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，涉及一種通過加入氨來凈化(調(diào)節(jié))這種煙氣的方法。更特別地，本發(fā)明涉及一種通過加入氨進(jìn)行的煙氣處理方法，其中，所述氨來源于尿素的水解。
通過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，對于其處理必須遵守一些特別的規(guī)定。
為了避免上述問題，已經(jīng)提出，使用在所述反應(yīng)條件下可以產(chǎn)生氨的無毒無害化合物。為此，已經(jīng)使用尿素來產(chǎn)生氨而沒有形成多余的副產(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)的處理和儲存相關(guān)的問題；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)物代替固體尿素來作為氨源。通過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)致某些問題。
根據(jù)US-A-4168299，通過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。通過滾動型喂料器3，把尿素引入到溶解器4中，其中，使用來自工廠界區(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/水溶液通過泵6加壓到水解器操作壓力，并通過預(yù)熱器7預(yù)熱到水解溫度。根據(jù)本發(fā)明的一個實(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％。在水解過程中產(chǎn)生的氨，通過一定量來自界區(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)物通過管路10送到反應(yīng)區(qū)域中。水通過閥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)生的蒸汽通過管路12加入到所述水解蒸汽中。循環(huán)來自分離器9的水，通過管路13到在約100℃溫度下的溶解器4中，因此，在對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、沒有對操作人員是危險物品的任何儲存、沒有任何污染物、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
通過以簡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)物通過熱蒸汽從水解液中解吸并注入到所述煙氣流中,同時再使用從所述水解液中出來的水溶解新鮮的尿素,喂入所述設(shè)備。
文檔編號B01D53/56GK1303315SQ99806572
公開日2001年7月11日 申請日期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 申請人:西爾特克-尼吉有限公司