尿素水解制氨系统培训20180808

催化剂的作用：改变反应路径，加快反应速率，降低响应时间。反应器中装有固
定量的催化剂，催化剂在反应器内可循环使用，在大修周期时进行更换。为了使反 应速率恒定，尿素、水和热量都必须按照正确的比例供给反应器。
水解器物料参数品质
水解物料参数表
序号 项目 数据
165 0.7
0.7 20
单位
℃ Mpa
Mpa ℃
4、在催化剂的作用下，熔融状态的尿素在温度130-155℃、压力约0.350.55MPa下进行的快速水解反应。反应速度较普通尿素水解法约提高10倍
以上，响应时间可达到1min以内，能耗约为热解技术的一半。
尿素催化水解装置工艺流程
浓度约50%、温度为50℃的尿素溶液通过管道输送至反应器中，在压力 0.5Mpa、温度135-150℃和催化剂的作用下进行水解反应，产生氨气、 二氧化碳、水蒸汽的混合气。混合气通过反应器上面的汽水分离器分离 后，输出成品氨气。 成品氨气经管道输送至氨气计量分配模块，经计量调节后的氨气与稀释 风在氨空气混合器混合与稀释，混合稀释后的氨气浓度在5%以下，最 后进入SCR反应器内进行脱硝反应。
超压保 护模块
泄压模 块
泄漏检 测模块
供氨模 块
蒸汽调 节模块
尿素催化水解反应器
尿素调 节模块
疏水Biblioteka Baidu 块
催化剂 模块
伴热模 块
冲洗吹 扫模块
排污模 块
停止/准备启动状态
催化剂溶液 废气去废水箱 氨气去SCR区 饱和蒸汽
P
L
L
T
T
去废水箱
P
冷凝水
除盐水 尿素溶液
尿素催化水解装置的启动和停止说明
冷态启动前的检查：
除盐水系统
除盐水主要用于反应器首次启动时尿素 溶液的稀释和催化剂颗粒的溶解；
排污系统 主要由表面排污和底部排污组成；
表面排污管与反应器中部排污口相连接，操作方式为手动，主要用于排出反应器液位表面漂浮杂物。 底部排污管与反应器底部排污口相连接，操作方式为手动或远控，用于排除反应器底部沉积杂质。 此外，设备长期停机需要进行排空时，也要通过底部排污管道进行排空。 泄压系统 水解反应器本体压力超过正常工况时，将会引起装置的保护动作，通过气动泄压开关阀和安全阀进行 泄压，防止装置超压。 两者的具体区别如下：
反应器温度[低-低]
反应器温度[高] 反应器温度[高-高]
< 115
> 160 > 165
16
º C
装置的连锁保护逻辑
设备名称 传动项目 启允许条件：设备处于远方且无保护动作，无跳闸，废水箱液位大于0.6m 水解废水箱泵 连锁启：废水箱液位高于3.6m 或 废水区氨泄漏高于15PPM 连锁停：废水箱液位低于0.6m 保护停：废水箱液位低于0.4m 自动开：废水箱液位大于3.6m且废水泵已启动，延时5s 水解废水箱去废水处理关断门 自动关：废水泵已停止，延时5s 开许可：废水箱液位大于1m 废水箱至废水喷淋关断阀 连锁开：废水区氨泄漏大于15PPM 或 废水泵已启动 连锁关：废水区氨泄漏小于5PPM 或 废水泵已停止 除盐水进废水箱关断门 连锁开：废水区氨泄漏＞20PPM 连锁关：废水区氨泄漏＜5PPM 保护关：废水箱液位＞3.5m 启动允许：设备处于远方，无保护动作，无跳闸，液位大于0.2m 尿素水解催化剂泵 尿素水解催化剂箱搅拌器 保护停：催化剂箱液位低于0.1m 启允许条件：设备处于远方，无保护动作，无跳闸，液位高于0.4m 自动启：液位大于0.6m 自动停：液位小于0.35m 保护停：液位小于0.3m 启允许：该设备处于远方，无保护动作，无跳闸，液位大于0.5m 水解区地坑泵A 自动启：已选择且投联锁且液位大于2.3m 自动停：已选择且投联锁且液位小于0.5m 保护停：液位小于0.4m 启允许：该设备处于远方，无保护动作，无跳闸，液位大于0.5m 水解区地坑泵B 自动启：已选择且投联锁且液位大于2.3m 自动停：已选择且投联锁且液位小于0.5m 保护停：液位小于0.4m 开允许：水解器压力＞0.3MPa 水解反应器氨气出口总阀 水解反应器紧急放空阀 氨气管线吹扫阀 废液管线吹扫阀 保护关：水解区氨泄漏检测大于20PPM（二取二）或 水解反应器压力＞1.2MPa 保护开：水解器压力＞1.2MPa 保护关：水解器压力＜0.9MPa 开允许：水解反应器氨气出口总阀已开，水解区至SCR区的供氨关断门已开， 开允许：底部排污阀已关
尿素水解制氨原理
二氧化碳 CO2
尿素水解制氨原理
产氨速度随温度的变化曲线：
尿素催化水解器本体系统构成
主体设备由水解反应器本体，尿素计量供给、 蒸汽供给、除盐水、排污、泄压、电伴热等 系统组成；辅助装置为：催化剂供应系统。
尿素催化水解制氨工艺特点
1、相对液氨和氨水蒸发系统，尿素制氨工艺安全性高，无原料运输、储 存的安全问题。 2、相对氨水蒸发和尿素热解制氨工艺，尿素水解制氨工艺能耗低。
尿素催化水解装置的启动和停止说明
冷态启动步骤
冷态启动
安装检修工作结束
冷态启动的操作
冷态启动的操作主要指对水解反应器本体 的操作和辅助系统的操作，当水解系统制氨完 毕后，机组需要氨气时，打开至氨气开关阀 10HSU70AA301氨气即可供应至调节阀组处。 装置初次投料要求 首次启动反应器需要在加入适量的反应液， 该溶液由除盐水和50%（wt）的尿素溶液及适 量催化剂混合而成。首先加入已经配备好的催
kg/h
kg/h kw/h Nm3/min
600 29.7 0.5
11900×395 0×4200
mm
产氨400kg/h的 尿素车间图片
产氨400kg/h的 尿素车间施工图片
尿素溶液供给系统
尿素溶液供给系统主要用于向反应器提供50%的尿素溶液。
为了控制和计量尿素供给流量，尿素管道上设有气动调节阀和电磁流量计，
2、尿素催化水解制氨技术 3、安全防护 问答讨论
设备成品
制氨原理、制氨工艺和系统运行维护
什么是尿素？
• 化学式：CO(NH2)2，碳酰二胺。分子质量60.06 ，无色或白色针状
或棒状结晶体。含氮量约为46.67%。密度1.335g/cm3。熔点
132.7℃。溶于水、醇，呈弱碱性。
对尿素品质的要求
28%，否则启动时将引起装置超压！
蒸汽流量调节 =控制压力
供氨条件许可
打开氨气开关阀
装置的报警参数
报警定值
反应器的各操作状态下设定值
表5 序号 1 2 3 4 5 反应器（检测到有渗漏） 反应器液位 [低-低] 反应器液位 [低] 反应器液位 [高]
警报
参数 压力< 0.15Mpa 且温度>135º C < 700 <800 >1100
反应器物料加注 反应器煮洗
除盐水准备
催化剂制备
尿素溶液准备
蒸汽准备
化剂溶液，之后加入适量的除盐水至反应器液
位为 600mm ，最后加入尿素溶液至反应器液 位为1000mm 。反应器中尿素的初始浓度大约 为25%。 注意：反应器中初始尿素溶液浓度不得超过
氨气制备 反应器 预热/升温/排废气
尿素溶液调节 =控制液位 蒸汽流量调节 =控制温度
单位
mm mm mm mm
反应器液位 [高-高]
反应器压力 [低-低] 反应器压力 [低] 反应器压力[高] 反应器压力[高-高] 反应器[安全阀动作压力] 反应器温度[低]
>1200
< 0.3 < 0.4 > 0.95 >1.1 >1.25 < 95
6
7 8 9 11 13 14 15
Mpa
Mpa Mpa Mpa Mpa º C º C º C
当反应器压力大于1.2MPa时，气动泄压阀开关阀自动开启，进行一级泄压，保护反应器。
当气动泄压开关阀开启后，反应器的压力如果继续上升，压力达到1.9MPa时，位于安全阀前的爆破片 将会爆破打开，引发安全阀动作进行二级泄压。 泄压和安全阀分别通过独立的排气管线进行泄压。
注意：水解反应器的排污管道和泄压管道均与废水池连接；废水池设补水管道，用于稀释氨气和降低温
50%质量浓度尿素溶液 37.5% 18.7% 43.8%
水解器参数表
序号 1 项目 反应器规格 尺寸 本体重量 本体充液重 量 材质 工作压力 工作温度 2 物料消耗 尿素耗量 Φ2000×580 0 22700 35500 316L 0.35-0.9 135~160 产氨量为 600kg/h时 1070
水解制氨反应器内部说明
产品气
加热蒸汽
气液分离
循环
循环
冷凝疏水
尿素溶液
图1. 尿素水解制氨反应器结构简图
水解制氨反应器内部说明
水解制氨模块
产氨200kg/h的 尿素反应器模块
水解制氨模块
尿素水解制氨反应器模块
尿素水解制氨反应器模块
尿素催化水解制氨技术简介
尿素催化水解制氨技术是指：在催化剂的作用下，熔融状态的尿素在温度130155℃、压力约0.35-0.55MPa下进行的快速水解反应。反应速度较普通尿素水解法约 提高10倍以上，响应时间可达到1min以内，能耗约为热解技术的一半。尿素催化水 解制氨为吸热反应，其综合反应式： (NH2)2CO + H2O=CO2↑+ 2NH3↑ （1-1）
kg/h MPa ℃ mm kg kg
参数
单位
管程工作介质：蒸汽 壳程工作介质：尿素溶液 设计压力：管程0.77Mpa，壳程 1.25Mpa，耐压试验压力管程1.0Mpa， 壳程1.68Mpa。设计温度管程190℃， 壳程180℃。
蒸汽耗量
氨气产量 电能消耗 压缩空气耗 量 3 尺寸 L×W×H
2522
1、检查所有需要的安装、维护、测试工作已经全部结束，验收完成。
2、综合仪表箱AC220V和电伴热控制箱AC380V电源供应正常。 3、仪用压缩空气供应正常，压力0.6-0.7MPa。
冷态启动
4、水解装置相连接的管道和阀门安装正确，严密性符合要求，确保所有管道以及反应器都已经吹扫、冲洗干净，高点放空应接引至厂房车间 以外。 5、水解装置上的开关阀门、调节阀、远传仪表接线正确，与上位机的信号传输正确，动作正确，反馈准确。 6、水解装置的控制逻辑测试正确，仿真措施已经恢复，保护逻辑投入。 7、除盐水、尿素溶液、蒸汽、催化剂等进水解器物料准备完毕。 8、蒸汽疏水、排污、排气等水解器向外排物料的箱罐具备接受条件。 9、外围辅助装置的转机完好，润滑油、润滑脂正常，已试运行完毕具备连续投入运行条件。 10、在生产氨气前氨气管线温度伴热系统已经投运，疏水器投运正常，管道已经加热至工作温度。 11、检查所有手动阀门是否处于其正常运行位置。 装置上的气动开关阀和气动调节阀处于全部关闭或开指令为0状态。 尿素溶液管道上的放净阀全关，旁路阀全关，其他手动阀全开。 除盐水管道上的放净阀全关，其他手动阀全开。 蒸汽管道上的放净阀全关，旁路阀全关，其他手动阀全开。 催化剂罐至反应器管道上的放净阀全关，其他手动阀全开。 疏水管道上的放净阀全关，旁路阀全关，其他手动阀全开。 底部排污管道的放净阀全关，其他手动阀全开。 表面排污管道的手动阀全关。泄压管道上的手动阀全开。反应器至出口氨气管道上的吹扫阀、放净阀、放空阀全关，其他手动阀全开。
度
伴热系统
反应器撬装内的氨气管线、废气管线、尿素\除盐水管线、 废液管线、磁翻板液位计管线均设置电伴热。
辅助系统
辅助系统主要是催化剂供给系统，包括催化剂箱、催化剂泵、搅拌器和磁翻板液
位计等，催化剂在催化剂箱溶解后，由高压泵打入反应器内。催化剂供给管道上设
相应手动阀，仪表等。
水解器功能块图
蒸汽调 品模块
相应的气动开关阀、就地压力表及手动阀。
蒸汽供给系统
为水解反应器提供热源， 合格品质的蒸汽供应至装 置接口后共分为两路。 第一路为反应器提供反应 所需的热量，参数为165℃、 0.7MPa的饱和蒸汽通过内 置在反应器内的加热盘管 用于加热反应器内的尿素 溶液，换热后的蒸汽经过 疏水装置进行排放。 为调节反应器温度，蒸汽 进反应器管道上设有气动 调节阀。 第二路蒸汽用于吹扫废液 管线，蒸汽吹扫管道上设 有止回阀和气动开关阀等。
1
蒸汽参数
温度 压力
2
压缩空气参数
压力 温度（常温）
3
除盐水 二氧化硅 总硬度 pH值 电导率（25℃） ≤10 ～0 6.0~7.0 ≤0.2 μS/cm μg/l μmol/l
水解氨气成分表
序号 1 2 3
成分（体积分数） 氨气 二氧化碳 水蒸气
40%质量浓度尿素溶液 28.5% 14.3% 57.2%
尿素催化水解制氨系统培训
内容提纲
1、尿素是什么？ 尿素制氨中对尿素原料有什么要求？ 尿素怎么产氨？尿素水解制氨原理。 尿素水解制氨工艺及其特点。
尿素水解制氨反应器模块介绍
尿素水解制氨反应器模块的运行流程 水解制氨反应器模块的维护
尿素溶液制备、储存、输送系统 操作流程