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由图可以看出,当反应体系达到平衡状态时,进出体系的物料质量相等。当反应体系达到平衡状态时,加热蒸汽放出的总热量与反应器内总吸热量相等,并且与换热系数计算得到的总换热量相等。
3.4 其他
水解反应的液相产物不是中试评价的主要目标,可以由反应器底部的取样装置进行降温降压后检测,再与相平衡计算结果进行比较,试验表明,不同进料浓度下,反应液中的尿素及其衍生物的浓度均随着操作压力的升高而减小。
4 结论
火电厂尿素水解制氨反应体系属于高浓度尿素水溶液体系,本文利用ASPEN软件模拟计算尿素水解过程,假设遵循尿素合成过程的反应平衡常数,进行模拟计算,获得反应器的产氨能力,用中试试验验证假设的可行性。
结果表明,假设条件在修正后是可行的,且与装置实际运行结果相符。多批次测试期间,装置最大氨气出力9.9kg/h,最小氨气出力13.65kg/h,与氨气出力设计值10 kg/h相符,装置能满足脱硝系统氨负荷变化要求和调节需求。
随着进料尿素溶液浓度的提高,水解产物中氨气浓度增大,水蒸汽浓度降低,产氨单位能耗减小。当进料尿素溶液质量浓度由50w%提升到 60w%后,产品气中氨气组分体积浓度由 37.5%提升到 48%,水蒸汽则由 43%降低到 28%。减少过量的水消耗的汽化潜热造成的能量损失,不仅可以提高进料浓度,降低过量水分吸热能耗,也将有益于降低水解工艺的运行成本。
从动力学来说产氨速率也是影响水解制氨工艺运行成本的另一个重要因素。随着进料浓度的增加,平衡状态下反应液中尿素浓度上升,相同产氨速率需求的操作温度下降,从而降低了系统能耗,并提高了装置变负荷的响应能力,有益于提高水解装置的经济性,为下一步开发烟气脱硝用尿素水解制氨工艺设计和水解反应器设备研制提供基础参数。
目前,尿素水解制氨技术已经成功应用于华能烟台发电有限公司、国电龙华延吉热电有限公司和华能左权电厂,已投运设备运行稳定,主要参数达到行业内先进水平。
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