尿素水解制氨系统培训20180808.ppt

1、尿素催化水解制氨系统培训,大唐环境产业集团股份有限公司 2018年7月,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 2、尿素催化水解制氨技术 3、安全防护 问答讨论,内容提纲,设备成品,制氨原理、制氨工艺和系统运行维护,尿素催化水解成套装置,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

2、.7。溶于水、醇，呈弱碱性。,对尿素品质的要求,尿素水解制氨原理,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。,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。 4、在催化剂的作用下，熔融状态的尿素在温度130-155、压力约0.35-0.55MPa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

3、半。,尿素催化水解制氨工艺特点,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。,水解制氨反应器内部说明,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

4、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130-155、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） 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

5、物料参数品质,水解物料参数表,水解氨气成分表,水解器参数表,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。,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，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

6、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。,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；,除盐水系统,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

7、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： 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度,排污与泄压系统,大唐巩义尿素催化水解反应器,伴热系统,反应器撬装内的氨

8、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,停止/准备启动状态,饱和蒸汽,冷凝水,L,L,氨气去SCR区,废气去废水箱,催化剂溶液,除盐水,T,尿素溶液,T,P,P,去废水箱,尿素催化水解装置的启动和停止说明,冷态启动,冷态启动前的检查：,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

9、用压缩空气供应正常，压力0.6-0.7MPa。 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，

10、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。,尿素催化水解装置的启

11、动和停止说明,冷态启动,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28%，否则启动时将引起装置超压！,装置的报警参数 报警定值,表5,反应器的各

12、操作状态下设定值,装置的连锁保护逻辑,装置的控制参数,装置的伴热参数,在启动反应器本体之前，应先投入管道的电伴热自控系统，系统运行期间电伴热系统禁止停运。,装置的煮洗操作,煮洗条件： 安装、检修工作验收完毕后，具备投入运行条件 气动开关阀和气动调节阀均处理关闭或指令为0%状态，具体见表8中。 除盐水已经供应至撬块边缘； 蒸汽品质满足水解器用蒸汽需求； 按照启动前检查中各管线上的手动阀门开关位置状态正确。,装置的煮洗操作,冷态启动时气动阀状态表,装置的煮洗操作,煮洗步序,第一步：向水解器中注入除盐水至水解器高报警液位后关闭除盐水开关阀。 第二步：将反应器加热升温，即： 蒸汽调节阀根据水解器温度进

13、行控制； 反应器温度45 ，等待5 分钟； 反应器温度 65 ，等待5 分钟； 反应器温度 95 ，等待5 分钟； 反应器温度反应器温度115，等待10分钟；,装置的煮洗操作,煮洗控制要求,煮洗温度约130-140，压力约0.3-0.4Mpa，建议煮洗时间最少8小时，煮洗过程每小时排污一次，排污时间3分钟，煮洗过程中尽量不要排气，如压力太高则可适当通过打开泄压开关阀进行泄压。 煮洗完成后，通过泄压开关阀逐渐降低反应器内压力，并将反应器内液体排净，关闭主蒸汽，关闭各个阀门，等待下一步操作。,催化剂需要人工倒入催化剂箱中进行配置。,催化剂使用和保存,催化剂使用和保存 配置方法,向催化剂箱注入除盐水

14、，除盐水注入量与催化剂加入量的比例为1:1，液位达到关闭注水阀，打开蒸汽加热手动阀，对除盐水进行加热，一般加热至80以上，温度达到后开启催化剂罐搅拌器，一边搅拌一边倒入催化剂，通过搅拌器将催化剂均匀溶解在储存罐中。 根据情况可分为12次将催化剂倒入罐中，溶解完成后启动催化剂泵将溶解注入反应器。配置完成的溶液要尽快注入反应器内，防止结晶或失效。 催化剂需要根据说明进行存放、使用，一般情况下要存放在干燥阴凉处，避免阳光照射暴晒等，并防止淋雨造成板结，避免包装袋破损遭到污染。,装置制备和供应氨气,制备氨气需要具备除煮洗操作时的条件外具备以下条件： 1、尿素溶液已供应至装置尿素溶液接口，就地压力1.2

15、MPa； 2、催化剂溶液已经准备完毕加入水解器内； 3、外围供应氨气管道蒸汽伴热系统已经投入运行正常；,制备氨气步骤,装置制备和供应氨气,第一步：向反应器中加注配置好的催化剂溶液，若液位大于600mm，则跳至步骤三； 第二步：向反应器中加除盐水液位达到目标设定点 打开反应器除盐水进水开关阀 至反应器液位600mm；关闭反应器除盐水进水开关阀 第三步：向反应器中加入尿素溶液至目标液位。 打开反应器尿素溶液调节阀 (置输出值为100)； 至反应器液位 1000mm； 第四步：尿素溶液调节阀自动调节（置设定值为反应器目标液位）； 第五步：打开蒸汽调节阀，对水解器进行升温，打开出口高点放空阀进行排气

16、初次投料后反应器的初始温度一般在60以上，故加热温度可按照以下步骤： 反应器温度95 ，等待5 分钟； 反应器温度115，等待10分钟； 关闭出口高点放空手动阀 第五步：手动控制蒸汽调节阀以0.02MPa/min速度升压至反应器压力为0.45MPa让后将自动调节置设定值为（反应器目标压力）， 第六步：反应器供氨，即： 打开反应器出口氨气管道开关阀 通过调节尿素溶液来控制反应器工作液位，通过调整蒸汽的供应量来控制装置的工作压力。至此，装置将处于正常运行状态，,水解器热态启动,在水解反应器在正常停止处于保温状态的情况下再次投入运行。,热态启动时水解器内储存有上次停运时保留的反应液，因此不必进行催化

17、剂的配置。只需要将水解器进行升温至正常工作温度就可以使用了。 将蒸汽调节阀打开，对水解器进行升温至正常工作温度； 将尿素溶液调节阀设置在液位自动控制位。 将蒸汽调节阀设置在压力自动控制位。 外部供氨气条件许可时： 打开反应器出口氨气管道开关阀,水解器的正常停止,正常停止说明,1停机前10-15分钟停止向反应器输送热量，【关闭蒸汽调节阀】。 2、停机时关闭反应器出口氨气开关阀10HSU70AA301，即可停止供应氨气。 3关闭尿素溶液调节阀后手动阀门，打开尿素溶液调节阀后排净阀，打开尿素母管至反应器的除盐水开关阀，冲洗尿素管道；打开尿素吹扫开关阀，吹扫尿素调节阀后尿素管道2分钟，之后打开尿素溶液

18、调节阀后手动阀门，关闭尿素溶液调节阀后排净阀，关闭尿素母管至反应器的除盐水开关阀，关闭尿素吹扫开关阀。 4关闭尿素溶液调节阀。 5对尿素溶液管线分别进行放净。 说明：正常停止后，仍需对水解器供蒸汽进行加热保温，保持反应器温度为115120，停止只是将尿素溶液切断供应，切断装置向外供应氨气。,正常停机的具体操作,水解器的正常停止,操作员确认停机时间，前10分钟关闭蒸汽调节阀（置定值为0）； 停机执行步序： 1.关闭出口氨气管道开关阀； 2.切断向装置外供应尿素溶液接口处的手动阀门； 3.关闭尿素溶液调节阀后手动阀门，打开尿素溶液调节阀后排净阀，打开尿素母管至反应器的除盐水开关阀，冲洗尿素管道，冲

19、洗水压力大于0.5MPa，水质为除盐水，时间约23分钟；打开尿素吹扫开关阀，吹扫尿素调节阀后尿素管道2分钟，之后打开尿素溶液调节阀后手动阀门，关闭尿素溶液调节阀后排净阀，关闭尿素母管至反应器的除盐水开关阀，关闭尿素吹扫开关阀 4.关闭尿素溶液调节阀（置定值为0）； 5.对尿素溶液调节阀组处尿素溶液管线进行放净。 6.保持反应器温度120， 水解反应器完成正常停机。,水解器的正常停止,注意事项,正常停机后，必须及时吹扫装置向外部供应氨气的管线，以防止氨气在沿途管路中凝结堵塞管路。 吹扫氨气管线时需要通知锅炉脱硝运行，保证氨气管道至SCR喷氨格栅的管道畅通，吹扫时间视管道长短而定，一般吹扫35分钟

20、。 若冲洗水为非除盐水的其他水质，则禁止冲洗水进入水解器内。 此时的操作方法为：打开管道放净阀，打开冲洗水进行冲洗，冲洗干净并排污后关闭放净阀 水解器停机后需要操作员判断是否保留反应器中的尿素溶液： 若保留，则需要保持反应器的温度120。 若不保留，则需要通过底部排污将反应液排放干净，并用除盐水将反应器清洗干净。,水解器的紧急停止,紧急停止 反应器本体泄漏、压力超高安全阀动作或其他危险情况下将会引起紧急停止。 反应器压力135 此标志为反应器泄漏判断条件 反应器压力1.25MPa 安全阀动作 发生以上状态时，首先要切断蒸汽和尿素溶液的供应。 目的：降低水解器的工作压力和温度，阻止氨气的继续生产

21、。 根据故障范围决定是否将反应液排空： 若外围管道发生泄漏，只需要关闭反应器出口氨气开关阀，吹扫管道后进行处理。 若装置上管道发生泄漏，只需要关闭相应的进出口阀门，放净管道内溶液后进行处理。 若本体发生严重泄漏，则需要打开废液开关阀，放净反应液。 进一步降低水解器工作压力和温度的方法： 打开泄压开关阀，进行泄压。 打开反应器疏水阀放净阀，排净水解器内加热管内存留冷凝液。,水解器的紧急停止 注意事项,紧急关机时，必须及时吹扫氨气管线、泄压管线，以防止氨气在管路中凝结堵塞管路。 气相泄压和液相泄压时，要保证装置所在的厂房通风良好，且接收废气和废液的箱罐已经具备接受条件。 气相泄压和液相泄压时，氨气

22、泄漏报警仪将会检测装置区的氨气浓度，不同浓度下的氨气会对身体造成不同的伤害。,紧急关闭状态,T,T,L,L,饱和蒸汽,冷凝水,氨气去SCR区,去废水箱,尿素溶液,排污管线,除盐水,P,P,水解器长期停运,停运时间10天，按照正常停运程序停止运行，并将水解反应器内反应液排空，执行清洗程序，启动时按照冷态启动程序进行。,长期关闭程序： 如果系统长时间停运（一周以上）需要将反应器内溶液放净，用除盐水冲洗一遍后（高液位1300mm），加除盐水至高液位（1300mm）进行反应器水煮洗12个小时（如条件允许，煮洗时间为24-48小时）。步骤如下： 1. 按照正常停机程序去操作，将反应器停机； 2打开反应器

23、废液出料开关阀、手动阀，将反应器排放干净后关闭开关阀（将反应器内混合溶液、混合气排放至废水池，如无法排放则通过放净阀排放至地沟）。 3. 打开废液管线蒸汽吹扫开关阀，蒸汽吹扫1分钟后关闭阀门。 4. 打开除盐水开关阀、手动阀，加除盐水至高液位，用除盐水清洗尿素输送管道和反应器，然后将水排放干净，放净后重新注水至高液位。 5. 打开蒸汽调节阀加热反应器内除盐水，煮洗反应器，煮洗温度约130-140，压力约0.3-0.4Mpa，建议煮洗时间最少12小时，煮洗过程每小时排污一次，排污时间3分钟，煮洗过程中尽量不要排气，如压力太高则可适当通过泄压开关进行泄压。 6. 煮洗完成后，待反应器内压力降低后，

24、将反应器内溶液放空，关闭主蒸汽，关闭各个阀门，等待下一次系统启动。 注 意 煮洗过程中，应关闭反应器出口开关阀前手动阀。,水解器定期排污,一、排污时间及频率 由于尿素中含有一定量的杂质，溶解用除盐水中含有杂质，尿素装卸、运输过程中混入的杂质在运行一段时间后，这些杂质会被浓缩和沉淀，当杂质积累到一定程度，将会影响水解器的换热效率，所以需要对系统进行定期排污，使污染物保持至最小值。 建议排污时间及频率： 1反应器底部排污：建议排污时间2分钟，每1周进行一次，将反应器底部杂质排放； 2反应器表面排污：建议排污时间2分钟，每3周进行一次，将反应器表面杂质排放。 二、排污操作步骤 1. 底部排污 （1）

25、打开反应器排污母管出口手动阀，废液开关阀开始进行底部排污。 （2）底部排污约12分钟后关闭废液开关阀。 （3）打开废液吹扫开关阀，进行蒸汽吹扫，蒸汽吹扫1分钟后关闭。 （4）对排污母管进行放净，放净后关闭排污阀。 2. 表面排污 （1）打开装置上表面排污至排污母管手动阀，排污母管出口阀； （2）打开装置上表面排污手动阀； （3）排污2分钟，关闭表面排污手动阀； （4）打开废液吹扫开关阀，蒸汽吹扫1分钟后关闭； （5）关闭排污母管出口阀。,水解器辅助设备操作,一、 催化剂泵 手动启停，启动前，催化剂箱中需要有不小于400mm的溶液。 停止后要对催化剂泵进行冲洗，通过泵体放净孔进行排污。 冲洗目的

26、：防止催化剂结晶后堵塞水泵。 二、催化剂箱搅拌器 手动启停，启动前，催化剂内需要有不小于400mm的溶液。 三、催化剂箱 每次将催化剂溶液加注至水解器内后，需要对催化剂箱进行冲洗，通过排污口进行排污。 冲洗目的：防止催化剂结晶后堵塞出口管。,水解器装置的日常操作维护,反应器日常维护注意事项 1、为减少反应器中杂质的沉积，必须定期对反应器进行排污，做好排污程序的记录（包括数量和频率）。 2、工作人员现场巡查中应注意观察各仪表的读数，作好记录，并与上位机上显示读数对比，有差距时应及时查找原因。 3、运行过程中需要检查氨气管线、尿素输送管线、废液排放管线、废气排放管线、催化剂管线伴热系统，保证电伴热

27、正常运行。若因为气温低发生凝结现象，则需要进行蒸汽吹扫。,水解器内杂质,1、水解器正常运行应控制进入其杂质，特别是在配置尿素溶液过程中尿素加料时带入水解器内杂质 2、严格对水解器进行定期排污。 以防产生如图一样的 污垢，降低换热效率。严重会堵塞管道 。,喷氨（正常运转）状态,T,T,L,L,饱和蒸汽,冷凝水,氨气去SCR区,气体回收,尿素溶液,排污管线,除盐水管线,P,P,氨气对人体的伤害及防护,安全防护！,安全防护！,安全防护！,安全防护！,尿素溶液接触控制/个人保护,第1部分 危险标识 紧急情况：无色透明液体或稍微有点朦胧的液体。轻微氨气（刺激性）气味，可能会有淡淡的咸味。与次氯酸钠或次氯

28、酸钙反应产生有爆炸性的三氯化氮。当加热至分解，它会产生的氮氧化物（NOx）和氨。如果水与燃烧的产品兼容的话，用含有尿素溶液的水来控制火，尿素本身是不可燃的。 潜在的健康影响-进入通道：皮肤接触/吸收，眼睛接触以及吸入气体。 目标器官：眼睛，皮肤以及呼吸系统。 一般的急性接触：可能会刺激眼睛和皮肤。气体会积聚在密闭的空间里，有氨和二氧化碳气体。 一般的慢性接触：没有测试数据。 致癌性：国家毒理学项目没有列出 国际癌症研究署没有列出 职业安全和健康署没有规范 第2部分 急救措施 眼睛接触：先用大量的清水冲洗至少15分钟，然后立即寻求医疗帮助。 皮肤接触：如果皮肤有刺激现象，先用肥皂水清洗，然后再用

29、大量的清水冲洗至少15分钟。如果持续有疼痛刺激感觉，则需寻求医疗帮助。 吸入：移走吸入物使呼吸到新鲜空气。如果呼吸已经停止，或者呼吸困难，根据需要进行人工呼吸或提供氧气。立即寻求医疗帮助。 吞食：给受害者灌下大量的水。如果受害者还有意识的话，要想办法使其呕吐。立即寻求医疗帮助。记住千万不要给昏迷的人口服任何东西。,尿素溶液接触控制/个人保护,第3部分 消防措施 引火点（方法）：不适用心 燃烧限度：尿素溶液不可燃 灭火介质：如果水与燃烧的产品兼容的话，用含有尿素溶液的水来控制火。 特殊的灭火程序：当有潜在气体吸入可能时，应该使用正压自给式呼吸器(SCBA)。穿戴适当当时环境的全身消防防护设备。 国家消防协会危害分类：国家消防协会没有给出等级分类。 注意事项：从消防控制或稀释水的径流可能会带来污染。高温时尿素会分解产生氰尿酸，氨，缩二脲和/或氮氧化物。 第4部分 泄漏应急处理 泄露物或泄漏措施：让不必要的人们远离和隔离危险区。如果吞食的话，尿素可能给牛（反刍动物）带来危害。溢洒的尿素，不管是干燥还是湿润的都可能造成地面光滑。再次利用，将其作为肥料来使用。如果必须要处理产品或受污染的副产品，