沥青烟气处理的计算与尿素水解解析

　　系统,依靠建立了尿素水解试验试验装置,在建立水解反应平衡和NH3 - CO2 - H2O - CO(NH2)2相平衡计算方法的基础上,四元系统,利用ASPEN软件模型来计算反应堆能力的氨气,比较结果和实际操作。结果表明,尿素水解反应设备运行参数的设计与计算结果一致,模型和计算方法是可行的和控制条件的150℃和0.6 MPa,尿素溶液浓度、反应器越高,容量越***生产氨的天然气出口水含量少,设备效率高,符合理论计算。

　　据itu月度统计,到2016年3月底,全***6000 mw及以上电厂火电装机容量10.1亿千瓦。到2020年,我***火电装机容量将超过12亿千瓦。其中,减少燃煤电厂氮氧化物排放对造成的污染,将会越来越受到重视。系统的环保产业更严格,液氨有潜在的监管,燃煤电厂脱硝氨和尿素水解技术作为脱硝还原剂制备已普遍关注。

　　由于缺少***内技术,基本直接购买外***U2A尿素水解的合成氨装置反应器系统,一些机构近年来发达***家的产权尿素水解反应器。但是因为机密性和水解反应器技术的使用,几乎没有公共信息。为了填补技术空白,自2012年以来,在“一千计划”海外专家研究项目团队开展尿素水解技术研究,初步设计通过水解反应过程的理论计算和水解反应器参数、建筑燃煤电厂脱硝氨和尿素水解试验测试,分析,操作温度,操作压力和质量流率的尿素水解率和氨生产的数量的影响,验证了设计方案和理论计算方法的适用性,以开发一套完全的知识产权和***家发明专利的尿素水解氨过程[1 - 5]。

　　本文建立了尿素水解反应平衡(假设的过程中尿素合成反应平衡)和NH3 - CO2 - H2O - CO(NH2)2相平衡计算方法的基础上,四元系统[6 - 9],基于PR状态方程UNIQUAC、修改模型,利用ASPEN软件模拟,不仅验证了方法的可行性,也在试点测试台架试验模拟尿素水解的脱硝技术,***化反应控制因素和条件,获得高尿素水解率和更高的设备生产氨的能力。

　　不同于尿素合成工艺,在冷凝的深度水解部分脱硝装置的尿素溶液浓度较高,为40%,比常用的重量50%,属于高浓度的尿素水解过程。和浓度的尿素水解尿素合成单位只有0。003 ~ 0。006摩尔/公斤[10]、NH3、二氧化碳、尿素含量分别为3.5和5.5%,2 - 3%和0.4 - 2%,属于低浓度尿素水解的反应蒸馏过程中,化学反应的相平衡计算模型[11]和NH3 - CO2 - H2O - CO(NH2)2四元系统液体热力学行动[日]已经***量的深入研究。

　　很明显,低浓度的深度水解的蒸馏过程相平衡计算方法并不适用于高浓度的尿素水解系统,高浓度的尿素水解平衡计算报告。

　　尿素水解尿素合成反应的逆过程,可以借鉴的研究方法已经相对成熟的系统尿素合成研究理论(17 - 19)。

　　反应平衡K是关键参数的仿真计算,并与压力无关,成分,只是温度的函数,当过程之前和之后的热容没有明显变化,如式(2):

　　这个想法,应该能够利用的经验平衡低浓度尿素的水解过程。然而,低浓度的尿素水解过程进行了水解反应的同时,还从氨和二氧化碳弱电解质的电离平衡,以及氨和二氧化碳之间的化学反应。低浓度的尿素溶液平衡系统属于弱电解质溶液相平衡,静电力计算研究起着主要的作用,低浓度的活度系数。

　　因此,尿素合成工艺冷凝液尿素水解系统的平衡热力学计算并不适用于脱硝与尿素水解平衡系统,和尿素的合成过程浓度较高,尿素生产过程不同的温度180 - 210℃和13至24 mpa的压力范围,属于电解质溶液相平衡状态,您可以参考平衡的过程中尿素合成计算[20],也可以通过实验数据拟合,如(3):

　　同时,使用活度系数的非理想的校正液体,当计算活度系数,静电力忽略,忽略了尿素中性与其他二进制粒子之间的相互作用,如反应平衡可以表示为式(4):

　　四元系统相平衡计算非常复杂,应该考虑到各种组件的电离平衡,没有方法可以获得更准确的。低浓度的尿素水解过程[26]电离方程式:

　　系统包含多个组件,气相三个组件:水、氨、二氧化碳的平衡液相包括10组件:尿素水解反应,电离平衡,甲基铵离子氨和二氧化碳生成平衡反应。

　　在这篇文章中,通过爱德华兹三元系活度系数模型,和在液相中增加一个尿素水解约束方程,得到四元系统相平衡计算。

　　尿素水解是一个可逆的过程,当温度低于60℃,水解反应,小随温度的增加,水解速度加快,当温度达到80℃时,尿素水解的数量在1 h仅为0.5%,可在110℃1小时增加到3%,加热溶解温度高于130℃时,尿素水解为氨和二氧化碳直接[27],当平衡,***终尿素浓度根据停留时间和温度。

　　其中,问题,情况***初反应前和反应后***终尿素浓度,mg / L,τ是反应堆的尿素溶液中停留时间分钟。N是水解反应器系列;K是尿素水解反应速率;T是水解反应温度。

　　2模型建立和仿线]热力学计算的基础上,结合尿素水解反应模型和反应动力学模型[32]30 -,由阿斯彭过程模拟,自行建造过程的个人操作点计算的物理参数,进口HTRI反应器和换热器的计算和选择,如图1所示。

　　如图1所示,50 w的重量比%尿素水溶液作为物流(1)换热器B1和180℃,1.0 MPa蒸汽热交换器(5)、尿素溶液温度增加到60℃,B2水解反应器进料物流(2),150℃和0.6 MPa反应堆尿素水解反应,(3)主要组分为产品气氨、二氧化碳和水。

　　图2显示了不同进料浓度、摩尔浓度水解的各种组件和反应堆火电仿真比较结果。可以看出,随着浓度的增加增加水解尿素溶液浓度NH3组件,组件H2O浓度降低,生产氨的单位能耗降低。当饲喂尿素溶液浓度50 w % 60 w %,在产品中NH3气体的摩尔分数组件从0.37到0.37,水的摩尔分数的组件从0.43减少到0.43。因为产品气体组分在水浓度减少,不仅可以减少反应液体吸收多余的水分蒸发汽化潜热,同时也减少了反应堆加热蒸汽消耗,并能有效地提高尿素水解反应器的经济效益。

　　试验工厂操作,尿素溶液的配置通过调剂系统,控制尿素在水溶液的浓度。飞行员测试过程由尿素袋原材料、总氮含量≧46.3%的缩二脲含量≦0.9%,水(H2O)≦0.5%,满足gb gb2440 - 2001的要求。

　　如图3所示的尿素水解过程试验工厂如下:软化水的储油槽溶解槽和给水泵一直到尿素尿素颗粒制备尿素溶液混合,另一通过换热器在高温预热后电锅炉生产的蒸汽。通过饲喂尿素溶液泵入水解反应器,水解反应生成氨、反应所需热量来源提供在汽缸的流动,蒸汽加热热交换器和冷却后变成饱和水储油槽。删除产品的气相反应器的***部。反应残液回收的废水箱。

　　设备采用恒压操作,连续喂养,加热蒸汽流量和产品流动气体质量流量计安装在管道的实时记录。反应体系的平衡后,加热蒸汽流量和流量稳定,产品气体气相水解反应器温度逐渐降低,直至稳定。

　　出口产品被使用在线所示,与饲喂尿素溶液质量浓度的提高,尿素水解的产物的成分氨和二氧化碳浓度的增加,水成分浓度降低,与仿真研究的结论一致,测试结果符合设计要求的回应。

　　为了进一步校正过程设计和计算方法,反应器传热面积,反应堆***小、进给速度、检查等设计参数的蒸汽发生器,工厂操作在一个实验数据为例,分析物料平衡和热量平衡的尿素水解机制。

　　其中,物质平衡是尿素水解反应器安装在饲料进口和出口产品气体质量流量计,在反应堆维持恒定的液面,交通检测数据检查系统的物料平衡。尿素水解反应器和热量平衡,主要包括工作中火加热,蒸汽吸收热量,加热盘管导热量之间的平衡。加热蒸汽参数为1.0 MPa,180℃,盘管中的流动和汽化潜热的,尿素溶液的管壁导热的反应堆,尿素溶液的吸热过程可以简化在热处理煮沸。加热板热管蒸汽把指的是饱和蒸汽加热汽化潜热的到饱和水。外加热盘管吸热量的尿素溶液包含三个部分:尿素溶液的饲料温度反应所需的热量温度;尿素水解反应后溶液吸收热量的化学反应,水解反应后反应堆内剩下的水蒸气的汽化潜热被蒸汽吸收。相应的总传热系数对流传热系数的传热板管,线圈,线圈沸腾传热系数的热导率,根据加热蒸汽流量的检测反应系统热平衡,如图5所示。

　　由图中,您可以看到,当反应体系的平衡,在系统的材料质量是相等的。当涉及到一个平衡反应系统,加热蒸汽=总热量和总热量的反应堆,和传热系数=总传热计算。

　　水解反应的液体产品的主要目标不是飞行员测试可以由采样装置底部的反应堆冷却降压测试,与相平衡计算结果比较后,测试表明,在不同进料浓度尿素及其衍生物的反应液浓度随操作压力的增加而减小。

　　电厂的尿素水解系统氨反应系统属于高浓度的尿素水溶液系统,本文利用ASPEN软件模拟尿素水解过程中,假设在尿素合成反应平衡的过程,模拟计算,得到了反应器氨的能力,与试验测试验证假设的可行性。

　　结果表明,假设的修正是可行的,并符合设备操作的结果。许多批次在测试期间,设备***的氨产量9.9公斤/小时,***氨产量13.65公斤/小时,和氨的输出设计值为10 kg / h,氨装置可以满足脱硝系统负载变化和监管要求。

　　与饲喂尿素溶液浓度的提高,水解的产物氨浓度的增加,水蒸气的浓度降低,生产氨单位能耗降低。当饲喂尿素溶液质量浓度由50 w % 60 w %,氨在产品气体组分体积浓度从37.5%增加到48%,水蒸气从43%降低到28%。减少多余的水分消耗能量损失造成的汽化潜热,不仅可以改善饲料的浓度,减少多余水分的吸收热能,也将有利于降低运行成本的水解过程。

　　从动力学氨产量也影响水解氨过程运行成本的另一个重要的因素。与进料浓度的增加,尿素的浓度平衡反应液体上升,同样生产氨操作温度下降速率的需求,从而降低系统能耗,并提高单位荷载变化的反应能力,有利于提高水解装置的经济效益,为进一步发展沥青烟气处理反应器是尿素水解的水解氨工艺设计和设备的发展提供了基础参数。