專利名稱：處理煙氣的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種處理煙氣的方法，更具體地，涉及一種通過(guò)加入氨來(lái)凈化(調(diào)節(jié))這種煙氣的方法。更特別地，本發(fā)明涉及一種通過(guò)加入氨進(jìn)行的煙氣處理方法，其中，所述氨來(lái)源于尿素的水解。
通過(guò)氨水溶液中所含氨的解吸獲得的蒸氣，把氨氣注入待處理的煙氣流中，在所述氨水溶液中，氨的濃度約為30重量％。所述氨水溶液必須從生產(chǎn)廠運(yùn)到使用廠、儲(chǔ)存、送到解吸設(shè)備中產(chǎn)生要求的氨，然后含氨的剩余水在其處理之前必須中和。
氨溶液目前分類為有毒物質(zhì)。因此，由于其高揮發(fā)性和氨的污染濃度，對(duì)于其處理必須遵守一些特別的規(guī)定。
為了避免上述問(wèn)題，已經(jīng)提出，使用在所述反應(yīng)條件下可以產(chǎn)生氨的無(wú)毒無(wú)害化合物。為此，已經(jīng)使用尿素來(lái)產(chǎn)生氨而沒(méi)有形成多余的副產(chǎn)品。使用尿素作為煙氣的調(diào)節(jié)劑，解決了與高毒性物質(zhì)的處理和儲(chǔ)存相關(guān)的問(wèn)題；但是，為了獲得細(xì)顆粒的固體尿素并使其均勻注入到煙氣流中仍然存在許多問(wèn)題。
在Von Harpe的US-520688中，也已經(jīng)提出，使用尿素的水解產(chǎn)物代替固體尿素來(lái)作為氨源。通過(guò)加熱尿素溶液獲得這種水解產(chǎn)物。全部水解產(chǎn)物，即碳酸銨、氨基甲酸銨、重碳酸銨和氨，用于NOx的還原。然而，濃尿素溶液的簡(jiǎn)單加熱不能達(dá)到令人滿意的水解產(chǎn)物量。上述專利提出了使用堿性或酸性環(huán)境或加入催化劑。但是，催化劑或酸性或堿性產(chǎn)物的使用，可能由于在水解階段和NOx還原階段存在所述物料而導(dǎo)致某些問(wèn)題。
根據(jù)US-A-4168299，通過(guò)在稀尿素溶液中吸收加壓的CO2，然后排出所吸收的CO2，可以獲得尿素水解產(chǎn)物的去除。這種方法使用稀尿素溶液和加壓的CO2源。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種就地產(chǎn)生氣態(tài)氨的方法，其中，可以使用所述氨而不必遵循任何特別的安全規(guī)定，并且不用像傳統(tǒng)方法所要求的那樣，供給、運(yùn)輸和儲(chǔ)存大量氨水溶液和有毒有害物料，也不用處置任何廢氨水或氨的前體溶液。
通過(guò)下列煙氣調(diào)節(jié)方法達(dá)到了本發(fā)明的這些目的和其它目的，其中，把尿素溶于水中，獲得濃尿素溶液，在加壓的條件下，通過(guò)加熱所述濃尿素溶液水解所溶解的尿素，產(chǎn)生氨和二氧化碳的水解產(chǎn)物。用熱蒸汽從所述溶液中解吸所述水解產(chǎn)物并注入到煙氣流中，同時(shí)水解溶液從所述解吸階段排出，除了淡水以外，再使用其中仍然含有的一些尿素，并溶解新的尿素，送入所述設(shè)備中。
待水解的尿素溶液含有約10-70重量％范圍內(nèi)的尿素。所述尿素的水解優(yōu)選的是在約100-233℃范圍內(nèi)的溫度下、在約0.1×103KPa-3.0×103KPa范圍內(nèi)的壓力下進(jìn)行。在氣態(tài)水解產(chǎn)物解吸后，所述水解液仍然含有約1-5重量％的未水解尿素。
優(yōu)選的實(shí)施方案的描述現(xiàn)在參考

圖1和下面的實(shí)驗(yàn)實(shí)施例更詳細(xì)描述本發(fā)明。提供所述附圖和實(shí)施例是為了更好地說(shuō)明本發(fā)明，而不能作為本發(fā)明的范圍的限制。
如圖1所示，把顆粒狀或晶體形式的固體尿素引入到具有足夠容量的漏斗1中，所述漏斗的容量應(yīng)能保證至少1天的連續(xù)水解操作。通過(guò)滾動(dòng)型喂料器3，把尿素引入到溶解器4中，其中，使用來(lái)自工廠界區(qū)(plant battery limits)和/或廢的冷凝循環(huán)的冷凝水形成濃度約40％的尿素溶液。通過(guò)攪拌器5的作用促進(jìn)尿素溶解操作。如果需要，在漏斗1的出口處提供滑閥2。
所獲得的尿素/水溶液通過(guò)泵6加壓到水解器操作壓力，并通過(guò)預(yù)熱器7預(yù)熱到水解溫度。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，水解器操作條件如下壓力1.9×103KPa溫度195℃駐留時(shí)間40分鐘在這些條件下，在給料中的約30-40重量％的尿素濃度降低到水解液中的約1-5重量％。在水解過(guò)程中產(chǎn)生的氨，通過(guò)一定量來(lái)自界區(qū)并注入到水解器8底部的蒸汽從所述水溶液中解吸。把含有水飽和的氨和二氧化碳的水解產(chǎn)物通過(guò)管路10送到反應(yīng)區(qū)域中。水通過(guò)閥11膨脹并送到在大氣壓下操作的分離器9中，然后循環(huán)到溶解器4中。為了避免任何環(huán)境污染，主要從氨和水膨脹產(chǎn)生的蒸汽通過(guò)管路12加入到所述水解蒸汽中。循環(huán)來(lái)自分離器9的水，通過(guò)管路13到在約100℃溫度下的溶解器4中，因此，在對(duì)尿素提供了溶液的熱量之后，獲得了約40℃溫度的溶液。實(shí)施例為了更好地說(shuō)明本發(fā)明的方法，基于100kg/h氨生產(chǎn)量，下文給出定量的實(shí)施例。
喂入所述設(shè)備中的尿素量為177kg/h，來(lái)自工廠界區(qū)的冷凝水量為87kg/h。水循環(huán)量為150kg/h，在所述溶液中包含約4.5kg/h的殘余尿素。從溶解器4出來(lái)的溶液溫度約40℃，尿素濃度約為44重量％，把所述溶液送到泵6中，把壓力提高到約1.6×103KPa，并通過(guò)預(yù)熱器7把溫度提高到約195℃。所述溶液進(jìn)入水解器8中，導(dǎo)致形成具有下列特征的水解產(chǎn)物溫度195℃壓力1.5×103KPa組成NH3100kg/h24.12重量％CO2129kg/h 31.24重量％H2O 185kg/h 44.64重量％總計(jì) 414kg/h100.00為保持恒定水解溫度的水解器8并解吸反應(yīng)產(chǎn)物所需的直接蒸汽流約為155kg/h。
本發(fā)明的方法的結(jié)果是，所述裝置僅需要儲(chǔ)存尿素(最常用的氮肥)的設(shè)備，這不用遵循任何嚴(yán)格的規(guī)定，所以不需要任何特別的處理要求。本發(fā)明的其它主要優(yōu)點(diǎn)是安全的設(shè)備操作、沒(méi)有對(duì)操作人員是危險(xiǎn)物品的任何儲(chǔ)存、沒(méi)有任何污染物、并且與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的使用氨水溶液相比，投資成本降低。
權(quán)利要求
1．一種用于燃燒煙氣調(diào)節(jié)的方法，其中，把氨注入到所述燃燒煙氣流中，所述改進(jìn)包括在水中溶解尿素，形成溶解的尿素溶液；加熱并加壓所述溶解的尿素溶液，形成加熱加壓的溶解的尿素溶液；在所述加熱加壓的溶解的尿素溶液中水解所溶解的尿素；形成包含氨和二氧化碳的水解液；通過(guò)使所述水解液與蒸汽接觸從所述水解液中解吸所述氨和二氧化碳，留下解吸后的水解液；把所述氨和二氧化碳注入到所述燃燒煙氣的所述氣流中；并且再循環(huán)所述解吸后的水解液，用于溶解所述尿素。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，所述溶解的尿素溶液包含約10-70重量％范圍內(nèi)的尿素。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，所述溶解的尿素在約100-233℃溫度范圍內(nèi)水解。
4．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，所述溶解的尿素在約0.1×103KPa-3.0×103KPa壓力范圍內(nèi)水解。
5．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，膨脹所述解吸后的水解液，形成與所述氨和二氧化碳混合的水解蒸汽，并注入到所述燃燒煙氣的所述氣流中。
6．根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中，所述溶解的尿素在約100-233℃溫度范圍內(nèi)水解。
7．一種根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中，所述溶解的尿素在0.1×103KPa-1.0×103KPa壓力范圍內(nèi)水解。
8．一種根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中，膨脹所述解吸后的水解液，形成與所述氨和二氧化碳混合的水解蒸汽，并注入到所述燃燒煙氣的所述氣流中。
全文摘要
通過(guò)以簡(jiǎn)單可行的方式在燃燒煙氣流中注入氨進(jìn)行所述燃燒煙氣調(diào)節(jié)的方法,特征在于,溶解的尿素通過(guò)在加壓條件下加熱而水解,獲得氨和二氧化碳,所述水解產(chǎn)物通過(guò)熱蒸汽從水解液中解吸并注入到所述煙氣流中,同時(shí)再使用從所述水解液中出來(lái)的水溶解新鮮的尿素,喂入所述設(shè)備。
文檔編號(hào)B01D53/56GK1303315SQ99806572
公開(kāi)日2001年7月11日 申請(qǐng)日期1999年5月14日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月25日
發(fā)明者V·拉加納 申請(qǐng)人:西爾特克-尼吉有限公司