系統(tǒng),依靠建立了尿素水解試驗(yàn)試驗(yàn)裝置,在建立水解反應(yīng)平衡和NH3 - CO2 - H2O - CO(NH2)2相平衡計(jì)算方法的基礎(chǔ)上,四元系統(tǒng),利用ASPEN軟件模型來(lái)計(jì)算反應(yīng)堆能力的氨氣,比較結(jié)果和實(shí)際操作。結(jié)果表明,尿素水解反應(yīng)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的設(shè)計(jì)與計(jì)算結(jié)果一致,模型和計(jì)算方法是可行的和控制條件的150℃和0.6 MPa,尿素溶液濃度、反應(yīng)器越高,容量越***生產(chǎn)氨的天然氣出口水含量少,設(shè)備效率高,符合理論計(jì)算。

　　據(jù)itu月度統(tǒng)計(jì),到2016年3月底,全***6000 mw及以上電廠火電裝機(jī)容量10.1億千瓦。到2020年,我***火電裝機(jī)容量將超過(guò)12億千瓦。其中,減少燃煤電廠氮氧化物排放對(duì)造成的污染,將會(huì)越來(lái)越受到重視。系統(tǒng)的環(huán)保產(chǎn)業(yè)更嚴(yán)格,液氨有潛在的監(jiān)管,燃煤電廠脫硝氨和尿素水解技術(shù)作為脫硝還原劑制備已普遍關(guān)注。

　　由于缺少***內(nèi)技術(shù),基本直接購(gòu)買外***U2A尿素水解的合成氨裝置反應(yīng)器系統(tǒng),一些機(jī)構(gòu)近年來(lái)發(fā)達(dá)***家的產(chǎn)權(quán)尿素水解反應(yīng)器。但是因?yàn)闄C(jī)密性和水解反應(yīng)器技術(shù)的使用,幾乎沒(méi)有公共信息。為了填補(bǔ)技術(shù)空白,自2012年以來(lái),在“一千計(jì)劃”海外專家研究項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)開展尿素水解技術(shù)研究,初步設(shè)計(jì)通過(guò)水解反應(yīng)過(guò)程的理論計(jì)算和水解反應(yīng)器參數(shù)、建筑燃煤電廠脫硝氨和尿素水解試驗(yàn)測(cè)試,分析,操作溫度,操作壓力和質(zhì)量流率的尿素水解率和氨生產(chǎn)的數(shù)量的影響,驗(yàn)證了設(shè)計(jì)方案和理論計(jì)算方法的適用性,以開發(fā)一套完全的知識(shí)產(chǎn)權(quán)和***家發(fā)明專利的尿素水解氨過(guò)程[1 - 5]。

　　本文建立了尿素水解反應(yīng)平衡(假設(shè)的過(guò)程中尿素合成反應(yīng)平衡)和NH3 - CO2 - H2O - CO(NH2)2相平衡計(jì)算方法的基礎(chǔ)上,四元系統(tǒng)[6 - 9],基于PR狀態(tài)方程UNIQUAC、修改模型,利用ASPEN軟件模擬,不僅驗(yàn)證了方法的可行性,也在試點(diǎn)測(cè)試臺(tái)架試驗(yàn)?zāi)M尿素水解的脫硝技術(shù),***化反應(yīng)控制因素和條件,獲得高尿素水解率和更高的設(shè)備生產(chǎn)氨的能力。

　　不同于尿素合成工藝,在冷凝的深度水解部分脫硝裝置的尿素溶液濃度較高,為40%,比常用的重量50%,屬于高濃度的尿素水解過(guò)程。和濃度的尿素水解尿素合成單位只有0。003 ~ 0。006摩爾/公斤[10]、NH3、二氧化碳、尿素含量分別為3.5和5.5%,2 - 3%和0.4 - 2%,屬于低濃度尿素水解的反應(yīng)蒸餾過(guò)程中,化學(xué)反應(yīng)的相平衡計(jì)算模型[11]和NH3 - CO2 - H2O - CO(NH2)2四元系統(tǒng)液體熱力學(xué)行動(dòng)[日]已經(jīng)***量的深入研究。

　　很明顯,低濃度的深度水解的蒸餾過(guò)程相平衡計(jì)算方法并不適用于高濃度的尿素水解系統(tǒng),高濃度的尿素水解平衡計(jì)算報(bào)告。

　　尿素水解尿素合成反應(yīng)的逆過(guò)程,可以借鑒的研究方法已經(jīng)相對(duì)成熟的系統(tǒng)尿素合成研究理論(17 - 19)。

　　反應(yīng)平衡K是關(guān)鍵參數(shù)的仿真計(jì)算,并與壓力無(wú)關(guān),成分,只是溫度的函數(shù),當(dāng)過(guò)程之前和之后的熱容沒(méi)有明顯變化,如式(2):

　　這個(gè)想法,應(yīng)該能夠利用的經(jīng)驗(yàn)平衡低濃度尿素的水解過(guò)程。然而,低濃度的尿素水解過(guò)程進(jìn)行了水解反應(yīng)的同時(shí),還從氨和二氧化碳弱電解質(zhì)的電離平衡,以及氨和二氧化碳之間的化學(xué)反應(yīng)。低濃度的尿素溶液平衡系統(tǒng)屬于弱電解質(zhì)溶液相平衡,靜電力計(jì)算研究起著主要的作用,低濃度的活度系數(shù)。

　　因此,尿素合成工藝?yán)淠耗蛩厮庀到y(tǒng)的平衡熱力學(xué)計(jì)算并不適用于脫硝與尿素水解平衡系統(tǒng),和尿素的合成過(guò)程濃度較高,尿素生產(chǎn)過(guò)程不同的溫度180 - 210℃和13至24 mpa的壓力范圍,屬于電解質(zhì)溶液相平衡狀態(tài),您可以參考平衡的過(guò)程中尿素合成計(jì)算[20],也可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合,如(3):

　　同時(shí),使用活度系數(shù)的非理想的校正液體,當(dāng)計(jì)算活度系數(shù),靜電力忽略,忽略了尿素中性與其他二進(jìn)制粒子之間的相互作用,如反應(yīng)平衡可以表示為式(4):

　　四元系統(tǒng)相平衡計(jì)算非常復(fù)雜,應(yīng)該考慮到各種組件的電離平衡,沒(méi)有方法可以獲得更準(zhǔn)確的。低濃度的尿素水解過(guò)程[26]電離方程式:

　　系統(tǒng)包含多個(gè)組件,氣相三個(gè)組件:水、氨、二氧化碳的平衡液相包括10組件:尿素水解反應(yīng),電離平衡,甲基銨離子氨和二氧化碳生成平衡反應(yīng)。

　　在這篇文章中,通過(guò)愛(ài)德華茲三元系活度系數(shù)模型,和在液相中增加一個(gè)尿素水解約束方程,得到四元系統(tǒng)相平衡計(jì)算。

　　尿素水解是一個(gè)可逆的過(guò)程,當(dāng)溫度低于60℃,水解反應(yīng),小隨溫度的增加,水解速度加快,當(dāng)溫度達(dá)到80℃時(shí),尿素水解的數(shù)量在1 h僅為0.5%,可在110℃1小時(shí)增加到3%,加熱溶解溫度高于130℃時(shí),尿素水解為氨和二氧化碳直接[27],當(dāng)平衡,***終尿素濃度根據(jù)停留時(shí)間和溫度。

　　其中,問(wèn)題,情況***初反應(yīng)前和反應(yīng)后***終尿素濃度,mg / L,τ是反應(yīng)堆的尿素溶液中停留時(shí)間分鐘。N是水解反應(yīng)器系列;K是尿素水解反應(yīng)速率;T是水解反應(yīng)溫度。

　　2模型建立和仿線]熱力學(xué)計(jì)算的基礎(chǔ)上,結(jié)合尿素水解反應(yīng)模型和反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型[32]30 -,由阿斯彭過(guò)程模擬,自行建造過(guò)程的個(gè)人操作點(diǎn)計(jì)算的物理參數(shù),進(jìn)口HTRI反應(yīng)器和換熱器的計(jì)算和選擇,如圖1所示。

　　如圖1所示,50 w的重量比%尿素水溶液作為物流(1)換熱器B1和180℃,1.0 MPa蒸汽熱交換器(5)、尿素溶液溫度增加到60℃,B2水解反應(yīng)器進(jìn)料物流(2),150℃和0.6 MPa反應(yīng)堆尿素水解反應(yīng),(3)主要組分為產(chǎn)品氣氨、二氧化碳和水。

　　圖2顯示了不同進(jìn)料濃度、摩爾濃度水解的各種組件和反應(yīng)堆火電仿真比較結(jié)果?？梢钥闯?隨著濃度的增加增加水解尿素溶液濃度NH3組件,組件H2O濃度降低,生產(chǎn)氨的單位能耗降低。當(dāng)飼喂尿素溶液濃度50 w % 60 w %,在產(chǎn)品中NH3氣體的摩爾分?jǐn)?shù)組件從0.37到0.37,水的摩爾分?jǐn)?shù)的組件從0.43減少到0.43。因?yàn)楫a(chǎn)品氣體組分在水濃度減少,不僅可以減少反應(yīng)液體吸收多余的水分蒸發(fā)汽化潛熱,同時(shí)也減少了反應(yīng)堆加熱蒸汽消耗,并能有效地提高尿素水解反應(yīng)器的經(jīng)濟(jì)效益。

　　試驗(yàn)工廠操作,尿素溶液的配置通過(guò)調(diào)劑系統(tǒng),控制尿素在水溶液的濃度。飛行員測(cè)試過(guò)程由尿素袋原材料、總氮含量≧46.3%的縮二脲含量≦0.9%,水(H2O)≦0.5%,滿足gb gb2440 - 2001的要求。

　　如圖3所示的尿素水解過(guò)程試驗(yàn)工廠如下:軟化水的儲(chǔ)油槽溶解槽和給水泵一直到尿素尿素顆粒制備尿素溶液混合,另一通過(guò)換熱器在高溫預(yù)熱后電鍋爐生產(chǎn)的蒸汽。通過(guò)飼喂尿素溶液泵入水解反應(yīng)器,水解反應(yīng)生成氨、反應(yīng)所需熱量來(lái)源提供在汽缸的流動(dòng),蒸汽加熱熱交換器和冷卻后變成飽和水儲(chǔ)油槽。刪除產(chǎn)品的氣相反應(yīng)器的***部。反應(yīng)殘液回收的廢水箱。

　　設(shè)備采用恒壓操作,連續(xù)喂養(yǎng),加熱蒸汽流量和產(chǎn)品流動(dòng)氣體質(zhì)量流量計(jì)安裝在管道的實(shí)時(shí)記錄。反應(yīng)體系的平衡后,加熱蒸汽流量和流量穩(wěn)定,產(chǎn)品氣體氣相水解反應(yīng)器溫度逐漸降低,直至穩(wěn)定。

　　出口產(chǎn)品被使用在線所示,與飼喂尿素溶液質(zhì)量濃度的提高,尿素水解的產(chǎn)物的成分氨和二氧化碳濃度的增加,水成分濃度降低,與仿真研究的結(jié)論一致,測(cè)試結(jié)果符合設(shè)計(jì)要求的回應(yīng)。

　　為了進(jìn)一步校正過(guò)程設(shè)計(jì)和計(jì)算方法,反應(yīng)器傳熱面積,反應(yīng)堆***小、進(jìn)給速度、檢查等設(shè)計(jì)參數(shù)的蒸汽發(fā)生器,工廠操作在一個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為例,分析物料平衡和熱量平衡的尿素水解機(jī)制。

　　其中,物質(zhì)平衡是尿素水解反應(yīng)器安裝在飼料進(jìn)口和出口產(chǎn)品氣體質(zhì)量流量計(jì),在反應(yīng)堆維持恒定的液面,交通檢測(cè)數(shù)據(jù)檢查系統(tǒng)的物料平衡。尿素水解反應(yīng)器和熱量平衡,主要包括工作中火加熱,蒸汽吸收熱量,加熱盤管導(dǎo)熱量之間的平衡。加熱蒸汽參數(shù)為1.0 MPa,180℃,盤管中的流動(dòng)和汽化潛熱的,尿素溶液的管壁導(dǎo)熱的反應(yīng)堆,尿素溶液的吸熱過(guò)程可以簡(jiǎn)化在熱處理煮沸。加熱板熱管蒸汽把指的是飽和蒸汽加熱汽化潛熱的到飽和水。外加熱盤管吸熱量的尿素溶液包含三個(gè)部分:尿素溶液的飼料溫度反應(yīng)所需的熱量溫度;尿素水解反應(yīng)后溶液吸收熱量的化學(xué)反應(yīng),水解反應(yīng)后反應(yīng)堆內(nèi)剩下的水蒸氣的汽化潛熱被蒸汽吸收。相應(yīng)的總傳熱系數(shù)對(duì)流傳熱系數(shù)的傳熱板管,線圈,線圈沸騰傳熱系數(shù)的熱導(dǎo)率,根據(jù)加熱蒸汽流量的檢測(cè)反應(yīng)系統(tǒng)熱平衡,如圖5所示。

　　由圖中,您可以看到,當(dāng)反應(yīng)體系的平衡,在系統(tǒng)的材料質(zhì)量是相等的。當(dāng)涉及到一個(gè)平衡反應(yīng)系統(tǒng),加熱蒸汽=總熱量和總熱量的反應(yīng)堆,和傳熱系數(shù)=總傳熱計(jì)算。

　　水解反應(yīng)的液體產(chǎn)品的主要目標(biāo)不是飛行員測(cè)試可以由采樣裝置底部的反應(yīng)堆冷卻降壓測(cè)試,與相平衡計(jì)算結(jié)果比較后,測(cè)試表明,在不同進(jìn)料濃度尿素及其衍生物的反應(yīng)液濃度隨操作壓力的增加而減小。

　　電廠的尿素水解系統(tǒng)氨反應(yīng)系統(tǒng)屬于高濃度的尿素水溶液系統(tǒng),本文利用ASPEN軟件模擬尿素水解過(guò)程中,假設(shè)在尿素合成反應(yīng)平衡的過(guò)程,模擬計(jì)算,得到了反應(yīng)器氨的能力,與試驗(yàn)測(cè)試驗(yàn)證假設(shè)的可行性。

　　結(jié)果表明,假設(shè)的修正是可行的,并符合設(shè)備操作的結(jié)果。許多批次在測(cè)試期間,設(shè)備***的氨產(chǎn)量9.9公斤/小時(shí),***氨產(chǎn)量13.65公斤/小時(shí),和氨的輸出設(shè)計(jì)值為10 kg / h,氨裝置可以滿足脫硝系統(tǒng)負(fù)載變化和監(jiān)管要求。

　　與飼喂尿素溶液濃度的提高,水解的產(chǎn)物氨濃度的增加,水蒸氣的濃度降低,生產(chǎn)氨單位能耗降低。當(dāng)飼喂尿素溶液質(zhì)量濃度由50 w % 60 w %,氨在產(chǎn)品氣體組分體積濃度從37.5%增加到48%,水蒸氣從43%降低到28%。減少多余的水分消耗能量損失造成的汽化潛熱,不僅可以改善飼料的濃度,減少多余水分的吸收熱能,也將有利于降低運(yùn)行成本的水解過(guò)程。

　　從動(dòng)力學(xué)氨產(chǎn)量也影響水解氨過(guò)程運(yùn)行成本的另一個(gè)重要的因素。與進(jìn)料濃度的增加,尿素的濃度平衡反應(yīng)液體上升,同樣生產(chǎn)氨操作溫度下降速率的需求,從而降低系統(tǒng)能耗,并提高單位荷載變化的反應(yīng)能力,有利于提高水解裝置的經(jīng)濟(jì)效益,為進(jìn)一步發(fā)展瀝青煙氣處理反應(yīng)器是尿素水解的水解氨工藝設(shè)計(jì)和設(shè)備的發(fā)展提供了基礎(chǔ)參數(shù)。