系統(tǒng),依靠建立了尿素水解試驗試驗裝置,在建立水解反應平衡和NH3 - CO2 - H2O - CO(NH2)2相平衡計算方法的基礎上,四元系統(tǒng),利用ASPEN軟件模型來計算反應堆能力的氨氣,比較結果和實際操作。結果表明,尿素水解反應設備運行參數(shù)的設計與計算結果一致,模型和計算方法是可行的和控制條件的150℃和0.6 MPa,尿素溶液濃度、反應器越高,容量越***生產(chǎn)氨的天然氣出口水含量少,設備效率高,符合理論計算。

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

　　由于缺少***內(nèi)技術,基本直接購買外***U2A尿素水解的合成氨裝置反應器系統(tǒng),一些機構近年來發(fā)達***家的產(chǎn)權尿素水解反應器。但是因為機密性和水解反應器技術的使用,幾乎沒有公共信息。為了填補技術空白,自2012年以來,在“一千計劃”海外專家研究項目團隊開展尿素水解技術研究,初步設計通過水解反應過程的理論計算和水解反應器參數(shù)、建筑燃煤電廠脫硝氨和尿素水解試驗測試,分析,操作溫度,操作壓力和質量流率的尿素水解率和氨生產(chǎn)的數(shù)量的影響,驗證了設計方案和理論計算方法的適用性,以開發(fā)一套完全的知識產(chǎn)權和***家發(fā)明專利的尿素水解氨過程[1 - 5]。

　　本文建立了尿素水解反應平衡(假設的過程中尿素合成反應平衡)和NH3 - CO2 - H2O - CO(NH2)2相平衡計算方法的基礎上,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,不僅驗證了方法的可行性,也在試點測試臺架試驗模擬尿素水解的脫硝技術,***化反應控制因素和條件,獲得高尿素水解率和更高的設備生產(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蒸餾過程中,化學反應的相平衡計算模型[11]和NH3 - CO2 - H2O - CO(NH2)2四元系統(tǒng)液體熱力學行動[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程相平衡計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算報告。

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

　　反應平衡K是關鍵參數(shù)的仿真計算,并與壓力無關,成分,只是溫度的函數(shù),當過程之前和之后的熱容沒有明顯變化,如式(2):

　　這個想法,應該能夠利用的經(jīng)驗平衡低濃度尿素的水解過程。然而,低濃度的尿素水解過程進行了水解反應的同時,還從氨和二氧化碳弱電解質的電離平衡,以及氨和二氧化碳之間的化學反應。低濃度的尿素溶液平衡系統(tǒng)屬于弱電解質溶液相平衡,靜電力計算研究起著主要的作用,低濃度的活度系數(shù)。

　　因此,尿素合成工藝冷凝液尿素水解系統(tǒng)的平衡熱力學計算并不適用于脫硝與尿素水解平衡系統(tǒng),和尿素的合成過程濃度較高,尿素生產(chǎn)過程不同的溫度180 - 210℃和13至24 mpa的壓力范圍,屬于電解質溶液相平衡狀態(tài),您可以參考平衡的過程中尿素合成計算[20],也可以通過實驗數(shù)據(jù)擬合,如(3):

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

　　四元系統(tǒng)相平衡計算非常復雜,應該考慮到各種組件的電離平衡,沒有方法可以獲得更準確的。低濃度的尿素水解過程[26]電離方程式:

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

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

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

　　其中,問題,情況***初反應前和反應后***終尿素濃度,mg / L,τ是反應堆的尿素溶液中停留時間分鐘。N是水解反應器系列;K是尿素水解反應速率;T是水解反應溫度。

　　2模型建立和仿線]熱力學計算的基礎上,結合尿素水解反應模型和反應動力學模型[32]30 -,由阿斯彭過程模擬,自行建造過程的個人操作點計算的物理參數(shù),進口HTRI反應器和換熱器的計算和選擇,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水解反應器進料物流(2),150℃和0.6 MPa反應堆尿素水解反應,(3)主要組分為產(chǎn)品氣氨、二氧化碳和水。

　　圖2顯示了不同進料濃度、摩爾濃度水解的各種組件和反應堆火電仿真比較結果?？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。當飼喂尿素溶液濃度50 w % 60 w %,在產(chǎn)品中NH3氣體的摩爾分數(shù)組件從0.37到0.37,水的摩爾分數(shù)的組件從0.43減少到0.43。因為產(chǎn)品氣體組分在水濃度減少,不僅可以減少反應液體吸收多余的水分蒸發(fā)汽化潛熱,同時也減少了反應堆加熱蒸汽消耗,并能有效地提高尿素水解反應器的經(jīng)濟效益。

　　試驗工廠操作,尿素溶液的配置通過調劑系統(tǒng),控制尿素在水溶液的濃度。飛行員測試過程由尿素袋原材料、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所示的尿素水解過程試驗工廠如下:軟化水的儲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,另一通過換熱器在高溫預熱后電鍋爐生產(chǎn)的蒸汽。通過飼喂尿素溶液泵入水解反應器,水解反應生成氨、反應所需熱量來源提供在汽缸的流動,蒸汽加熱熱交換器和冷卻后變成飽和水儲油槽。刪除產(chǎn)品的氣相反應器的***部。反應殘液回收的廢水箱。

　　設備采用恒壓操作,連續(xù)喂養(yǎng),加熱蒸汽流量和產(chǎn)品流動氣體質量流量計安裝在管道的實時記錄。反應體系的平衡后,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,與仿真研究的結論一致,測試結果符合設計要求的回應。

　　為了進一步校正過程設計和計算方法,反應器傳熱面積,反應堆***小、進給速度、檢查等設計參數(shù)的蒸汽發(fā)生器,工廠操作在一個實驗數(shù)據(jù)為例,分析物料平衡和熱量平衡的尿素水解機制。

　　其中,物質平衡是尿素水解反應器安裝在飼料進口和出口產(chǎn)品氣體質量流量計,在反應堆維持恒定的液面,交通檢測數(shù)據(jù)檢查系統(tǒng)的物料平衡。尿素水解反應器和熱量平衡,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℃,盤管中的流動和汽化潛熱的,尿素溶液的管壁導熱的反應堆,尿素溶液的吸熱過程可以簡化在熱處理煮沸。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部分:尿素溶液的飼料溫度反應所需的熱量溫度;尿素水解反應后溶液吸收熱量的化學反應,水解反應后反應堆內(nèi)剩下的水蒸氣的汽化潛熱被蒸汽吸收。相應的總傳熱系數(shù)對流傳熱系數(shù)的傳熱板管,線圈,線圈沸騰傳熱系數(shù)的熱導率,根據(jù)加熱蒸汽流量的檢測反應系統(tǒng)熱平衡,如圖5所示。

　　由圖中,您可以看到,當反應體系的平衡,在系統(tǒng)的材料質量是相等的。當涉及到一個平衡反應系統(tǒng),加熱蒸汽=總熱量和總熱量的反應堆,和傳熱系數(shù)=總傳熱計算。

　　水解反應的液體產(chǎn)品的主要目標不是飛行員測試可以由采樣裝置底部的反應堆冷卻降壓測試,與相平衡計算結果比較后,測試表明,在不同進料濃度尿素及其衍生物的反應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程中,假設在尿素合成反應平衡的過程,模擬計算,得到了反應器氨的能力,與試驗測試驗證假設的可行性。

　　結果表明,假設的修正是可行的,并符合設備操作的結果。許多批次在測試期間,設備***的氨產(chǎn)量9.9公斤/小時,***氨產(chǎn)量13.65公斤/小時,和氨的輸出設計值為10 kg / h,氨裝置可以滿足脫硝系統(tǒng)負載變化和監(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。當飼喂尿素溶液質量濃度由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,也將有利于降低運行成本的水解過程。

　　從動力學氨產(chǎn)量也影響水解氨過程運行成本的另一個重要的因素。與進料濃度的增加,尿素的濃度平衡反應液體上升,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能力,有利于提高水解裝置的經(jīng)濟效益,為進一步發(fā)展瀝青煙氣處理反應器是尿素水解的水解氨工藝設計和設備的發(fā)展提供了基礎參數(shù)。