【技术】烟气脱硝用尿素水解的计算与中试解析-第3页-北极星大气网

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尿素水解率的表达式如下：

其中，Ue、U0分别是反应前初始的和反应后最终的尿素浓度，mg/L;τ是尿素溶液在反应器中的停留时间，min;n是水解反应器级数;k是尿素水解反应的速度常数;T是水解反应温度。

2 模型建立与模拟

在尿素水解热力学计算的基础上[28-29]，结合尿素水解反应模型和反应动力学模型[30-32]，采用ASPEN进行流程模拟计算，将HYSYS工艺计算得到的各个操作点物性参数，导入HTRI进行反应器和换热器的计算和选型，如图1所示。

如图1所示，重量比为50w%的尿素水溶液作为物流(1)在换热器B1中与180℃、1.0MPa的水蒸汽(5)进行换热，尿素水溶液的温度提高到60℃后，作为水解反应器B2的进料物流(2)，进入150℃、0.6MPa的反应器发生尿素水解反应，产品气(3)主要组分为NH3、CO2、H2O。

图2给出了不同进料浓度下，水解产物中各组分的摩尔浓度及反应器热功率的模拟计算对比结果。可以看出，随着尿素溶液浓度的提高，水解产物中组分NH3浓度增加，组分H2O浓度降低，产氨的单位能耗减小。当进料尿素溶液浓度由50w%提升到60w%后，产品气中组分NH3的摩尔分率由0.37提升到0.47，组分H2O的摩尔分率由0.43降低到0.28。由于产品气中组分H2O浓度降低，不仅可以减少反应液中多余水分蒸发所吸收的汽化潜热，同时也降低了反应器加热蒸汽的耗量，于是能有效地提高尿素水解反应器的经济性。