水解法的原理是把40%~50%的尿素溶液（38℃）,通過預(yù)熱器加熱到121℃，泵入水解反應(yīng)器,在130~180℃和0.17~0.2MPa的反應(yīng)條件下,先生成中間產(chǎn)物氨基甲酸銨,隨后氨基甲酸銨分解,生成氨氣和二氧化碳,其組成一般為:NH3蒸氣濃度28%、CO2濃度14%、水蒸氣濃度58%,反應(yīng)式如下。

NH2CONH2 + H2O ? NH2CO2NH4

NH2CO2NH4 ? 2NH3+CO2

分解出來的氨基產(chǎn)物作為SCR脫硝反應(yīng)的還原劑,在催化劑的作用下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成N2和H2O。尿素水解法工藝流程如圖所示。尿素水解制氨系統(tǒng)包括：尿素顆粒儲(chǔ)倉、尿素計(jì)量罐、尿素溶解罐、尿素溶液泵、尿素溶液儲(chǔ)罐、供液泵、水解反應(yīng)器、緩沖罐、蒸汽加熱器及疏水回收裝置等；

典型尿素水解制氨氣系統(tǒng)流程圖

固體尿素一般儲(chǔ)存在鋼制儲(chǔ)倉中，由于尿素吸潮性很強(qiáng)，為了避免板結(jié)，儲(chǔ)倉需要裝設(shè)流化風(fēng)系統(tǒng)，配有電加熱器，將加熱后的空氣注入倉底氣化板，干料通過螺旋輸送機(jī)送往溶解箱，螺旋輸送機(jī)采用變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)給料的計(jì)量。

固體尿素在溶解箱內(nèi)溶解成40~50%濃度的溶液，通過計(jì)量泵送往水解反應(yīng)器，水解反應(yīng)器為壓力容器，采用316L不銹鋼材料制造，內(nèi)置多層隔板，裝設(shè)有蒸汽預(yù)熱器，通過輔助蒸汽系統(tǒng)對(duì)尿素溶液進(jìn)行預(yù)熱，水解蒸汽通過裝設(shè)在水解反應(yīng)器底部的噴嘴直接噴射到尿素溶液中，使之達(dá)到130~180℃的反應(yīng)溫度，水解反應(yīng)器的壓力通過蒸汽壓力維持，多層隔板是為增加反應(yīng)時(shí)間，可以使反應(yīng)更加充分。

尿素溶液水解后的產(chǎn)物為NH3、CO2和H2O的混合蒸汽，通過捕滴器除掉夾帶的水滴后，通過自身壓力或者泵送往氨氣稀釋系統(tǒng)。與液氨不同的是，稀釋空氣需要加熱到175℃以上，避免NH3與CO2在低溫下逆向反應(yīng)，生成氨基甲酸鹽。同樣原因，成品氨氣輸送管道需要進(jìn)行伴熱，介質(zhì)溫度維持在175℃以上。

在水解反應(yīng)器內(nèi)，尿素溶液并不能完全水解，部分尿素和NH3將殘留在溶液中，通過自身壓力將水解反應(yīng)器內(nèi)的殘液送往尿素溶液儲(chǔ)備箱，由于殘液溫度較高，為了避免能量損失，通過設(shè)節(jié)能器來回收熱量來加熱水解反應(yīng)器入口的尿素溶液。

該反應(yīng)是尿素生產(chǎn)的逆反應(yīng)。反應(yīng)速率是溫度和濃度的函數(shù)。反應(yīng)所需熱量由電廠輔助蒸汽提供，通常生產(chǎn)1kg/h的氨氣只需要5kg/h的輔助蒸汽，如300MW機(jī)組常規(guī)SCR脫硝的需氨量為150kg/h，則僅需要0.75t/h的電廠輔助蒸汽即可滿足水解器反應(yīng)的熱量供給，可極大的降低脫硝還原劑制備系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用。

《最新火電廠煙氣脫硫脫硝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊(cè)》

標(biāo)簽：氨氣尿素制備