尿素水解制氨系统培训精选PPT.ppt
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1、关于尿素水解制氨系统培训第1页,讲稿共69张,创作于星期日设备成品设备成品第2页,讲稿共69张,创作于星期日制氨原理、制氨工艺和系统运行维护尿素催化水解成套装置尿素催化水解成套装置第3页,讲稿共69张,创作于星期日什么是尿素?化学式:CO(NH2)2,碳酰二胺。分子质量60.06,无色或白色针状或棒状结晶体。含氮量约为46.67%。密度1.335g/cm3。熔点132.7。溶于水、醇,呈弱碱性。第4页,讲稿共69张,创作于星期日对尿素品质的要求第5页,讲稿共69张,创作于星期日尿素水解制氨原理二氧化碳二氧化碳 CO2第6页,讲稿共69张,创作于星期日尿素水解制氨原理产氨速度随温度的变化曲线:产
2、氨速度随温度的变化曲线:第7页,讲稿共69张,创作于星期日尿素催化水解器本体系统构成主体设备由水解反应器本体,尿素计量供给、蒸汽供给、除盐水、排污、泄压、电伴热等系统组成;辅助装置为:催化剂供应系统。第8页,讲稿共69张,创作于星期日1、相对液氨和氨水蒸发系统,尿素制氨工艺安全性高,无原料运输、储存的安全问题。2、相对氨水蒸发和尿素热解制氨工艺,尿素水解制氨工艺能耗低。4、在催化剂的作用下,熔融状态的尿素在温度130-155、压力约0.35-0.55MPa下进行的快速水解反应。反应速度较普通尿素水解法约提高10倍以上,响应时间可达到1min以内,能耗约为热解技术的一半。尿素催化水解制氨工艺特点
3、第9页,讲稿共69张,创作于星期日第10页,讲稿共69张,创作于星期日尿素催化水解装置尿素催化水解装置工艺流程工艺流程浓度约50%、温度为50的尿素溶液通过管道输送至反应器中,在压力0.5Mpa、温度135-150和催化剂的作用下进行水解反应,产生氨气、二氧化碳、水蒸汽的混合气。混合气通过反应器上面的汽水分离器分离后,输出成品氨气。成品氨气经管道输送至氨气计量分配模块,经计量调节后的氨气与稀释风在氨空气混合器混合与稀释,混合稀释后的氨气浓度在5%以下,最后进入SCR反应器内进行脱硝反应。第11页,讲稿共69张,创作于星期日水解制氨反应器内部说明图1.尿素水解制氨反应器结构简图第12页,讲稿共6
4、9张,创作于星期日水解制氨反应器内部说明第13页,讲稿共69张,创作于星期日水解制氨模块第14页,讲稿共69张,创作于星期日产氨200kg/h的尿素反应器模块第15页,讲稿共69张,创作于星期日水解制氨模块第16页,讲稿共69张,创作于星期日尿素水解制氨反应器模块第17页,讲稿共69张,创作于星期日尿素水解制氨反应器模块第18页,讲稿共69张,创作于星期日尿素催化水解制氨技术简介尿素催化水解制氨技术尿素催化水解制氨技术是指:在催化剂的作用下,熔融状态的尿素在温度130-155、压力约0.35-0.55MPa下进行的快速水解反应。反应速度较普通尿素水解法约提高10倍以上,响应时间可达到1min以
5、内,能耗约为热解技术的一半。尿素催化水解制氨为吸热反应,其综合反应式:(NH2)2CO+H2O=CO2+2NH3(1-1)催化剂的作用催化剂的作用:改变反应路径,加快反应速率,降低响应时间。反应器中装有固定量的催化剂,催化剂在反应器内可循环使用,在大修周期时进行更换。为了使反应速率恒定,尿素、水和热量都必须按照正确的比例供给反应器。第19页,讲稿共69张,创作于星期日序号项目数据单位1蒸汽参数蒸汽参数温度165压力0.7Mpa2压缩压缩空气参数空气参数压力0.7Mpa温度(常温)20水解器物料参数品质水解器物料参数品质水解物料参数表3除除盐盐水水二氧化硅10g/l总硬度0mol/lpH值6.0
6、7.0电导率(25)0.2S/cm序号成分(体积分数)40%质量浓度尿素溶液50%质量浓度尿素溶液1氨气28.5%37.5%2二氧化碳14.3%18.7%3水蒸气57.2%43.8%水解氨气成分表第20页,讲稿共69张,创作于星期日水解器参数表水解器参数表序号项目参数单位1反应器规格尺寸20005800mm本体重量22700kg本体充液重量35500kg材质316L工作压力0.35-0.9MPa工作温度1351602物料消耗产氨量为600kg/h时尿素耗量1070kg/h蒸汽耗量2522kg/h氨气产量600kg/h电能消耗29.7kw/h压缩空气耗量0.5Nm3/min3尺寸LWH11900
7、39504200mm管程工作介质:蒸汽壳程工作介质:尿素溶液设计压力:管程0.77Mpa,壳程1.25Mpa,耐压试验压力管程1.0Mpa,壳程1.68Mpa。设计温度管程190,壳程180。第21页,讲稿共69张,创作于星期日产氨400kg/h的尿素车间图片第22页,讲稿共69张,创作于星期日产氨400kg/h的尿素车间施工图片第23页,讲稿共69张,创作于星期日尿素溶液供给系统尿素溶液供给系统尿素溶液供给系统主要用于向反应器提供50%的尿素溶液。为了控制和计量尿素供给流量,尿素管道上设有气动调节阀和电磁流量计,相应的气动开关阀、就地压力表及手动阀。第24页,讲稿共69张,创作于星期日蒸汽供
8、给系统蒸汽供给系统为水解反应器提供热源,合格品质的蒸汽供应至装置接口后共分为两路。第一路为反应器提供反应所需的热量,参数为165、0.7MPa的饱和蒸汽通过内置在反应器内的加热盘管用于加热反应器内的尿素溶液,换热后的蒸汽经过疏水装置进行排放。为调节反应器温度,蒸汽进反应器管道上设有气动调节阀。第二路蒸汽用于吹扫废液管线,蒸汽吹扫管道上设有止回阀和气动开关阀等。第25页,讲稿共69张,创作于星期日除盐水主要用于反应器首次启动时尿素溶液的稀释和催化剂颗粒的溶解;除盐水系统第26页,讲稿共69张,创作于星期日排污系统主要由表面排污和底部排污组成;主要由表面排污和底部排污组成;表面排污管与反应器中部排
9、污口相连接,操作方式为手动,主要用于排出反应器液位表面漂浮杂物。底部排污管与反应器底部排污口相连接,操作方式为手动或远控,用于排除反应器底部沉积杂质。此外,设备长期停机需要进行排空时,也要通过底部排污管道进行排空。泄压系统水解反应器本体压力超过正常工况时,将会引起装置的保护动作,通过气动泄压开关阀和安全阀进行泄压,防止装置超压。两者的具体区别如下:当反应器压力大于1.2MPa时,气动泄压阀开关阀自动开启,进行一级泄压,保护反应器。当气动泄压开关阀开启后,反应器的压力如果继续上升,压力达到1.9MPa时,位于安全阀前的爆破片将会爆破打开,引发安全阀动作进行二级泄压。泄压和安全阀分别通过独立的排气
10、管线进行泄压。注意:水解反应器的排污管道和泄压管道均与废水池连接;废水池设补水管道,用于稀释氨气和降低温度注意:水解反应器的排污管道和泄压管道均与废水池连接;废水池设补水管道,用于稀释氨气和降低温度排污与泄压系统排污与泄压系统第27页,讲稿共69张,创作于星期日大唐巩义尿素催化水解反应器大唐巩义尿素催化水解反应器第28页,讲稿共69张,创作于星期日伴热系统反应器撬装内的氨气管线、废气管线、尿素除盐水管线、废液管线、磁翻板液位计管线均设置电伴热。第29页,讲稿共69张,创作于星期日 辅助系统辅助系统主要是催化剂供给系统,包括催化剂箱、催化剂泵、搅拌器和磁翻板液位计等,催化剂在催化剂箱溶解后,由高
11、压泵打入反应器内。催化剂供给管道上设相应手动阀,仪表等。第30页,讲稿共69张,创作于星期日水解器功能块图水解器功能块图第31页,讲稿共69张,创作于星期日停止/准备启动状态饱和蒸汽冷凝水LL氨气去SCR区废气去废水箱催化剂溶液除盐水T尿素溶液TPP去废水箱第32页,讲稿共69张,创作于星期日尿素催化水解装置的启动和停止说明尿素催化水解装置的启动和停止说明冷态启动冷态启动冷态启动前的检查冷态启动前的检查:1、检查所有需要的安装、维护、测试工作已经全部结束,验收完成。2、综合仪表箱AC220V和电伴热控制箱AC380V电源供应正常。3、仪用压缩空气供应正常,压力0.6-0.7MPa。4、水解装置
12、相连接的管道和阀门安装正确,严密性符合要求,确保所有管道以及反应器都已经吹扫、冲洗干净,高点放空应接引至厂房车间以外。5、水解装置上的开关阀门、调节阀、远传仪表接线正确,与上位机的信号传输正确,动作正确,反馈准确。6、水解装置的控制逻辑测试正确,仿真措施已经恢复,保护逻辑投入。7、除盐水、尿素溶液、蒸汽、催化剂等进水解器物料准备完毕。8、蒸汽疏水、排污、排气等水解器向外排物料的箱罐具备接受条件。9、外围辅助装置的转机完好,润滑油、润滑脂正常,已试运行完毕具备连续投入运行条件。10、在生产氨气前氨气管线温度伴热系统已经投运,疏水器投运正常,管道已经加热至工作温度。11、检查所有手动阀门是否处于其
13、正常运行位置。装置上的气动开关阀和气动调节阀处于全部关闭或开指令为0状态。尿素溶液管道上的放净阀全关,旁路阀全关,其他手动阀全开。除盐水管道上的放净阀全关,其他手动阀全开。蒸汽管道上的放净阀全关,旁路阀全关,其他手动阀全开。催化剂罐至反应器管道上的放净阀全关,其他手动阀全开。疏水管道上的放净阀全关,旁路阀全关,其他手动阀全开。底部排污管道的放净阀全关,其他手动阀全开。表面排污管道的手动阀全关。泄压管道上的手动阀全开。反应器至出口氨气管道上的吹扫阀、放净阀、放空阀全关,其他手动阀全开。第33页,讲稿共69张,创作于星期日尿素催化水解装置的启动和停止说明尿素催化水解装置的启动和停止说明冷态启动冷态
14、启动冷态启动的操作冷态启动的操作冷态启动的操作主要指对水解反应器本体的操作和辅助系统的操作,当水解系统制氨完毕后,机组需要氨气时,打开至氨气开关阀10HSU70AA301氨气即可供应至调节阀组处。装置装置初次投初次投料料要求要求首次启动反应器需要在加入适量的反应液,该溶液由除盐水和50%(wt)的尿素溶液及适量催化剂混合而成。首先加入已经配备好的催化剂溶液,之后加入适量的除盐水至反应器液位为600mm,最后加入尿素溶液至反应器液位为1000mm。反应器中尿素的初始浓度大约为25%。注意:反应器中初始尿素溶液浓度不得超过注意:反应器中初始尿素溶液浓度不得超过28%,否则启动时将引起装置超压,否则
15、启动时将引起装置超压!第34页,讲稿共69张,创作于星期日装置的报警参数装置的报警参数 报警定值报警定值序号序号警警报报参数参数单单位位1反应器(检测到有渗漏)压力135C2反应器液位低-低700mm3反应器液位低1100mm5反应器液位高-高1200mm6反应器压力低-低0.3Mpa7反应器压力低0.95Mpa9反应器压力高-高1.1Mpa11反应器安全阀动作压力1.25Mpa13反应器温度低95C14反应器温度低-低160C16反应器温度高-高165C表5反应器的各操作状态下设定值第35页,讲稿共69张,创作于星期日装置的装置的连锁保护逻辑连锁保护逻辑设备名称传动项目水解废水箱泵启允许条件
16、:设备处于远方且无保护动作,无跳闸,废水箱液位大于0.6m连锁启:废水箱液位高于3.6m或废水区氨泄漏高于15PPM连锁停:废水箱液位低于0.6m保护停:废水箱液位低于0.4m水解废水箱去废水处理关断门自动开:废水箱液位大于3.6m且废水泵已启动,延时5s自动关:废水泵已停止,延时5s废水箱至废水喷淋关断阀开许可:废水箱液位大于1m连锁开:废水区氨泄漏大于15PPM或废水泵已启动连锁关:废水区氨泄漏小于5PPM或废水泵已停止除盐水进废水箱关断门连锁开:废水区氨泄漏20PPM连锁关:废水区氨泄漏5PPM保护关:废水箱液位3.5m尿素水解催化剂泵启动允许:设备处于远方,无保护动作,无跳闸,液位大于
17、0.2m保护停:催化剂箱液位低于0.1m尿素水解催化剂箱搅拌器启允许条件:设备处于远方,无保护动作,无跳闸,液位高于0.4m自动启:液位大于0.6m自动停:液位小于0.35m保护停:液位小于0.3m水解区地坑泵A启允许:该设备处于远方,无保护动作,无跳闸,液位大于0.5m自动启:已选择且投联锁且液位大于2.3m自动停:已选择且投联锁且液位小于0.5m保护停:液位小于0.4m水解区地坑泵B启允许:该设备处于远方,无保护动作,无跳闸,液位大于0.5m自动启:已选择且投联锁且液位大于2.3m自动停:已选择且投联锁且液位小于0.5m保护停:液位小于0.4m水解反应器氨气出口总阀开允许:水解器压力0.3
18、MPa保护关:水解区氨泄漏检测大于20PPM(二取二)或水解反应器压力1.2MPa水解反应器紧急放空阀保护开:水解器压力1.2MPa保护关:水解器压力0.9MPa氨气管线吹扫阀开允许:水解反应器氨气出口总阀已开,水解区至SCR区的供氨关断门已开,废液管线吹扫阀开允许:底部排污阀已关第36页,讲稿共69张,创作于星期日装置的控制参数装置的控制参数序号项目状态设设置置单单位位1反应器液位正常工作时1000mm2反应器初始液位除盐水设定值600mm3反应器压力P1允许喷氨压力0.45MPa4反应器压力P2正常工作压力0.5MPa5反应器压力PSTOP停运压力值0.15MPa6反应器温度T1(加热状态
19、)45C7反应器温度T2(加热状态)65C8反应器温度T3(加热状态)95C9反应器温度T4(加热状态)115C10反应器温度T5停止运行温度保持值115C11反应器温度T6正常运行温度135-155C第37页,讲稿共69张,创作于星期日装置的装置的伴热伴热参数参数序号名称介质介质温度伴热温度单位1氨气氨气、二氧化碳、水蒸气130-140130C2泄压管道氨气、二氧化碳、水蒸气130-140120C3废液、表面排污管道氨气、二氧化碳、水蒸气、尿素溶液130-140120C4磁翻板液位计氨气、二氧化碳、水蒸气、尿素溶液130-140120C5尿素溶液、催化剂管、除盐水尿素溶液50-8050C在启
20、动反应器本体之前,应先投入管道的电伴热自控系统,系统运行期间电伴热系统禁止停运。在启动反应器本体之前,应先投入管道的电伴热自控系统,系统运行期间电伴热系统禁止停运。第38页,讲稿共69张,创作于星期日装置的煮洗操作装置的煮洗操作煮洗条件:1.安装、检修工作验收完毕后,具备投入运行条件2.气动开关阀和气动调节阀均处理关闭或指令为0%状态,具体见表8中。3.除盐水已经供应至撬块边缘;4.蒸汽品质满足水解器用蒸汽需求;5.按照启动前检查中各管线上的手动阀门开关位置状态正确。第39页,讲稿共69张,创作于星期日装置的煮洗操作装置的煮洗操作序号名称状态1除 盐 水 开 关 阀10HSU60AA301关闭
21、2废液开关阀10HSU30AA301关闭3氨 气 管 道 开 关 阀10HSU70AA301关闭4泄压开关阀10HSU40AA301关闭5废 液 管 吹 扫 开 关 阀10HSU50AA301关闭6蒸汽调节阀10HSU50AA101置输出值为07尿 素 溶 液 调 节 阀10HSU11AA101置输出值为08氨气管道吹扫开关阀10HSU50AA302关闭9尿素管道吹扫开关阀10HSU50AA304关闭冷态启动时气动阀状态表冷态启动时气动阀状态表第40页,讲稿共69张,创作于星期日装置的煮洗操作装置的煮洗操作煮洗煮洗步序步序第一步:向水解器中注入除盐水至水解器高报警液位后关闭除盐水开关阀。第二步
22、:将反应器加热升温,即:蒸汽调节阀根据水解器温度进行控制;反应器温度45,等待5分钟;反应器温度65,等待5分钟;反应器温度95,等待5分钟;反应器温度反应器温度115,等待10分钟;第41页,讲稿共69张,创作于星期日装置的煮洗操作装置的煮洗操作煮洗控制要求煮洗控制要求煮洗温度约130-140,压力约0.3-0.4Mpa,建议煮洗时间最少8小时,煮洗过程每小时排污一次,排污时间3分钟,煮洗过程中尽量不要排气,如压力太高则可适当通过打开泄压开关阀进行泄压。煮洗完成后,通过泄压开关阀逐渐降低反应器内压力,并将反应器内液体排净,关闭主蒸汽,关闭各个阀门,等待下一步操作。第42页,讲稿共69张,创作
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