尿素水解和尿素热解的工艺介绍及技术经济比较

目录

一、概述 (2)

二、技术介绍 (2)

2.1尿素水解制氨技术 (2)

2.2尿素热解制氨技术 (3)

三、应用现状 (4)

3.1尿素热解技术 (4)

3.2 尿素水解技术 (5)

四、投资、运行费用比较 (6)

4.1设备投资、安装费用比较 (6)

4.2 运行费用比较 (6)

五、结论 (6)

关于尿素水解制氨和尿素热解制氨的工艺介绍

及技术、经济比较

一、概述

“十二五”期间国内建设了大量的烟气脱硝装置，其还原剂制备系统主要由液氨蒸发、氨水汽化、尿素制氨三种方式，随着国内民众和企业安全意识的加强，加上国内危化品运输、储存、使用事故层出不穷，尿素制氨技术因其不需要装卸、运输、储存危险化学品、装置占地面积小、运行安全稳定可靠，逐渐成为电厂选择脱硝还原剂制备系统的主流技术。

尿素是氨的理想的来源。尿素(CH4N2O)为无毒无味的白色晶体或粉末，是人工合成的第一个有机物，广泛存在于自然界中，其理化性质较稳定，应用于农业及工业领域，其运输和储存和管理均不受国家和地方法规的限制。尿素是一种稳定、无毒的固体物料，对人和环境均无害；可以被散装运输并长期储存；不需要运输和储存方面的特殊程序，它的使用不会对人员和周围社区产生不良影响。但固体颗粒尿素容易吸湿，当空气中的相对湿度大于尿素的吸湿点时，它就吸收空气中的水分而潮解，尿素在储存过程中极易吸潮板结，需采取措施防止吸湿结块的情况发生。

尿素制氨技术中根据其反应机理和核心反应设备的不同分为尿素水解制氨和尿素热解制氨二种技术。先分别介绍及对比如下：

二、技术介绍

2.1尿素水解制氨技术

尿素水解制氨工艺的原理是尿素水溶液在一定温度下发生水解反应，生成的气体中包含氨气和二氧化碳。其化学反应式为：

NH

2-CO-NH

2

＋ H

2

O → 2NH

3

↑＋ CO

2

↑

尿素水解制氨系统由1）尿素颗粒储存和溶解系统、2)尿素溶液储存和输送系统及3)尿素水解系统组成。

尿素颗粒在尿素溶解罐中配置成约50%浓度的尿素溶液，随后尿素溶液储存在尿素溶液储罐中以供电厂使用。尿素溶液通过泵输送到水解反应器中水解产生氨气，氨气随后进入氨空气混合器后喷入烟道用作烟气脱硝的还原剂。

尿素水解制氨简要工艺流程如下：

尿素水解制氨系统可以采用单元制布置（一台水解器产氨供一台炉），也可采用公用制布置（一台水解器产氨供多台炉，同时备用一台水解器）。

目前的尿素水解制氨反应器与传统的技术有较大的差异，水解反应器运行温度约为130~160℃，压力：0.4~0.6MPa。

由于尿素水解制氨系统解决了液氨的装卸、运输、储存等问题，水解器制氨备案随制随用，无需储存，彻底解决了电厂脱硝工程还原剂制备系统的安全隐患问题。通过实地考察，国内主要水解反应器供货厂家成都锐思环保公司采用橇装模块化供货，模块上无转动机械，重要仪表均设置有冗余，实现了全自动控制，能够很好的跟随机组负荷的响应，运行稳定、可靠。尿素水解制氨系统主要的能源方式是电厂的辅助蒸汽，所需要的蒸汽参数为：压力0.7MPa，温度180℃以上。通常每台炉需氨量约200kg/h的情况下，蒸汽耗量约为0.8吨/h。

2.2尿素热解制氨技术

尿素热解制氨的原理是利用辅助能源（燃油、电加热等）在650℃温度的热解炉内，将雾化的尿素溶液直接分解为氨气，其反应方程式为：

CO(NH

2)

2

→ NH

3

+ HNCO

HNCO + H

2O → NH

3

+ CO

2

尿素热解制氨系统是由SNCR技术发展而来，早期的该项技术主要由美国燃料公司开发。尿素热解制氨系统由1)尿素颗粒储存和溶解系统、2)尿素溶液储存和输送系统及3)尿素热解系统组成。其中1）、2）与尿素水解制氨系统几乎一致。

尿素热解制氨系统简要工艺流程如下：

尿素热解系统的尿素溶液制备和储存系统几乎和尿素水解一致，其主要设备为热解炉。尿素热解制氨系统只能采用单元制布置（一台热解炉产氨供一台炉）。

尿素热解制氨系统的热解炉温度较高，其温度场前期主要由燃烧柴油等方式实现，目前国内主要以电加热一次风为主。2015年改造的高温烟气加热一次风的方式实际运行效果不理想。当热解系统采用应用最广的电加热一次风的方式时，每台炉需氨量约200kg/h时，电加热的功率约为650KW/台炉。

三、应用现状

3.1尿素热解技术

尿素热解制氨系统是由SNCR技术发展而来，早期的该项技术主要由美国燃料公司开发，早期主要依赖于进口，国内目前国产的主要供货商为北京洛卡环保公司，目前该公司已被厦门三维丝公司收购。

其主要优势是美国燃料公司在国内推广应用较早，目前业绩相对较水解技术多，国内业绩约200余套。目前国内的某些设计院、工程公司在还原剂制备系统

关注较少，对新技术、新知识接触较少，在方案制定阶段主观上更愿意推荐有现成资料、现成文档、图纸的方案。

其主要缺点是运行物耗、能耗高，因需要采用雾化喷嘴，雾化风消耗大，喷嘴易堵塞，导致热解炉内结块严重。机组脱硝需氨量越大，相对水解技术年运行费用相差也就越大，2×660MW机组年运行费用相对水解技术每年多支出约500万元。国内个别电厂出现热解炉及其尾部烟风道燃烧、爆炸等安全事故。

3.2 尿素水解技术

国内首套尿素水解制氨技术于2011年8月在湖北武汉长源青山电厂2×350MW机组中投产使用，由龙源环保公司实施。国外主要供货商为美国walhco公司，国内供货商为成都锐思环保公司，其技术为始于2009年的自主研发，目前该成都锐思环保公司占据国内80%市场份额。

其主要优势是年运行费用低，主要供货厂家均采用撬装模块化供货，成品质量高，免维护，现场工期短，自动化程度高。

其主要劣势是其技术2011年前主要掌握在国外厂商，进口设备价格较高，国内公司厂家于2012年才有2×600MW机组中投运，国内电厂对水解系统认识度不高，目前国内应用业绩约70余套。