行高效的热交换，不仅增加了能耗也使得运行成本增加。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种填料式的尿素催化水解装置，结构简单，有效提高了尿素水解的催化效果，提高水解反应速率，同时解决了高浓度尿素釜体高压水解过程中不溶固体物质的沉积堵塞问题，提升热交换效率。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种填料式的尿素催化水解装置，包括水解反应釜，水解反应釜的顶部设有气体出口，水解反应釜通过在底部设置的隔板将水解反应釜的内部分为换热区域和填料区域，隔板的顶端设有溢流堰口；

换热区域内设有换热器，换热区域的底部设有尿素溶液入口；

填料区域内自底部至隔板的顶端依次设置有气体分布器、支撑格栅和液体分布器，支撑格栅、液体分布器、隔板和水解反应釜的侧壁共同包围形成填料层，用于放置填料，填料区域的底部设有气体入口和循环液出口。

优选地，所述填料区域的底部还设有排污口，排污口出口处设有过滤网。

优选地，所述填料层的填料采用波纹板、拉西环或者鲍尔环的一种。

优选地，所述液体分布器的长度大于气体分布器的长度。

优选地，所述水解反应釜换热区域的一侧设置有呈倾斜角度的突出段。

优选地，所述水解反应釜采用卧式反应釜。