專利名稱：用于利用尿素水溶液制備低溫穩(wěn)定的含氨氣流的設備以及包括這種設備的燃燒設施的制作方法
技術領域：
本實用新型總體上涉及利用尿素產生氨以用于要求至少間歇地以低溫運行的工藝，例如NOx的低溫選擇性催化還原(SCR)、用于增強靜電除塵器(ESP)的運行的氨煙氣調質等。
背景技術：
存在許多這樣的工藝，其中如果氣體的溫度足以容許其使用而不會導致固體在系統(tǒng)中冷凝，則使用通過熱方法氣化的尿素。然而，對于低溫加工，這些氣體中的分解產物可能導致問題。例如參見 Modern Power Systems, “Ammonia SCR performance from a urea-based system”，2004年5月，第27、29、30和31頁，該文獻指出，試驗顯示尿素產物在冷卻時再形成尿素，或它們可作為尿素沉積于冷表面上。他們發(fā)現(xiàn)需要合適的加熱或隔熱以排除低溫表面。因此，熱氣化尿素的低溫使用可能導致問題。當將含水尿素加熱時，通過溫度相關速率常數控制的大量化學反應決定尿素如何分解NH2-CO2-NH2 — NH3+HNC0(尿素)(氨)(異氰酸)該反應可在275 °F下進行；但除非水解或保持非常熱，HNCO可形成固體副產物，所述副產物可沉積于設備上并污損催化劑。HNCO可如下轉化
3 HNCO , Jv A、;一 N '.i
I
H(氰尿酸)如果形成(很容易形成)氰尿酸，則該氰尿酸在約700 分解。尿素至氨的完全轉化可涉及如下反應，但不是所有均為理想的，并應努力緩和或消除它們的負作用HNCO+ H20 —NH3+C02(異氰酸)(水)(氨)(二氧化碳)hnco+nh2-co2-nh2 —縮二脲HNCO+縮二服一二縮二服二縮三脲一氰尿酸+NH33HNC0—氰尿酸2NH2-C02-NH2+H2C0 —亞甲基二脲這些反應為速率有關的，以及取決于反應物的物理形式、優(yōu)勢溫度、在反應器中的時間和水和/或催化劑的存在或不存在。[0018]存在討論將尿素轉化成氨的大量參考文獻。然而，現(xiàn)有技術中沒有容許以可用于低溫操作的形式將尿素有效地轉化成氨。現(xiàn)有技術工藝中突出的有(a)濕工藝，例如授予Cooper 等的 US 專利 No. 6, 077, 491,以及授予 Hofmann 等的 US 專利 No. 5, 543, 123 ； (b)高溫工藝，例如授予Sun等的US專利No. 7，090，810，或授予Harold等的US專利No. 7，682，586 ；和(c )催化工藝，例如授予Mathes等的US專利No. 6，878，359，以及授予MAN的EP 487 886。還可注意，授予Hug等的US專利No. 5，431，893缺少容許用于低溫操作的由尿素有效地生產氨的教導。為保護SCR催化劑以防污損，Hug等人提出能處理所有具有尿素的流出物的大型設備。不管物理形式，尿素需要時間在熱廢氣中分解，并可在最有助于氣化的溫度下導致噴嘴堵塞。該公開內容強調了必須將尿素溶液保持在100°C以下的溫度下以防止在注入設備中水解的問題。他們提出當供入尿素時使用中等尿素壓力，并發(fā)現(xiàn)當進料管被堵塞時，需要替代裝置以將高壓空氣引入進料管中。Hug等人使用的噴嘴使用輔助空氣以幫助分散。另外，他們還使用稀溶液，該溶液需要明顯的加熱以簡單地蒸發(fā)水。例如參見·Muller 等的 W097/01387。歐洲專利說明書615，777A1中描述了一種設備，該設備將固體尿素供入含有廢氣的通道中，據稱所述廢氣在催化劑的存在下將尿素水解。該公開內容指出，為了成功地運行，必須使用用于分散細固體的壓縮空氣、用于將尿素研磨成細固體的裝置和防止尿素顆粒粘結在一起的涂層。該公開內容指出，如果僅催化劑內部和噴嘴頭涂有催化劑，則會發(fā)生腐蝕和沉積。將固體尿素引入氣流中一可能使尿素沉積于SCR催化劑上一也使得不能以有效分解所需的量控制至反應器中的水，沒有該控制則將保留HNCO并且會存在可能有害的副產物。授予Mathes等的US專利No. 6，878，359描述了使用催化劑將尿素氣化的單級工藝，但沒有給出以兩個級使氣化和水解分離的啟示，這種分離被本實用新型的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)對于低溫應用是高度有效的，并且將是單級工藝的有用替代方案。我們注意到，Mathes等人沒有教導足夠高的初始溫度、溫度保持或用于兩級工藝的適當液滴大小。重要的是，除非液滴在第一級氣化中足夠小，否則液滴不會在用以使尿素完全氣化的短時間、例如ι- ο秒內足夠早地釋放尿素以便分解，并且在管道或催化劑下游形成副產物的可能性增大。授予Spokoyny的US專利No. 6, 146, 605與上述授予Cooper等的US專利NO. 6，077，491類似，其中描述了一種組合的SCR/SNCR工藝，該工藝為多級工藝，它涉及在SCR級以前使尿素水解的分離步驟。類似的工藝公開于授予Lagana等的US專利Nos. 5，985，224和6，093，380中，其描述了涉及使尿素分解且隨后使氣相與液相水解產物分離的方法和設備。在所有這些工藝中，在水解期間和以后，需要處理大量含有氨的高溫高壓氣相和液相。這種額外處理需要購買和維護附加設備、工藝故障情況下的應急計劃和裝備，需要具有更安全、簡單且有效地操作的系統(tǒng)。本領域技術人員可以認識到，現(xiàn)有技術不能以有效方式利用尿素在低溫下有效地產生氨。在空氣污染控制的情況下，希望使用來自尿素源的氨進行低溫加工的例子包括煙氣調質。這里，注入少量氨，這不同于在稍微更高溫度下操作且取決于相對大量氨的選擇性催化還原體系(SCR)。盡管可以注意到ENEL的EP O 373 351使用尿素產生氨以增強靜電除塵器的效率，但尿素是作為尿素、熟石灰和水的混合物提供以還原煙氣中的污染材料的，并且不產生適于遠離燃燒器的低溫操作的氨。尿素還原N0X，并且熟石灰還原硫化合物。目前需要不具有低溫損失地由尿素有效地提供氨的方法、設備和系統(tǒng)。

實用新型內容本實用新型提供利用尿素有效地提供氨的方法、設備和系統(tǒng)，這些方法、設備和系統(tǒng)沒有低溫損失(不利后果)。更具體地，本實用新型提供用于低溫方法如煙氣調質的由尿素有效地提供氨的方法、設備和系統(tǒng)，其具有尿素氣化的所有優(yōu)點而不具有任何由副產物形成所導致的損失。當使用尿素生產氨以用于低溫操作時，重要的是使用兩個轉化級(階段)，第一級
為尿素的熱氣化以產生氨和異氰酸(HNC0)，其后直接是第二級可控催化水解反應，在該第二級中異氰酸水解成氨，其中二氧化碳作為副產物。所方法步驟都要求謹慎的溫度控制，并且第二級要求控制水以實現(xiàn)至少臨界量的水而不使用如此多以致設備必須太大而不能有效地操作并產生超過有效反應所需的熱需求。重要的是以保持中間體副產物如氰尿酸的低濃度的方式進行反應，特別以使例如在反應器或管道的冷點中產生不利副產物的副反應的機會最小化。因此，尿素、水和空氣的相對摩爾量對成功地操作而言是重要的。一方面，提供了一種方法，該方法包括(a)在第一級熱反應器中，將尿素水溶液供入氣化室中；(b)響應于需要氨的低溫方法的要求，控制第一級反應器中尿素、水和熱氣體的供應(進料)；(C)在引入尿素的點上游將熱氣體供入氣化室中，其中氣化室中氣體的進入溫度在700-1400 °F的范圍內并且氣體在氣化反應器中的停留時間足以使尿素水溶液完全氣化以提供包含氨和異氰酸的第一級氣流；(d)將第一級氣流從第一級熱反應器中取出并使第一級氣流的溫度保持在550 T以上直至引入第二級催化反應器中的點；(e)將第一級氣流引入第二級催化水解反應器中；(f)監(jiān)控供入第一級熱反應器中的尿素進料、水和熱氣體的量并根據需要調整以實現(xiàn)第二級水解反應器中的有效水解；(g)將第二級水解反應器的溫度保持在370 T以上的溫度；以及(h)響應于需要氨的低溫方法的要求，從第二級反應器中取出第二級氣流。在優(yōu)選的方面中，尿素作為濃度為30-70重量％的水溶液使用，以提供2:1-20:1范圍內、優(yōu)選3:1-10:1范圍內的系統(tǒng)中水與尿素的總摩爾比，所述水包括供入第一級反應器中的熱空氣中的水分。另一方面，提供了一種用于利用尿素水溶液制備低溫穩(wěn)定的含氨氣流的設備，該設備包括(a)第一級熱反應器，它包括氣化室和向該氣化室供應由尿素和水形成的尿素水溶液的供應裝置；(b)響應于需要氨的低溫工藝的需求控制尿素、水和熱氣體向該第一級熱反應器的供應的控制裝置；(C)在尿素和水的引入點上游向氣化室供應熱氣體的裝置，其中該供應熱氣體的裝置構造成使得熱氣體進入氣化室的溫度在700-1400 °F的范圍內并且在氣化室中的停留時間足以使由水和尿素形成的尿素水溶液完全氣化以便提供包含氨和異氰酸的第一級氣流；(d)從第一級熱反應器取出第一級氣流并使該第一級氣流的溫度維持在500 T以上直至將該第一級氣流引入第二級催化水解反應器中的第一級氣流取出和溫度維持裝置；(e)將該第一級氣流引入第二級催化水解反應器中的裝置；(f)監(jiān)控供應入第一級熱反應器中的尿素、水和熱氣體的量并且根據需要進行調整以實現(xiàn)第二級催化水解反應器中的有效水解的監(jiān)控和調整裝置；(g)使第二級催化水解反應器中的溫度保持高于370 ° 的溫度保持裝置；以及(h)從第二級催化水解反應器取出第二級氣流以供需要氨的低溫工藝使用的裝置。所述用于利用尿素水溶液制備低溫穩(wěn)定的含氨氣流的設備包括以下優(yōu)選特征-所述第一級熱·反應器和所述第二級催化水解反應器是彼此分開的；-所述控制裝置包括控制器、設置在向該第一級熱反應器中引入尿素的管線上的閥、設置在向該第一級熱反應器中引入水的管線上的閥、設置在向該第一級熱反應器中引入空氣的管線上的風門以及設置在該第一級熱反應器的入口處的傳感器，其中該控制器與這些閥、風門和傳感器通過控制線路通信；-所述向氣化室供應熱氣體的裝置包括對所供應的氣體進行加熱的加熱器、測量所供應的氣體的溫度的溫度傳感器以及控制所供應的氣體的流速的流速控制器；-所述第一級氣流取出和溫度維持裝置包括使第一級熱反應器隔熱的結構，所述第二級催化水解反應器的溫度保持裝置包括使第二級催化水解反應器隔熱的結構；以及-所述監(jiān)控和調整裝置包括向第一級熱反應器中噴射尿素水溶液的液滴的噴射器以及測量所述液滴的尺寸的激光裝置。再一方面，提供了一種燃燒設施(設備)，該燃燒設施包括燃燒爐及如上所述的用于利用尿素水溶液制備低溫穩(wěn)定的含氨氣流的設備，其中，該燃燒爐的燃燒氣體至少部分地被引入該設備中以作為加熱氣體。優(yōu)選地，本實用新型的方法和設備與靜電除塵器組合使用以改進靜電除塵器在380 °F以下的溫度下的操作。還提供了使用所公開的方法和設備的系統(tǒng)。下文描述本實用新型的其它和優(yōu)選方面。

結合進本說明書并構成說明書的一部分的附圖闡述了目前優(yōu)選的本實用新型實施方案，所述附圖與下文給出的優(yōu)選實施方案的詳細說明一起用于解釋本實用新型的原理。圖中類似的標記表示類似或相應的部件。圖I為采用本實用新型的方法和系統(tǒng)的優(yōu)選實施方案的燃燒設施的示意圖；以及圖2為示出圖I所示系統(tǒng)的更多細節(jié)的示意圖。
具體實施方式
對本實用新型的描述參考附圖進行，其中圖I和圖2示意性示出簡化的優(yōu)選實施方案。下文簡要地描述附圖和它們代表的方法。術語“尿素”意指包括其所有商購形式的尿素，其典型地基本由尿素組成，含有95重量％或更多的尿素。較純形式的尿素是優(yōu)選的并且在本實用新型方法中具有幾個優(yōu)點。尿素優(yōu)選作為濃度為約30%至約70%的水溶液提供，其中約45%至約60%是最優(yōu)選的。當尿素僅通過熱處理氣化時，反應物氣體會含有氨，并且還會含有異氰酸，否則會需要非常高的溫度以避免副反應中副產物的形成。該階段的氣化產物不適于直接用于低溫方法。本實用新型針對這一問題并且提出了低成本、低能量的解決方案。[0049]來自這類熱工藝的氣流包括載體介質如空氣或后燃燒氣體，空氣、氣體或尿素溶液中的任何水以及尿素分解產物HNCO和順3。如果熱分解氣流達到290 0F，則HNCO和NH3可結合形成作為氣溶膠或沉積物存在于較冷表面上的可冷凝固體(尿素)。本實用新型控制熱分解氣流材料中的組分的相對量和它們的處理溫度，并使該氣流在比重組溫度更熱的溫度下通過第二級催化水解反應器，由此將HNCO有效地轉化成NH3并消除尿素或副產物冷凝的問題。該第二級轉化減少了低溫下重組的風險，容許氣化系統(tǒng)在需要低溫的應用如低溫SCR、ESP中操作，或供入低溫風機中。第二級催化劑反應器附加在尿素氣化系統(tǒng)中使第一級中分解的試劑在比先前可能的更低的溫度(小于約380 T)下輸送而沒有在冷表面上作為煙或沉積物重組和冷凝的風險。這擴展了有用工藝溫度范圍并容許含氨的氣體供應系統(tǒng)用于低溫應用，甚至冷側ESP(200-500 °F)和用于NOx控制的低溫SCR應用(300-600 °F)中。另外，該構型使得可在后氣化氣體中使用低溫鼓風機或風機(600 T以下)，而不是限于在熱氣化階段的入口處使用高溫風機或鼓風機(600 T以上)。本實用新型的另一優(yōu)點是用于輸送熱氣化產物流的管道中不需要高溫。因此，盡管第一級氣化室必須在對尿素分解而言足夠的溫度下操作，但在第二 級水解之后的管道中不需要保持這種高溫。本實用新型的優(yōu)點還有可使用兩級式反應器系統(tǒng)將氨在低溫和低濃度下供入較低容量用途中，例如作為氨的唯一使用而以僅l_30ppm、例如3-10ppm的濃度供入ESP中。并且，該系統(tǒng)還可構造成以較高的氨濃度例如用于SCR在較高濃度例如100-1000ppm下提供第二料流。較高體積用途可由第一級或第二級反應器取出，如結合圖2描述的。因此，本實用新型解決了這樣的問題，S卩，熱氣化尿素可用于低容量和相對低溫用途而沒有冷凝和在設備上形成沉積物的問題并且不需要簡單地保持溫度以避免沉積物。圖I為利用本實用新型以提供相對低溫氨氣流的燃燒設施的示意圖，所述相對低溫氨氣流通過在第一級中將含水尿素(尿素水溶液)氣化然后在預定的第二級中將料流中基本所有異氰酸催化水解而得到。該燃燒設施包括燃燒室10，該燃燒室具有燃燒器，所述燃燒器通過燃燒來自未示出的源的燃料與管道14提供的空氣而在燃燒區(qū)12中提供熱量。熱的燃燒氣體將沿塊箭頭所示的方向通過爐子10，并且源自燃燒的熱量在進入選擇性催化還原反應器20中之前傳遞至換熱器16和18中，其中可將燃燒期間產生的NOx用氨或氣化尿素處理以將NOx轉化成氮氣和水?；蛘?，許多設施可獲益于單獨使用尿素在較高的溫度下選擇性非催化還原(SNCR)，例如由Epperly等的US專利No. 5，057, 293所教導的，其中不需要反應器20。在SCR反應器20之后，燃燒氣體流過空氣-空氣換熱器22，所述換熱器用于預熱由管道24提供的外部空氣以將其經由管線14輸送至燃燒區(qū)12中。離開換熱器22的氣體在通過管道26進入靜電除塵器28中時被顯著冷卻，顆粒物在經過氣體堆棧30中以前收集于該靜電除塵器中。這是實際工業(yè)或實用燃燒器和流出物處理工藝的非常簡化的形式，但示出可行方案。ESP如28的操作通常通過煙氣調質增強。煙氣調質典型地要求將少量調節(jié)劑如氨和/或三氧化硫引入廢氣中。作用是降低飛灰的抵抗力和促進它在ESP中的收集。優(yōu)選使用氨來改進收集，即使三氧化硫水平足以降低抵抗力。本實用新型使得能在ESP單元28以前將氨引入管道26中的較冷氣體中，而沒有氨氣儲存或管道被尿素氣化的副產物污損的風險。圖I示出能提供氨供應的設備的配置(總體標號為40)。所示的氨供應系統(tǒng)40包括工藝空氣供應41、尿素供應43、水供應44、第一級熱氣化室46和第二級催化水解反應器48。所產生的氨經由管線49和注氨格柵50等供入管道26中。用于氨供應系統(tǒng)40的空氣可以為來自管線42a的煙氣支流或者是經由管線42b來自環(huán)境或來自預熱器22或經由未示出的管線來自別處的替代空氣。工藝空氣的量、它的溫度和含水量對該工藝的效率而言是重要的，并將被監(jiān)控以用于工藝控制。如上所示，本實用新型的優(yōu)點是可使用兩級反應器系統(tǒng)將氨在低溫和低濃度下供入較低容量用途中，例如作為氨的唯一用途以僅l_30ppm、例如3-10ppm的濃度供入ESP中。在這種情況下，氨將如圖所示經由管線49供應。并且，該系統(tǒng)還可構造成以較高氨濃度例如用于SCR以較高濃度例如100-1000ppm經由管線47a或47b供應第二料流。這些配置各自具有許多優(yōu)點，例如對于其中管線47a用于由第一級反應器46供給高容量用途的配置而 言。 圖2更詳細地但仍示意性地示出氨供應系統(tǒng)40。圖2的標號使用圖I的數字，其中適用并繼續(xù)其它特征，例如控制器60和相關傳感器和閥。所示的進入工藝空氣管線41包括風門(擋板)41a，該風門可通過控制器60和以點線示出的相關示例性控制管線(可為硬接線或無線的)來控制。圖2還示出水供應管線44a，未示出水供應源。重要的是使用兩個操作級，第一級為尿素的熱氣化以產生氨和異氰酸，其后直接為可控催化水解的第二級，在該第二級中異氰酸水解成氨，其中二氧化碳作為副產物。優(yōu)選將尿素以濃度為約30%至約70%、優(yōu)選約45%至約60%的水溶液從43供入第一級中。尿素、水和空氣的相對摩爾量對成功地操作而言是重要的。催化劑優(yōu)選為SCR系統(tǒng)中所用的類型，其典型為具有約1%至約4%的釩含量的催化劑?？墒褂闷渌呋瘎４呋瘎├硐氲鼐哂锌梢蕴峁?000-30，OOOhr—1、例如約2500至約7500111*-1的空速的尺寸。催化劑結構優(yōu)選為具有連續(xù)通道的整體，這使得橫跨催化劑的深度或長度的壓降小，且具有I-IOmm的節(jié)距以適應該目的?；阝C、鈦和鎢的催化劑一通常作為氧化物一是有效的。在一個實施方案中，節(jié)距為約4mm且含有1-2%的釩含量的TiO2催化劑是有效的。兩個工藝步驟都要求謹慎的溫度控制，并且第二級要求至少臨界量的水而不使用如此多以致設備必須太大而不能有效地操作并產生超過有效反應所需那些的熱需求。還發(fā)現(xiàn)重要的是以這樣的方式進行反應，即，保持中間產物如異氰酸的低濃度，以便尤其使例如在反應器或管道的冷點中產生不利副產物的副反應的機會最小化?？諝馀c水與尿素的摩爾比最有效地為約500:20:1至約1000:5:1。水與尿素的摩爾比最有效地為約2:1至20:1，優(yōu)選6:1-10: I。使用兩個分開的連續(xù)級來將尿素轉化成含有氨的有用氣流能使氣化完全在高溫下進行，然后HNCO以接近定量量、例如至少90%、優(yōu)選至少95%完全轉化成氨，其中99%或更多為合適的目標。當如一些現(xiàn)有技術工藝那樣，在一個包括水解催化劑的級中進行高溫氣化時，由于在氣化的同時HNCO水解，所以存在加工異常的機會。并且，除非謹慎地控制溫度并完全消除冷點，否則可能發(fā)生副反應。授予Mathes等的US專利No. 6，878，359描述了使用催化劑將尿素氣化的單級方法，但未啟示出如本實用新型的對于低溫應用高度有效的、將氣化與水解分離成兩個級的單級替代方案。我們注意到，Mathes等人沒有教導足夠高的初始溫度、溫度維持或用于兩級工藝的適當液滴大小。重要的是，除非液滴在第一級氣化中足夠小，否則液滴不會在用以完全氣化尿素的短時間例如1-10秒內足夠早地釋放尿素以用于分解，并且管道或催化劑下游形成副產物的可能性增大。溫度、反應物、液滴大小和加熱時間必須全部一起作用以實現(xiàn)完全尿素氣化的正確反應動力而不產生固體副產物。在關于Mathes等的單級方法所提及的200°C的高端溫度下，例如氣體會太冷而不能將尿素完全氣化和使它保持起初的氣態(tài)。此外，氣體會通過含水尿素中的水進一步冷卻一水必須為顯著量以確保所要求的水解。事實上，Mathes等人在第8欄第54行陳述“還在工藝中形成的副產物，例如三聚氰胺…沉積，同時它們仍在制備反應器10中并且不會進入廢氣管 I 中('“by products which are also formed in the process···do not enterthe exhaust gas line I)”。因此,很明顯，Mathes等人不能用水解催化劑保證單個級中的完全氣化。在本實用新型方法的第一氣化級中，重要的是使用適當高的溫度，在室中得到 小尿素液滴大小并避免冷點的存在。優(yōu)選控制液滴尺寸，例如通過激光技術測量為小于500 μ m,典型地20-200 μ m。在室中的停留時間必須短，例如約1_10秒，典型地2_6秒。存在用于水解的水的量包括通過含有任何稀釋水的尿素水溶液和系統(tǒng)空氣加入的水，并且必須足以在工藝的第二級中將HNCO完全水解。因為水的特征是蒸發(fā)的焓，40. 65kJ/摩爾，多于5倍的將等量的水由0°C加熱至100°C所需的能量，應避免任何過量的水，但這不是現(xiàn)有技術關心的。經由入口 41進入第一級氣化室46中的熱氣體會將尿素主要氣化成氨和異氰酸，基本不留下液體或固體。進入氣化室46中的氣體優(yōu)選在入口處在700-1400 °F的范圍內，并且在氣化反應器中停留時間足以使尿素水溶液完全氣化，以提供包含氨和異氰酸的第一級氣流。將第一級氣流從第一級熱反應器中取出并將第一級氣流的溫度保持在至少400 T以上，例如至少500 T，直至引入第二級催化反應器中的點，在該引入點處，第一級氣流在350-600 0F的溫度下進入第二級催化水解反應器中。在以它們應保持在至少600 °F以上的溫度下引入室46中以前優(yōu)選將氣體加熱至大于800 °F?？捎行У厥褂?50-1400 °F的進入氣體溫度。根據需要，可將補充熱供入室中。并且，優(yōu)選室46良好地隔熱以幫助溫度保持。離開室46以前氣體的溫度和停留時間對實現(xiàn)完全氣化有效。入口溫度和室46中的溫度保持也應足夠高以保持至少約400 °F，例如至少450 0F，優(yōu)選至少500 0F的出口溫度。如果需要的話，可在氣化以后和當輸送至水解反應器48中時進行加熱，但優(yōu)選進入室46中的氣體足夠熱以提供滿足以上標準的出口氣體。水解反應器48內的溫度理想地為 350-600 0F，優(yōu)選 400-500 0F。采用上述方法和設備的系統(tǒng)結合了所公開的特征并根據需要結合多種工業(yè)應用的詳情。上面的說明用于教導本領域技術人員如何實踐本實用新型。不再詳細說明本領域技術人員閱讀本說明書可獲悉的所有明顯改變和變型。然而，所有這些明顯改變和變型包括在下面的權利要求所限定的本實用新型范圍內。除非明確給出相反的指示，權利要求書意欲涵蓋有效地滿足意欲目的的要求保護的組件和任何順序的步驟。
權利要求1.用于利用尿素水溶液制備低溫穩(wěn)定的含氨氣流的設備，包括 (a)第一級熱反應器,它包括氣化室和向該氣化室供應由尿素和水形成的尿素水溶液的供應裝置； (b)響應于需要氨的低溫工藝的需求控制尿素、水和熱氣體向該第一級熱反應器的供應的控制裝置； (C)在尿素和水的引入點上游向氣化室供應熱氣體的裝置，其中該供應熱氣體的裝置構造成使得熱氣體進入氣化室的溫度在700-1400 ° 的范圍內并且在氣化室中的停留時間足以使由水和尿素形成的尿素水溶液完全氣化以便提供包含氨和異氰酸的第一級氣流； (d)從第一級熱反應器取出第一級氣流并使該第一級氣流的溫度維持在500T以上直至將該第一級氣流引入第二級催化水解反應器中的第一級氣流取出和溫度維持裝置； (e)將該第一級氣流引入第二級催化水解反應器中的裝置； (f)監(jiān)控供應入第一級熱反應器中的尿素、水和熱氣體的量并且根據需要進行調整以實現(xiàn)第二級催化水解反應器中的有效水解的監(jiān)控和調整裝置； (g)使第二級催化水解反應器中的溫度保持高于370° 的溫度保持裝置；以及 (h)從第二級催化水解反應器取出第二級氣流以供需要氨的低溫工藝使用的裝置。
2.根據權利要求I所述的設備，其特征在于，所述第一級熱反應器和所述第二級催化水解反應器是彼此分開的。
3.根據權利要求I或2所述的設備，其特征在于，所述控制裝置包括控制器、設置在向該第一級熱反應器中引入尿素的管線上的閥、設置在向該第一級熱反應器中引入水的管線上的閥、設置在向該第一級熱反應器中引入空氣的管線上的風門以及設置在該第一級熱反應器的入口處的傳感器，其中該控制器與這些閥、風門和傳感器通過控制線路通信。
4.根據權利要求I或2所述的設備，其特征在于，所述向氣化室供應熱氣體的裝置包括對所供應的氣體進行加熱的加熱器、測量所供應的氣體的溫度的溫度傳感器以及控制所供應的氣體的流速的流速控制器。
5.根據權利要求I或2所述的設備，其特征在于，所述第一級氣流取出和溫度維持裝置包括使第一級熱反應器隔熱的結構，所述第二級催化水解反應器的溫度保持裝置包括使第二級催化水解反應器隔熱的結構。
6.根據權利要求I或2所述的設備，其特征在于，所述監(jiān)控和調整裝置包括向第一級熱反應器中噴射尿素水溶液的液滴的噴射器以及測量所述液滴的尺寸的激光裝置。
7.一種燃燒設施，包括燃燒爐以及根據前述權利要求之一所述的設備，其特征在于，該燃燒爐的燃燒氣體至少部分地被引入該設備中以作為加熱氣體。
專利摘要本實用新型涉及用于利用尿素水溶液制備低溫穩(wěn)定的含氨氣流的設備，包括第一級熱反應器，包括氣化室和向氣化室供應尿素水溶液的裝置；響應于需要氨的低溫工藝的需求控制尿素、水和熱氣體向第一級熱反應器的供應的裝置；在尿素和水的引入點上游向氣化室供應熱氣體的裝置。該設備可以有效地提供氨而沒有低溫損失。本實用新型還涉及包括上述設備的燃燒設施。
文檔編號C01C1/02GK202705057SQ20122036282
公開日2013年1月30日 申請日期2012年7月20日 優(yōu)先權日2012年4月25日
發(fā)明者W·H·孫, J·M·鮑伊爾, P·G·卡爾米納尼, S·M·梅修 申請人:燃料技術公司