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火電廠尿素制氨過程的模擬與分析

發(fā)布時間:2020-12-12 15:25
  電廠SCR煙氣脫硝系統(tǒng)的還原劑NH3普遍采用液氨法制備,但由于液氨的安全性問題,近年來尿素制氨受到廣泛關(guān)注,尿素制氨法分為尿素?zé)峤夥ê退夥。本文基于現(xiàn)有的技術(shù)及各系統(tǒng)設(shè)備的性能參數(shù),使用Aspen Plus軟件對尿素制氨過程進(jìn)行模擬,比較不同操作條件下系統(tǒng)的產(chǎn)氨量以及能耗,在此基礎(chǔ)上分析最佳的制氨方案以及操作條件,并對某電廠300 MW機(jī)組的尿素水解系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計計算。利用Aspen Plus中的RCSTR模塊對某燃煤電廠300MW機(jī)組的尿素?zé)峤夂湍蛩厮庀到y(tǒng)進(jìn)行模擬。結(jié)果表明,水解反應(yīng)方案反應(yīng)溫度低,因此低溫蒸汽可作為熱源,能耗僅為熱解的20~30%。從節(jié)能角度出發(fā),水解制氨為最佳方案。從水解制氨系統(tǒng)的尿素進(jìn)料質(zhì)量分?jǐn)?shù)、反應(yīng)溫度及壓力三個方面,分析了不同反應(yīng)條件對水解產(chǎn)物的影響。結(jié)果表明:計算結(jié)果與相關(guān)實(shí)測值變化趨勢相同,建立的模型是合理可靠的。隨尿素進(jìn)料質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加,產(chǎn)氨量增加,耗熱量降低,但液相中的尿素質(zhì)量分?jǐn)?shù)也隨之升高,易發(fā)生設(shè)備腐蝕。隨著溫度的上升,尿素水解速率提高,但離解反應(yīng)也加速,經(jīng)濟(jì)性差。增加壓力能降低設(shè)備發(fā)生腐蝕的風(fēng)險,但也會對產(chǎn)品氣的析出產(chǎn)生抑制。綜合考慮,尿素水... 

【文章來源】:華北電力大學(xué)(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】:60 頁

【學(xué)位級別】:碩士

【部分圖文】:

火電廠尿素制氨過程的模擬與分析


電廠SCR脫硝系統(tǒng)工藝圖

三聚氰酸,制氨,熱解過程,尿素


圖1-2尿素?zé)峤庵瓢惫に??Stradclla等人發(fā)現(xiàn)熱解過程不僅會產(chǎn)生NHdll?HNCO,還會斗:成縮一.脲、縮、三聚氰酸等聚合物|91。不同條件下,熱解的產(chǎn)物由較大的茇Schaber等在的條件下研究熱解過程,提出了熱解的反應(yīng)機(jī)理,將熱解過IM劃分為叫個階、在室溫電463K時,主要發(fā)生尿素溶液的蒸發(fā)、分解,并有大量的縮:脲產(chǎn)生、fr:463-523K時,以索繼續(xù)分解,縮二脲也開始發(fā)牛.分解,丨聚鋱酸逐漸增、523-633K時,尿素、縮:脲等兒乎完全被分解,二聚氰酸等開始蒸發(fā)分解;四于633K后,三聚氰酸分解加快,在648-653K之間會完全分解Ml。Koebel等引起副反應(yīng)的41要反應(yīng)物是HNCO,快速升溫以及HNCO的快速擴(kuò)散能夠抑二脲、縮三脲、7聚M酸等副產(chǎn)物的產(chǎn)生⑴I。??Bernhard?A?M等人使用Ti02作為尿素?zé)峤獾拇呋瘎,研究Ti02對以尜分解產(chǎn)物的影響,發(fā)現(xiàn)縮二脲,縮三脲,三聚氰酸等都可以被水解.縮二腺、縮三直接被水解,而?:聚氰酸則是先水解成氰尿酸,最后,氰秘酸完企水解成NC〇2丨丨2丨。??,

縮二脲,分?jǐn)?shù),尿素,速率


尿素溶液受熱會形成很多難溶于水,,是縮二脲(NH2CONHCONH2),縮二脲的產(chǎn)生機(jī)理為以下兩個反應(yīng)的(1)兩個尿素分子在高于133°C的溫度卜直接形成縮二脲和NH3。??2NH2CONH2?^?NH2CONHCONH2+NH3(2)尿素首先分解為HNCO和NH3,溫度高于160°C,?HNCO與尿腮。??NH2CONH2?HNCO+?NH,NH2CONH;?+?HNCO?^?NH2CONHCONH2圖2-3為縮二脲生成速率與尿素質(zhì)量分?jǐn)?shù)和溫度之間的關(guān)系。當(dāng)溫度二脲的生成速率隨尿素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的升高而升高。在〗80°C、50wt%的尿下,縮二脲的生成率約為丨〇%。在160°C、60wt%的尿素溶液條件下,成率約為6%。因此,尿素水解時溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)控制在60%以下。分?jǐn)?shù).?定時,縮二脲的化成率隨溫度升高而升高。即使尿素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為到丨80。(:時,縮二脲的1.:產(chǎn)率也達(dá)到了?7%左右。因此尿素水解溫度不/降低副反應(yīng),溫度要擰制在丨8〇°C以下。??

【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
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碩士論文
[1]改進(jìn)的熱力學(xué)方程模擬尿素水解系統(tǒng)[D]. 高騰飛.天津大學(xué) 2015
[2]尿素裝置水解系統(tǒng)的模擬與技術(shù)改進(jìn)[D]. 邵方元.重慶大學(xué) 2014
[3]尿素生產(chǎn)解吸及水解系統(tǒng)熱力學(xué)研究與設(shè)備模擬[D]. 付雪梅.重慶大學(xué) 2011



本文編號:2912817

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