尿素热解工作原理
尿素热解法脱硝具体工艺及应用
1尿素热解和水解尿素热解反应方程式：CO(NH2)2(溶液) → CO(NH2)2(固) + H2O(气) （1）CO(NH2)2→ NH3+HNCO （2）HNCO+H2O → NH3+CO2（3）目前普遍认为尿素热解制氨的生成分三步实现：（1）尿素水溶液蒸发析出尿素颗粒；（2）尿素热解生成等物质的量的氨气和异氰酸HNCO；（3）异氰酸进一步水解生成等物质量的氨气和二氧化碳[1]。
尿素热解产物HNCO在气相中稳定存在，不易分解，只有在反应温度≥400 °C 时才会发生水解。
反应温度较低致使尿素热解过于复杂，中间反应产物降低了目标产物NH3的转化率，不利于尿素彻底分解。
因此提高反应温度、添加催化剂是脱硝过程中常用的提高尿素分解效率的手段。
尿素水解反应方程式：CO(NH2)2+ H2O → 2 NH3+ CO2（4）表1 尿素热解和水解技术参数对比[2]调研来看，尿素热解的反应速度最快且最安全，现场几乎没有储氨的容器，但其能耗和运行费用很高，所以较早进入中国市场，业绩较多，但用户的运行成本压力较大。
和尿素热解相比，尿素水解由于采用电厂较为丰富的蒸汽作为热源，能耗较低。
但 AOD、U2A 等国外水解技术，反应较慢需要庞大的反应器和缓冲装置，其投资和能耗较高。
催化水解的反应速度也较快，起停迅速，能耗较低，但是该技术相对来说还不是很成熟，在国内尚无应用。
尿素在热解时最终的产物是等量的氨气(NH)和异氰酸(HNCO)。
虽然HNCO能3，但是HNCO在气相下非常稳定，水解反应只有在特进一步发生水解反应生成NH3定的金属或金属氧化物下才能进行[3]。
HNCO的存在对于脱硝过程是不利的，HNCO 与NO能进行还原反应，部分NO被还原成有害的氧化亚氮；在选择性催化还原(selective catalytic reduction，SCR)过程中，HNCO先在SCR催化剂的作用后再进一步与NO发生还原反应，减少了还原反应的时间，从下快速水解成NH3而有可能降低催化效果[4, 5]。
尿素溶液热解系统概述和工艺设计
尿素溶液热解系统概述和工艺设计SCR烟气脱硝的还原剂应具有效率高、价格低、安全性高、仓储便利、占地面积小等特点，目前常用的还原剂主要有液氨、氨水和尿素三种。
液氨虽然具有来源广、投资费用低等优点，但因其是有毒物质，具有很强的安全威胁性和毒性，同样氨水也具有安全问题，这两种还原剂逐渐被尿素所取代。
尿素制氨工艺包括水解和热解两种技术，其中热解工艺具有很高的稳定性、安全性和可利用率，越来越受到业内的认可和青睐。
1 原理介绍2 流程介绍尿素热解法制氨系统分为尿素溶液制备系统和热解系统两部分，其中尿素制备包括斗提机、溶解罐、溶液给料泵、储罐、尿素溶液循环装置（HFD），热解包括计量分配装置（MDM）、电加热器（EH）、含喷射器（INJ）的绝热分解室（DC）。
（1）袋装尿素经过破袋后，由斗提机输送到溶解罐里，用除盐水将干尿素溶解成40～60%（一般为50%）质量浓度的尿素溶液，通过尿素溶液给料泵输送到尿素溶液储罐。
（2）尿素溶液经由尿素溶液循环泵输送至计量分配装置母管接口，再通过循环管路经由背压控制阀回到尿素溶液储罐。
（3）50%尿素溶液结晶温度约为18℃，为防止设备及管路内溶液结晶，罐体需要内置蒸汽盘管，管路可设置疏水、电伴热并采用硅酸铝或岩棉管壳保温。
（4）尿素溶液经过计量分配装置精确地测量和控制输送到喷射器，经过雾化喷嘴喷入分解室后热解，生成NH3、H2O和CO2，分解产物喷入SCR脱硝系统。
（5）尿素热解采用锅炉热一次风或二次风，风量设计值由热平衡计算所得，风压不低于8.5KPa，如达不到此压力值，需设置增压风机。
用电加热器将高温空气加热到约350～600 ℃后进入绝热分解室。
3 核心设备的设计理念及优化3.1 尿素溶解罐材料采用S*****不锈钢，溶解罐除设有水流量和温度控制系统外，还采用输送泵将尿素溶液从储罐底部向侧部进行循环，使尿素溶液更好地混合。
尿素溶液浓度的精准配制是通过装在循环回路上的密度计信号控制溶解罐进水自动完成的。
尿素热解技术
尿素制氨SCR兑硝技术一、国内外脱硝还原剂制备现状目前大型电厂烟气脱硝主要采用选择性催化脱硝(SCR)技术，其化学反应机理比较复杂，但主要的反应是NH3在一定的温度和催化剂作用下，选择性地把烟气中的NOx还原为N2和水，目前最常用的还原剂制备方法一般有3种：液氨法、氨水法、尿素法。
1.1液氨法采用液氨法，具有投资少，运行费用较低等优点。
但根据我国《危险化学物品名表》(GB12268-90)和《重大危险源辨识》(GB18218-2000)的有关规定, 液氨在生产场所超过40t、储存场所超过100t时构成重大危险源，需报相关安全生产部门审批。
液氨的储存和制备系统在安全、消防和环保等方面需满足相关的规范，对电厂的日常运行和管理按二级重大危险源要求。
液氨储存和装卸场所应禁止设置在学校、医院、居民区等人口稠密区附近，如表1所示。
据统计，我国95%以上的危险化学品涉及异地运输问题，例如液氨的年流动量达100多万吨，，其中80%是通过公路运输的。
国内外统计表明,危险化学品运输事故占危险化学品事故总数的30%~40%。
危险化学品公路运输事故频繁发生对社会公共安全造成了巨大的损失和潜在威胁。
此外，液氨具有极强的挥发性、腐蚀性，因此，在使用及运输过程中也容易产生泄露，从而导致事故的发生图1我国各种危险化学品事故发生比例2.2氨水法氨水法采用浓度为20%~25%的氨水溶液作为原料。
氨水储罐中的氨水通过加热装置使其蒸发，形成氨气和水蒸汽，送至烟气系统。
采用氨水法较液氨法相对安全，但同样存在安全隐患，且与其它常用方法比较运行费用最高。
因此90年代以后国际上已经很少采用氨水作为SCR脱硝还原剂。
2.3尿素法热解法：国际上应用的是由美国FuelTech公司设计的NOxOUT ULTRA尿素热解制氨技术。
其技术要点为利用热空气作为热源，在450-600E来快速分解40%-55%的尿素水溶液。
其优点为：近常压热解，操作压力低。
其缺点和容易出现的故障现象有：1）燃油耗量大、运行费用高。
火电厂尿素热解和水解工艺研究
火电厂尿素热解和水解工艺研究摘要：尿素作为烟气脱硝还原剂的一种，相较于液氨和氨水，具有其独特的优势，因此在火电厂氨气的制造中应用广泛。
尿素在制造氨气的过程中，主要有两种生产方式：热解和水解。
本文主要对火电厂尿素热解和水解工艺特点进行了研究，并对其进行了对比。
关键词：脱硝技术尿素热解尿素水解现阶段，火电厂在烟气脱硝还原剂的选择上主要有三种：液氨、氨水和尿素。
液氨属于危险化学品，在安全性上存在着很大的隐患，在使用上存在着诸多限制。
氨水的运行成本较高，且具有较强的腐蚀性，影响着火电厂的经济效益。
而尿素，属于绿色肥料，不带有毒性，安全性高，并且投资成本较氨水来说比较低，运输、存储和使用都比较方便，所以在火电厂烟气脱硝还原剂中应用较多，故对火电厂尿素热解和水解工艺的研究具有重要的意义。
一、火电厂尿素热解工艺原理及工作流程1.1.火电厂尿素热解工艺原理尿素呈针状，是一种白色或无色的颗粒，无臭无味，遇热不稳定，当迅速加热的时候，尿素将会完全被分解为氨气和二氧化碳，实现制造氨气的目的。
1.2.火电厂尿素热解工作流程火电厂烟气脱硝中的尿素热解主要由热解炉、电加热器、计量模块等部分构成，在尿素热解开始之前，先将尿素放置于存储仓中，经过人工或机械卸料运送到溶解罐中，通过外部加热方式来进行尿素颗粒的溶解，在溶解过程中，溶解液主要使用除盐水来进行，需要注意的是，溶解液的温度需要保持在40℃以上，因此，需要时刻关注加热情况，保持温度稳定。
当将尿素溶解为50%的尿素溶液之后，通过输送设备将尿素溶液输送到尿素溶液储罐，然后经过雾化后送到热解炉，雾化后的尿素溶液在热解炉发生分解，产生氨气和二氧化碳，并经由氨喷射系统进入脱硝烟道。
二、火电厂尿素水解工作原理及工作流程火电厂烟气脱硝过程中，尿素在一定温度下能够水解生成氨气和二氧化碳。
主要流程为：将尿素颗粒经提升机运输到尿素溶解槽中，经过搅拌过程将其溶解为浓度为40%-50%的尿素溶解液，并注意尿素溶解液的温度保持，然后将尿素溶解液输送到水解换热器中进行加热分解，从而分解成氨气和二氧化碳，最后将分解产物喷入烟气脱硝系统。
尿素热解脱硝技术在应用问题与前景
建立安全检查制度
定期对设备进行检查和维 护，及时发现和消除安全 隐患。
04
尿素热解脱硝技术前景展望
政策支持与市场驱动
政策支持
随着国家对环保要求的不断提高，政府出台了一系列鼓励环保技术发展的政策，为尿素热解脱硝技术的推广和应 用提供了有力支持。
市场驱动
随着环保意识的普及和市场对绿色产品的需求增加，尿素热解脱硝技术作为一种有效的脱硝手段，具有广阔的市 场前景。
运营成本较高
相比其他脱硝技术，尿素热解脱 硝技术的运营成本较高，包括原 材料、能耗、人工等方面的支出 。
政策支持不足
当前针对尿素热解脱硝技术的政 策支持相对较少，企业在推广和 应用过程中面临一定的政策风险 和资金压力。
未来发展趋势和机遇
技术创新不断推进
随着科技的不断进步和创新，尿素热解脱硝技术有望在设备性能、脱硝效率、运营成本 等方面实现突破。
环保意识提升带动需求增长
随着全球环保意识的不断提升，各国对于减少氮氧化物排放的要求将越来越严格，这将 为尿素热解脱硝技术提供更广阔的市场空间。
多元化应用场景拓展
除了传统的电力、化工等领域，尿素热解脱硝技术还有望在船舶、汽车等移动源领域得 到应用，进一步拓展其市场应用范围。
行业建议和呼吁
1 2 3
加强技术研发和创新投入
操作复杂性和安全性问题
操作复杂性
尿素热解脱硝技术需要精确控制温度、 压力、气体流量等多个参数，操作难度 较大。
VS
安全性问题
该技术涉及高温、高压等危险因素，如果 操作不当或设备故障，可能引发安全事故 。
03
尿素热解脱硝技术优化措施
提高催化剂活性及选择性
选用高性能催化剂
选择具有高活性和选择性 的催化剂，如钒钛系、锰 系等，以提高脱硝效率和
重汽斯太尔尿素的工作原理
重汽斯太尔尿素的工作原理
重汽斯太尔尿素的工作原理是基于尿素选择性催化还原（SCR）技术。
尿素作为一种还原剂，可以与氮氧化物（NOx）反应，将其催化还原为无害的氮气（N2）和水（H2O）。
具体工作
原理如下：
1. 尿素注入：尿素溶液被喷入尿素储罐，并通过输送系统注入到尾气管道中。
尿素储罐通常位于车辆的底盘部分，便于加注和维护。
2. 尿素分解：尿素溶液在尾气管道中被喷入进气口后，通过加热装置（如尿素喷嘴）进行加热和分解，生成氨气（NH3）和二氧化碳（CO2）。
尿素的分解温度通常在150-400℃之间。
3. 氮氧化物（NOx）的催化还原：经过分解的尿素中生成的氨气和尾气中的氮氧化物发生反应。
在催化剂（如SCR催化剂）的作用下，氨气与NOx发生反应，将其催化还原为氮气和水。
SCR催化剂通常是由钛、钒、镍等金属组成的。
4. 剩余尿素的去除：任何未反应的氨气和尿素都会在催化剂后的后处理系统中被进一步分解和转化。
这样可以确保尾气中不会出现尿素残留物。
5. 废气排放：经过SCR处理后，尾气中的氮氧化物已被催化
还原为无害的氮气和水，再经过尾气处理系统排放到大气中。
通过这种工作原理，重汽斯太尔尿素系统能有效降低柴油发动
机尾气中的氮氧化物排放，达到减少环境污染和满足排放标准的目的。
尿素热解技术在锅炉烟气脱硝工程中的应用介绍
尿素热解技术在锅炉烟气脱硝工程中的应用介绍作者：王莹来源：《科技视界》 2014年第31期王莹（北京洛卡环保技术有限公司，中国北京 100000）【摘要】随着国家环保指标的提高，燃煤电站锅炉烟气排放指标控制的越来越严格，燃煤电站烟气污染物的排放受到了国际和社会的广泛关注。
锅炉烟气脱硝在全国各地全面普及，传统的脱硝还原剂液氨的运用受到了安全、地域等因素的限制，尿素热解技术因其安全可靠，逐步成为许多用户的首选。
本文介绍了尿素热解技术的流程及其工程实例，并针对运行中出现的问题提出了解决的对策。
【关键词】烟气脱硝；选择性催化还原；尿素热解0 背景选择性催化还原烟气脱硝技术最早在美国获得专利，于20世纪70年代末首先在日本应用于燃气和燃油锅炉，于80年代初用于燃煤锅炉低尘与高尘环境，于80年代中后期在欧洲经过示范试验后开始商业推广，于90年代初进入美国市场。
继日本和欧洲之后，美国于上世纪末期开始大范围安装烟气脱硝装置，代表了当前世界范围内烟气脱硝技术水平，其脱硝还原剂制备工艺的选型、设计与应用等方面的经验值得国内借鉴。
液氨、氨水及尿素均可作为烟气脱硝还原剂，随着脱硝还原剂储存、制备及供应技术的日渐成熟，脱硝还原剂的选择主要从安全与经济角度考虑。
尽管国外以液氨为还原剂的电站锅炉烟气脱硝工程至今未出现严重的氨泄漏事故，但由于从地方管理部门获得液氨的使用与运输许可证越来越困难，安全防范要求越来越严，相应的安全成本越来越大，因此，氨水和尿素证越来越多地作为脱硝还原剂使用。
目前，国内已经有多家电厂在脱硝工程中采用尿素热解技术，并且取得了成功的应用经验。
1 尿素热解技术目前通用的尿素热解技术基于美国Fule Tech公司设计的尿素热解制氨技术。
1.1 尿素热解原理尿素热解反应过程是将高浓度的尿素溶液喷入热解炉，在温度为350-650℃的热烟气条件下，液滴蒸发，得到固态或者熔化态的尿素，纯尿素在加热条件下分解和水解，最终生成NH3和CO2，NH3作为脱硝还原剂送入反应器内，在催化剂作用下有选择性地将NOx还原成N2和H2O。
尿素水解条件
尿素水解条件
尿素水解是一项重要的反应，可以将尿素通过加热分解，生成氮气和二氧化碳。
尿素水解条件在很多应用场合中都非常重要，但不同的反应条件会产生不同的反应结果和效果。
以下是一些常用的尿素水解条件及其相应的反应结果。
一、高温水解：
高温水解是指将尿素加热到200-300℃，以加速反应。
此时，尿素分子被裂解并生成氮气和二氧化碳。
反应速度较快，但需要使用高温反应器和高压设备，并且产生的氮气和二氧化碳会对环境造成一定的污染。
二、催化水解：
催化水解是指在较低温度下，利用催化剂促进尿素的分解反应。
常用的催化剂包括钠碱、铜催化剂等。
此方法反应速度较快，生成的氮气和二氧化碳分布均匀，但需要较长的反应时间。
三、超声波水解：
超声波水解是指利用超声波的能量促进尿素的分解反应。
此方法反应速度极快，产生的气体分布均匀，并且不需要使用催化剂和高温反应器。
但需要使用特殊的超声波设备。
四、微波辐射水解：
微波辐射水解是指利用微波场的能量促进尿素的分解反应。
此方法反应速度快，能够产生均匀的氮气和二氧化碳，并且消耗的能量较少。
但需要使用特殊的微波设备。
总体来说，不同的尿素水解条件都有其优缺点和适用范围。
在实际应用中，需要根据具体的反应要求和条件选择适合的反应方式，以取得最佳的反应效果和经济效益。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
尿素热解工作原理
尿素热解是指将尿素（H2NCONH2）在高温下分解成氨气和二氧化碳的化学反应。
它是
一种重要的化学反应，被广泛应用于化肥、燃料和聚合物工业等领域。
尿素热解的工作原
理与尿素分子的结构和化学性质密切相关，下面将对其进行详细阐述：
1.尿素分子的结构
尿素分子由两个氨基和一个甲酰基组成，化学式为H2NCONH2。
它是一种有机化合物，分子量为60.06 g/mol。
尿素的分子结构与含有双键的碳氢化合物类似，但其分子中的双
键被氧原子所代替。
2.尿素的物理性质
尿素在常温下为白色结晶体，易溶于水，但也能溶于乙醇和苯等极性溶剂。
尿素具有
的糖类甜味，而且还具有很强的吸湿性。
在300℃左右的高温下，尿素会发生热解反应。
3.尿素热解反应的机理
尿素热解反应的机理与尿素分子的结构密切相关。
当尿素被加热到一定温度时，尿素
分子中的N-C-N键断裂，形成两个氨基和一个甲酰基自由基，同时释放出一分子的水分子。
甲酰基自由基会被氧空气氧化为CO2，而氨基则被分解为氨气。
H2NCONH2 → H2O + CO2 + 2NH3
尿素热解的应用非常广泛。
在化肥工业中，尿素热解可用于生产氨、尿素和硝酸等各
种氮化合物。
在燃料领域中，尿素热解被用作SCR（选择性催化还原）技术的反应剂，用于减少柴油车辆废气中的氮氧化物排放。
此外，尿素热解反应也被应用于高分子材料的制备、生物质转化和化学分析等领域。