尿素催化水解原理及操作

尿素催化水解裝置原理介紹與操作培訓(xùn)當(dāng)前1頁，共33頁，星期日。主要內(nèi)容尿素催化水解原理尿素催化水解系統(tǒng)組成尿素催化水解系統(tǒng)啟動與停止尿素催化水解系統(tǒng)運行維護(hù)當(dāng)前2頁，共33頁，星期日。主要內(nèi)容尿素催化水解原理尿素催化水解系統(tǒng)組成尿素催化水解系統(tǒng)啟動與停止尿素催化水解系統(tǒng)運行維護(hù)當(dāng)前3頁，共33頁，星期日。一、尿素催化水解原理濃度約50%的尿素溶液通過高壓泵從尿素儲罐打入反應(yīng)器中在壓力0.4-0.5Mpa、溫度135-160℃和催化劑的作用下進(jìn)行水解反應(yīng)，產(chǎn)生氨氣、二氧化碳混合氣混合氣通過反應(yīng)器上面的汽水分離器分離后，經(jīng)由減壓、流量控制調(diào)節(jié)與稀釋風(fēng)在氨空氣混合器混合，稀釋氨濃度至5%以下最后進(jìn)入SCR反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行脫硝反應(yīng)當(dāng)前4頁，共33頁，星期日。一、尿素催化水原理反應(yīng)方程式：

綜合反應(yīng)：(NH2)2CO+H2OCO2↑+2NH3↑

尿素的水解反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。為了使反應(yīng)速率恒定，尿素、水和熱量都必須按照正確的比例供給反應(yīng)器。催化劑的主要作用是通過改變了反應(yīng)路徑，從而大大加快反應(yīng)速率，降低響應(yīng)時間。反應(yīng)器中裝有固定量的催化劑，催化劑在反應(yīng)器內(nèi)可循環(huán)使用。催化劑當(dāng)前5頁，共33頁，星期日。水解反應(yīng)器催化劑制備蒸汽減溫減壓催化劑箱、泵減溫減壓器儲存?zhèn)}庫溶解罐、泵儲存罐廢水池/箱反應(yīng)器分離器調(diào)節(jié)閥質(zhì)量流量計混合器300型尿素催化水解系統(tǒng)尿素轉(zhuǎn)化率大于99%135℃0.5MpaG一、尿素催化水解原理噴氨格柵170℃0.7MPa耗量4203kg/h50%尿素1783kg/h當(dāng)前6頁，共33頁，星期日。改良尿素制氨技術(shù)催化劑改變反應(yīng)路徑反應(yīng)溫度：135-140℃；反應(yīng)壓力0.4-0.5MPa反應(yīng)速度較傳統(tǒng)水解法約提高10倍以上適應(yīng)鍋爐滿負(fù)荷的13%變化尿素催化水解系統(tǒng)特性：尿素催化水解原理當(dāng)前7頁，共33頁，星期日。主要內(nèi)容尿素催化水解原理尿素催化水解系統(tǒng)組成尿素催化水解系統(tǒng)啟動與停止尿素催化水解系統(tǒng)運行維護(hù)當(dāng)前8頁，共33頁，星期日。尿素催化水解系統(tǒng)組成序號設(shè)備名稱型號及尺寸單位數(shù)量1水解反應(yīng)器2000×12017，316L，套3反應(yīng)器本體尿素溶液供給系統(tǒng)除鹽水供給系統(tǒng)催化劑供給系統(tǒng)蒸汽供給及疏水系統(tǒng)排污和排氣系統(tǒng)伴熱系統(tǒng)吹掃系統(tǒng)電氣系統(tǒng)熱控系統(tǒng)當(dāng)前9頁，共33頁，星期日。尿素催化水解系統(tǒng)組成反應(yīng)器本體主要設(shè)備，用于尿素催化水解制氨。尿素溶液在壓力0.4-0.5Mpa、溫度130-150℃和催化劑的作用下進(jìn)行水解反應(yīng)，產(chǎn)生氨氣。設(shè)有排污口和泄壓口、壓力變送器、熱電阻、雷達(dá)液位計當(dāng)前10頁，共33頁，星期日。尿素催化水解系統(tǒng)組成尿素溶液供給系統(tǒng)向反應(yīng)器提供50%的尿素溶液除鹽水供給系統(tǒng)啟機時反應(yīng)器注水催化劑溶解沖洗減溫減壓器降溫催化劑為反應(yīng)器提供溶解的催化劑催化劑箱來自尿素區(qū)內(nèi)來自尿素區(qū)尿素管道來自催化劑箱當(dāng)前11頁，共33頁，星期日。尿素催化水解系統(tǒng)組成蒸汽供給及疏水系統(tǒng)蒸汽（減溫減壓至170℃、0.7MPa）主要為反應(yīng)器提供熱量用于吹掃廢液管線用于管道伴熱疏水收集至疏水箱來自鍋爐輔汽母管，經(jīng)減溫減壓器降至170℃、0.7MPa疏水至疏水箱當(dāng)前12頁，共33頁，星期日。尿素催化水解系統(tǒng)組成氨氣供給噴氨系統(tǒng)水解反應(yīng)器提供氨氣、二氧化碳、水蒸汽混合氣汽水分離器進(jìn)入氨氣管道當(dāng)前13頁，共33頁，星期日。尿素催化水解系統(tǒng)組成伴熱系統(tǒng)反應(yīng)器撬裝內(nèi)的氨氣（130℃）和廢氣、廢液管（120℃）、尿素管（50℃）、液位計（120℃）、均設(shè)置電伴熱吹掃系統(tǒng)廢液排污管道設(shè)有吹掃系統(tǒng)廢氣管道、氨氣管道均設(shè)有蒸汽吹掃當(dāng)前14頁，共33頁，星期日。主要內(nèi)容尿素催化水解原理尿素催化水解系統(tǒng)組成尿素催化水解系統(tǒng)啟動與停止尿素催化水解系統(tǒng)運行維護(hù)初次投入反應(yīng)器的要求反應(yīng)器啟動反應(yīng)器正常停機反應(yīng)器緊急停機蒸汽吹掃步序反應(yīng)器煮洗反應(yīng)器定期排污機組噴氨投入機組停止噴氨當(dāng)前15頁，共33頁，星期日。尿素催化水解系統(tǒng)啟動與停止初次投入反應(yīng)器的要求首次啟動反應(yīng)器需要在加入適量的反應(yīng)液，該溶液由除鹽水和50%的尿素溶液及適量催化劑混合而成。首先加入已經(jīng)配備好的催化劑溶液，之后加入適量的除鹽水至反應(yīng)器液位約650mm處，最后加入尿素溶液至反應(yīng)器液位約1000mm處。反應(yīng)器中尿素的初始濃度大約為25%。注意：反應(yīng)器中初始稀釋啟動的尿素溶液濃度不得超過28%。當(dāng)前16頁，共33頁，星期日。尿素催化水解系統(tǒng)啟動與停止反應(yīng)器的啟動投入條件：在停機狀態(tài)尿素溶液已供應(yīng)催化劑溶液已經(jīng)打入到尿素水解反應(yīng)器中減溫減壓器正常工作，即蒸汽已供應(yīng)啟動步驟：1.反應(yīng)器加入反應(yīng)液：供給催化劑溶液進(jìn)入到反應(yīng)器，除鹽水管開關(guān)閥至反應(yīng)器液位大于650mm，關(guān)閉該閥門；打開尿素溶液管開關(guān)閥和調(diào)節(jié)閥(置值為100)，至反應(yīng)器液位到1000mm，關(guān)閉尿素溶液調(diào)節(jié)閥當(dāng)前17頁，共33頁，星期日。尿素催化水解系統(tǒng)啟動與停止啟動步驟：2.升溫加壓：尿素溶液調(diào)節(jié)閥根據(jù)液位調(diào)節(jié)逐步緩慢升溫，升溫速率不大于5℃/min。蒸汽調(diào)節(jié)閥為壓力調(diào)節(jié)方式，壓力設(shè)為0.45MPa，升壓速率為0.02MPa/min，至反應(yīng)器壓力大于0.45MPa3.首次投運排氣

-當(dāng)反應(yīng)器壓力到達(dá)0.6MPa后，手動打開緊急排空閥，進(jìn)行排氣到廢水地坑（地坑需提前進(jìn)水到80%液位），當(dāng)壓力降到0.2MPa時，手動關(guān)閉緊急排空閥，繼續(xù)升壓，排氣操作進(jìn)行3次。4、此時反應(yīng)器具備供應(yīng)成品氨氣條件當(dāng)前18頁，共33頁，星期日。躲避氨氣泄露時，應(yīng)觀察風(fēng)向，逆風(fēng)逃生6MPa后，手動打開緊急排空閥，進(jìn)行排氣到廢水地坑（地坑需提前進(jìn)水到80%液位），當(dāng)壓力降到0.結(jié)束，尿素水解反應(yīng)器正常停機。煮洗完成后，壓力降低后將反應(yīng)器內(nèi)溶液放空，關(guān)閉主蒸汽，關(guān)閉各個閥門，等待下一次系統(tǒng)啟動。排污2分鐘，關(guān)閉表面排污手動閥。注：水清洗過程中所有排水（清水、濁水、廢堿液等）都要有組織排放，應(yīng)安排去污水處理站。02MPa/min，至反應(yīng)器壓力大于0.尿素催化水解系統(tǒng)啟動與停止6MPa后，手動打開緊急排空閥，進(jìn)行排氣到廢水地坑（地坑需提前進(jìn)水到80%液位），當(dāng)壓力降到0.15MPa或反應(yīng)器溫度小于115℃尿素催化水解系統(tǒng)啟動與停止02MPa/min，至反應(yīng)器壓力大于0.向反應(yīng)器提供50%的尿素溶液催化劑溶液已經(jīng)打入到尿素水解反應(yīng)器中躲避氨氣泄露時，應(yīng)觀察風(fēng)向，逆風(fēng)逃生尿素催化水解系統(tǒng)啟動與停止反應(yīng)器正常停機操作啟動條件：鍋爐開始停機，確定反應(yīng)器跟著正常停機操作步驟打開反應(yīng)器出口氨氣管道開關(guān)閥，其他開關(guān)閥和調(diào)節(jié)閥均關(guān)閉（斷蒸汽氣斷尿素）等待，反應(yīng)器壓力小于0.15MPa或反應(yīng)器溫度小于115℃關(guān)閉反應(yīng)器出口氨氣管道開關(guān)閥氨氣管線吹掃結(jié)束，尿素水解反應(yīng)器正常停機。注意：正常停機后，必須及時手動吹掃氨氣管線，以防止氨氣在管路中凝結(jié)堵塞管路。（蒸汽吹掃最好30min）尿素管線沖洗當(dāng)前19頁，共33頁，星期日。尿素催化水解系統(tǒng)啟動與停止反應(yīng)器緊急停機操作啟動條件：反應(yīng)器壓力小于0.15MPa且溫度大于135℃[反應(yīng)器泄露]反應(yīng)器壓力大于1.2MPa[安全閥動作]操作步驟：打開反應(yīng)器出口j緊急放空閥，其他開關(guān)閥和調(diào)節(jié)閥均關(guān)閉（斷氣斷尿素）等待，反應(yīng)器壓力小于0.15MPa或反應(yīng)器溫度小于115℃關(guān)閉反應(yīng)器出口壓力放空開關(guān)閥廢氣、氨氣管線吹掃注意：若發(fā)現(xiàn)泄漏很嚴(yán)重，需要打開反應(yīng)器廢液管線開關(guān)閥，一邊排壓一邊排尿素溶液。停機后必須及時手動吹掃廢氣管線，以防止氨氣在管路中凝結(jié)堵塞管路。當(dāng)前20頁，共33頁，星期日。尿素催化水解系統(tǒng)啟動與停止蒸汽吹掃步序氨氣管線蒸汽吹掃步序如下：關(guān)閉開氨氣管道開關(guān)閥。打開氨氣管道蒸汽吹掃手動閥，進(jìn)行蒸汽吹掃。吹掃結(jié)束，關(guān)閉氨氣管道蒸汽吹掃手動閥，注意：吹掃氨氣管線時需要通知鍋爐脫硝運行，以保證氨氣管道至SCR噴氨格柵的管道暢通。廢氣管線吹掃步序如下：確定關(guān)閉廢氣管線開關(guān)閥和廢氣管道手動閥。，打開廢氣管線蒸汽吹掃手動閥，進(jìn)行蒸汽吹掃。吹掃結(jié)束，關(guān)閉廢氣管線蒸汽吹掃手動閥。當(dāng)前21頁，共33頁，星期日。尿素催化水解系統(tǒng)啟動與停止反應(yīng)器煮洗系統(tǒng)長時間停運（一月以上）需要將反應(yīng)器內(nèi)溶液放凈，用除鹽水沖洗一遍后，加除鹽水進(jìn)行反應(yīng)器水煮洗12個小時。反應(yīng)器尿素溶液排放后，需要打開廢液管線蒸汽吹掃開關(guān)閥，蒸汽吹掃廢液管線10分鐘反應(yīng)器除鹽水煮洗溫度約130-140℃，壓力約0.3-0.4Mpa，建議煮洗時間最少4小時，煮洗過程每小時排污一次，排污時間3分鐘，煮洗過程中盡量不要排氣，如壓力太高則可適當(dāng)排氣至廢水池。

煮洗完成后，壓力降低后將反應(yīng)器內(nèi)溶液放空，關(guān)閉主蒸汽，關(guān)閉各個閥門，等待下一次系統(tǒng)啟動。當(dāng)前22頁，共33頁，星期日。尿素催化水解系統(tǒng)啟動與停止反應(yīng)器定期排污由于尿素及催化劑的含有雜質(zhì)，所以需要定時清理反應(yīng)器中的固體、沉積物和其他污染物，使其保持至最小值反應(yīng)器底部排污：根據(jù)現(xiàn)場需求，半年進(jìn)行一次打開反應(yīng)器排污管上的開關(guān)閥底部排污約10秒鐘后關(guān)閉開關(guān)閥打開廢液管線蒸汽吹掃開關(guān)閥，進(jìn)行蒸汽吹掃，蒸汽吹掃10分鐘后關(guān)閉。反應(yīng)器表面排污：建議排污時間2分鐘，每月進(jìn)行一次打開表面排污手動閥。排污2分鐘，關(guān)閉表面排污手動閥。打開廢液管線蒸汽吹掃開關(guān)閥，蒸汽吹掃10分鐘后關(guān)閉；當(dāng)前23頁，共33頁，星期日。主要內(nèi)容尿素催化水解原理尿素催化水解系統(tǒng)組成尿素催化水解系統(tǒng)啟動與停止尿素催化水解系統(tǒng)運行維護(hù)輔助設(shè)備日常維護(hù)和安全注意事項反應(yīng)器日常維護(hù)和安全注意事項停運后檢查和維護(hù)和安全注意事項催化劑的使用和保存反應(yīng)器長期使用的維護(hù)當(dāng)前24頁，共33頁，星期日。尿素催化水解系統(tǒng)運行維護(hù)輔助設(shè)備日常維護(hù)和安全注意事項設(shè)備外觀完整，部件和保溫齊全，設(shè)備及周圍應(yīng)清潔、無積油、積水及其他雜物，照明充足，欄桿平臺完整。各箱、池的人孔、檢查孔應(yīng)嚴(yán)密關(guān)閉，各備用管法蘭嚴(yán)密封閉。所有閥門、擋板開關(guān)靈活，無卡澀現(xiàn)象，位置指示正確。事故按鈕完好并加蓋。每半個月對氨氣泄漏報警系統(tǒng)的功能進(jìn)行一次檢查并試驗正常；定期對各安全閥進(jìn)行檢查和維護(hù)。調(diào)節(jié)閥和開關(guān)閥每班都要檢查。管道在運行期間要檢查泄漏和振動情況。工作人員現(xiàn)場巡查中應(yīng)注意觀察各儀表的讀數(shù)，作好記錄，并與上位機上顯示讀數(shù)對比，有差距時應(yīng)及時校對。對于備用設(shè)備必須經(jīng)常檢查以保證其處于良好狀態(tài)，能隨時啟用。尿素供給管道、除鹽水供給管道連接完好，無漏點，未發(fā)生堵塞現(xiàn)象。加熱蒸汽管道無撞擊、泄露，伴熱管道工作正常，疏水器工作正常，疏水可以正常流回疏水池。反應(yīng)器人孔及底部連接法蘭封閉嚴(yán)密，無氨氣泄露。氨氣計量閥組和氨空混合氣區(qū)域管道無氨氣泄漏，各儀表運行正常。當(dāng)前25頁，共33頁，星期日。尿素催化水解系統(tǒng)運行維護(hù)反應(yīng)器日常維護(hù)和安全注意事項為減少反應(yīng)器中雜質(zhì)的沉積，必須定期對反應(yīng)器進(jìn)行排污。必須做好排污程序的記錄（包括數(shù)量和頻率）。運行過程中需要檢查管線電伴熱是否正常運行。每月檢測和維修一次主蒸汽疏水閥、管道絕緣損壞需修理損壞的地方每年一次檢測排干并檢查所有容器。處理掉所有堆積的尿素晶體，其可用最低40度的除鹽水沖洗。反應(yīng)器最好每隔一年完全排干、清冼和重新注入新的溶液。用除鹽水對所有管道進(jìn)行徹底沖冼，檢查和清冼所有過濾器。檢查反應(yīng)器中的蒸汽盤管是否良好。氨氣為巨毒、可爆物質(zhì)，運行中如發(fā)生泄漏應(yīng)及時采取措施切斷氣氨來源，待泄漏消除后方可重新投入運行。當(dāng)前26頁，共33頁，星期日。尿素催化水解系統(tǒng)運行維護(hù)反應(yīng)器日常維護(hù)和安全注意事項躲避氨氣泄露時，應(yīng)觀察風(fēng)向，逆風(fēng)逃生反應(yīng)器的運行液位、溫度及壓力應(yīng)嚴(yán)格按照要求運行維護(hù)。反應(yīng)器禁止過壓：不得用50%溶液濃度的尿素啟動空的反應(yīng)器，必須在加熱前用除鹽水將其稀釋。反應(yīng)器在空容器首次啟動未稀釋反應(yīng)器溶液可能導(dǎo)致內(nèi)部壓力的快速增加和最終出現(xiàn)過壓情況，這可能導(dǎo)致反應(yīng)器的動作。反應(yīng)器排污必須與DCS操作員協(xié)調(diào)并且必須在整個排污過程中不斷監(jiān)測排污量和反應(yīng)器液位。收集的溶液/材料必須在廢水池中進(jìn)行冷卻和稀釋以避免大量釋放氨氣并且必須在環(huán)保安全方式下進(jìn)行，且遵照企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)程序和國家及當(dāng)?shù)胤ㄒ?guī)。反應(yīng)器在在線排污過程中，反應(yīng)器液位不得低于低液位設(shè)定點（700mm）。當(dāng)前27頁，共33頁，星期日。打開廢液管線蒸汽吹掃開關(guān)閥，蒸汽吹掃10分鐘后關(guān)閉；注意：若發(fā)現(xiàn)泄漏很嚴(yán)重，需要打開反應(yīng)器廢液管線開關(guān)閥，一邊排壓一邊排尿素溶液。反應(yīng)器中裝有固定量的催化劑，催化劑在反應(yīng)器內(nèi)可循環(huán)使用。用除鹽水對所有管道進(jìn)行徹底沖冼，檢查和清冼所有過濾器。停機后必須及時手動吹掃廢氣管線，以防止氨氣在管路中凝結(jié)堵塞管路。由于尿素及催化劑的含有雜質(zhì)，所以需要定時清理反應(yīng)器中的固體、沉積物和其他污染物，使其保持至最小值向反應(yīng)器提供50%的尿素溶液催化劑溶液已經(jīng)打入到尿素水解反應(yīng)器中注意：吹掃氨氣管線時需要通知鍋爐脫硝運行，以保證氨氣管道至SCR噴氨格柵的管道暢通。當(dāng)前18頁，共33頁，星期日。關(guān)閉開氨氣管道開關(guān)閥。調(diào)節(jié)閥和開關(guān)閥每班都要檢查。（堿洗過程中不排氣，每隔4小時排污兩分鐘，保持液位）供給催化劑溶液進(jìn)入到反應(yīng)器，2MPa，飽和溫度（120℃）下煮洗至少24小時左右；當(dāng)前28頁，共33頁，星期日。當(dāng)前29頁，共33頁，星期日。尿素催化水解系統(tǒng)運行維護(hù)停運后檢查和維護(hù)和安全注意事項對停運設(shè)備、輸尿素溶液管道及輸氨管道進(jìn)行吹掃、沖洗；定時檢查各箱罐、反應(yīng)器的介質(zhì)液位；按要求進(jìn)行轉(zhuǎn)動設(shè)備的換油和維護(hù)工作；停運期間應(yīng)進(jìn)行必要的消缺工作；冬季停運應(yīng)采取防凍措施。當(dāng)前30頁，共33頁，星期日。尿素催化水解系統(tǒng)運行維護(hù)催化劑的使用和保存催化劑需要人工加入催化劑箱進(jìn)行配備，將催化劑打入進(jìn)反應(yīng)器，即一次往催化劑箱注入除鹽水液位達(dá)到催化劑箱指定液位，開啟攪拌機，一邊攪拌一邊加入一半的催化劑顆粒，攪拌均勻后，啟動催化劑泵將催化劑溶解打入反應(yīng)器。啟動空反應(yīng)器前，事先將配備好的催化劑溶液打入反應(yīng)器，在向反應(yīng)器中加除鹽水達(dá)到除鹽水和尿素溶液。催化劑需要根據(jù)說明進(jìn)行存放、使用。當(dāng)前31頁，共33頁，星期日。汽水分離器進(jìn)入氨氣管道冬季停運應(yīng)采取防凍措施。當(dāng)前14頁，共33頁，星期日。催化劑溶液已經(jīng)打入到尿素水解反應(yīng)器中向反應(yīng)器提供50%的尿素溶液首次啟動反應(yīng)器需要在加入適量的反應(yīng)液，該溶液由除鹽水和50%