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烟气脱硝用尿素水解的计算与中试

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烟气脱硝用尿素水解的计算与中试

发布日期:2020-04-22 作者:来源于网络 点击:

烟气脱硝用尿素水解的计算与中试


理论计算方法


尿素水解制氨的基本原理如下:大连尿素水解热解公司给您介绍一下:


不同于尿素合成工艺中冷凝液的深度水解工段,脱硝单元的尿素水溶液浓度更高,普遍使用40%、50%的重量比,属于高浓度尿素水解过程。而尿素合成单元的尿素水解浓度仅约0.003~0.006mol/kg,NH3、CO2、Urea的含量分别为3.5-5.5%、2-3%、0.4-2%,属于低浓度尿素水解,是一个反应精馏过程,其化学反应的相平衡计算模型和NH3-CO2-H2O-CO(NH2)2四元体系液相热力学行为已有不少深入研究。


显然,深度水解的低浓度精馏过程相平衡计算方法不适用于高浓度的尿素水解体系,而高浓度的尿素水解平衡计算又鲜见报道。

烟气脱硝用尿素水解的计算与中试

目前控制氮氧化物排放的主流技术主要是选择性催化还原法(SCR),SCR主要的反应原理是利用还原剂氨在适当温度下和烟气中的NOX反生化学反应,以去除烟气中的氮氧化物。目前,SCR脱硝系统的还原剂有三种:液氨、氨水和尿素。其中最常用的是液氨和尿素。


尿素水解热力学计算,尿素水解热解公司给您介绍一下:


尿素水解作为尿素合成反应的逆过程,其研究方法可借鉴已相对成熟的尿素合成体系研究理论。


反应平衡常数


反应平衡常数K是模拟计算的关键参数,与压力、组成无关,仅仅是温度的函数,当过程前后热容没有明显变化时,如式(2):


由此认为,应该可以借鉴低浓度尿素水解过程的平衡常数。但是,低浓度尿素水解过程是在水解反应进行的同时,还伴随有氨和CO2弱电解质的电离平衡,以及氨和CO2之间的化学反应。低浓度尿素水溶液平衡体系属于弱电解质溶液相平衡状态,静电力项在求取低浓度活度系数时起主要作用。


所以,尿素合成工艺冷凝液尿素水解的平衡体系热力学计算不适用于脱硝用尿素水解平衡体系,而合成工段的尿素浓度较高,不同尿素生产工艺的温度为180-210℃和压力在13-24MPa的范围内,属于非电解质溶液相平衡状态,可以参考尿素合成过程中的平衡常数计算,也可由试验数据拟合得到,如(3)式:


同时,使用活度系数来校正液相分子的非理想性,在求取活度系数时,静电力项忽略,忽略尿素中性分子与其他粒子间的二元相互作用,如反应平衡也可表达为式(4):


其中:mi是各组分的质量浓度,γ是各组分的活度系数,αw是水的活度。


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