一種尿素水解反應器的氣相分離取樣系統的製作方法

2023-10-10 18:23:14

一種尿素水解反應器的氣相分離取樣系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型一種尿素水解反應器的氣相分離取樣系統，包括連接在尿素水解反應器的氣相出口上的取樣管道，以及依次連接在取樣管道出氣端的冷卻器組和緩衝瓶；取樣管道上依次設置有取樣手動閥和取樣電磁閥；緩衝瓶的緩衝瓶氣相出口通過氣相樣品閥連接氣相分析器，緩衝瓶液相出口通過液相樣品閥連接液相取樣器。通過取樣管道進行採樣，利用冷卻器組實現降溫，通過緩衝瓶進行進一步降壓和分離操作，從而能夠將尿素水解反應器中高溫高壓反應下的高濃度氣相產物進行在線取樣；對進入分析單元之前的取樣系統進行氣液冷卻，進而將冷卻的汽液分離，不僅去除了汽相中水分對產物組成分析的幹擾，還能可以更好的保護後續分析儀器，使測試結果更可靠準確真實。
【專利說明】一種尿素水解反應器的氣相分離取樣系統

【技術領域】
[0001]本實用新型屬於煙氣脫硝【技術領域】，涉及煙氣脫硝系統中對尿素水解制氨反應器的氣液取樣裝置，具體為一種尿素水解反應器的氣相分離取樣系統。

【背景技術】
[0002]燃煤發電廠的選擇性催化還原法(SCR)脫除煙氣中的NOx，將其轉化為無毒無害的氮氣(N2)和水(H2O),達到排放要求。其中，脫硝還原劑氨(NH3)可由尿素水解法獲得。
[0003]尿素為白色結晶體顆粒，不屬於危險化學品範疇，便於儲存和運輸，採用尿素水解制氨法，不會因洩漏造成安全隱患，從安全域經濟角度考慮，尿素制氨逐漸受到人們青睞。
[0004]要掌握尿素水解反應器產出物的情況，需要在容器上取樣分析，但水解反應器在高溫、高壓的工況下操作，通常操作溫度和壓力為160-200°C、0.6-2MPa，其連接管道和容器的壓力維持在尿素水溶液的飽和蒸汽壓以上，可以使產出物中水分儘量減少。所以要取得產出氣相樣品，進一步化驗分析，在高溫、高壓及特殊介質的工況下難度較大無法對氣相和液相中需要控制參量的變化進行取樣分析，如果尿素水解反應器直接放樣時，不僅水分嚴重蒸發時攜帶走部分產物組分，造成樣品失去其真實性，而且汽液的噴濺使會發生傷人的安全問題。
[0005]現有技術中，尿素水解反應器的氣相成分分析常常通過在線儀器(如色譜分析儀)進行組成分析，但高溫情況下的水分對分析儀器是極為不利的，導致分析結果波動不穩定，甚至損壞分析儀器的內部元件，造成測試結果的不可靠；並且對液相的測試也會因高溫和高壓的影響而發生波動，最終無法快速準確的確定所需要的測定參數。
實用新型內容
[0006]針對現有技術中存在的問題，本實用新型提供一種測量準確，結構簡單，安全可靠，使用方便的尿素水解反應器的氣相分離取樣系統。
[0007]本實用新型是通過以下技術方案來實現:
[0008]一種尿素水解反應器的氣相分離取樣系統，包括連接在尿素水解反應器的氣相出口上的取樣管道，以及依次連接在取樣管道出氣端的冷卻器組和緩衝瓶；所述取樣管道上依次設置有取樣手動閥和取樣電磁閥；所述的緩衝瓶的緩衝瓶氣相出口通過氣相樣品閥連接氣相分析器，緩衝瓶液相出口通過液相樣品閥連接液相取樣器。
[0009]優選的，冷卻器組包括一級冷卻器或多級串聯設置的冷卻器。
[0010]進一步，冷卻器採用浸液式冷卻器。
[0011 ] 優選的，取樣管道的上遊端設置高溫高壓閥，下遊端通過支管設置排汙閥。
[0012]進一步，減壓裝置在高溫高壓閥和取樣手動閥之間；減壓裝置由雙閥座減壓閥結構的減壓系統和全啟式彈簧安全閥的安全保護系統組成。
[0013]再進一步，本實用新型還包括依次連接在尿素水解反應器的液相出口的取樣管道和冷卻器組，冷卻器組的出口通過液相樣品閥連接對應的液相取樣器。
[0014]再進一步，尿素水解反應器的液相出口一路的冷卻器組的出口連接有與氣相出口一路相同的緩衝瓶；緩衝瓶的緩衝瓶氣相出口通過氣相樣品閥連接氣相分析器，緩衝瓶液相出口通過液相樣品閥連接液相取樣器。
[0015]與現有技術相比，本實用新型具有以下有益的技術效果:
[0016]本實用新型通過取樣管道進行採樣，利用冷卻器組實現降溫，通過緩衝瓶進行進一步降壓和分離操作，從而能夠將尿素水解反應器中高溫高壓反應下的高濃度氣相產物進行在線取樣；對進入分析單元之前的取樣系統進行氣液冷卻，進而將冷卻的汽液分離，於是，反應氣相產物中氨氣濃度可以由冷凝氣相中的氨氣濃度和冷凝液相中的氨氣濃度分別經過後續分析單元獲得，不僅去除了汽相中水分對產物組成分析的幹擾，還能可以更好的保護後續分析儀器，使測試結果更可靠準確真實；並且能夠隨時記錄汽相成分變化和產出物成分含量，容易操作，避免了高濃度氨氣汽相對管道的腐蝕和堵塞問題。
[0017]進一步的，通過在冷卻器組中的多級冷卻器能夠更好的降低高溫氣相混合物溫度，多級冷卻器的靈活拆卸和組裝更能根據實際物料溫度條件增減，能夠調節對汽相中液相的分離程度，從而控制樣品採集的安全性和後續單元分析的均相純度；便於將不同相態的樣品分別送樣分析，得到的分析測試結構更加準確真實。
[0018]進一步的，利用設置的高溫高壓閥對取樣系統實現總控制，在不取樣的時候保證尿素水解反應器內的正常工作，通過排汙閥能夠在採樣時預先排出其中殘存氣體和水分，保證每次採樣的準確性。
[0019]進一步的，取樣管道上布置的減壓裝置能夠調節使取樣過程中樣品流動的壓差，一方面保證了取樣的準確性，不會因為在常壓下放出容器內的高溫高壓產出液，水分嚴重蒸發時攜帶走部分產物組分；另一方面能夠對不同條件下的取樣要求進行壓力調節，適應性好，可操作性高。
[0020]進一步的，在液相出口設置的取樣分離系統能夠配合氣相出口的取樣對產物中有效物質的含量進行全方位的分析和處理，並且通過在液相出口和氣相出口連接完全一致的取樣分離線路，可以在緊急情況下互換使用，提高了對氣相分離取樣的可靠性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本實用新型實例I中所述系統的結構示意圖。
[0022]圖2為本實用新型實例2中所述系統的結構示意圖。
[0023]圖3為本實用新型實例3中所述系統的結構示意圖。
[0024]圖中:1_液相出口 ；2_尿素水解反應器；3-氣相出口 ；4_高溫高壓閥；5_減壓裝置；6_取樣管道；7_取樣手動閥；8_取樣電磁閥；9_ 一級冷卻器；10-二級冷卻器；11_冷卻器冷卻介質進口 ；12_冷卻器冷卻介質出口 ； 13-緩衝瓶；14-緩衝瓶氣相出口 ；15_氣相樣品閥；16-氣相分析器；17-緩衝瓶液相出口 ； 18-液相樣品閥；19-液相取樣器；20_排汙閥。

【具體實施方式】
[0025]下面結合具體的實施例對本實用新型做進一步的詳細說明，所述是對本實用新型的解釋而不是限定。
[0026]實例I
[0027]本實用新型一種尿素水解反應器的氣相分離取樣系統，如圖1所示，其包括連接在尿素水解反應器2的氣相出口 3上的取樣管道6，以及依次連接在取樣管道6出氣端的冷卻器組和緩衝瓶13 ;所述取樣管道6上依次設置有取樣手動閥7和取樣電磁閥8 ;緩衝瓶13的緩衝瓶氣相出口 14通過氣相樣品閥15連接氣相分析器16，緩衝瓶液相出口 17通過液相樣品閥18連接液相取樣器19。本優選實施例中，冷卻器組包括兩級串聯設置的冷卻器，分別為一級冷卻器9和二級冷卻器10。如圖1所示，一級冷卻器9和二級冷卻器10採用浸液式冷卻器，在設備正常工作的條件下，打開各級冷卻器的進水球閥，保證浸液式冷卻器充滿冷卻介質(如自來水)，確保安全；取樣管道6的上遊端設置高溫高壓閥4，下遊端通過支管設置排汙閥20，取樣管道6在高溫高壓閥4和取樣手動閥7之間設置減壓裝置5。其中，減壓裝置5能夠採用雙閥座減壓閥結構的減壓系統和全啟式彈簧安全閥的安全保護系統組成，通過減壓裝置的調節，可以調節壓力，系統穩定，無卡阻。
[0028]檢查各個閥門管道連接處的氣密性及完好性，做好充分的準備工作；利用以上所述的氣相分離取樣系統進行氣相分離取樣時方法如下，
[0029]I)打開高溫高壓閥4、取樣手動閥7、取樣電動閥8和排汙閥20，排空取樣管道6中的雜物和空氣；為了保證取得的樣品及時新鮮，而不是殘存在管道接口處的，需要對各個部位合理取樣的同時，每次取樣前打開排汙閥20進行放散，排除乾淨取樣管道內的殘存氣體和水分。
[0030]2)打開冷卻器組中各冷卻器的冷卻循環迴路，關閉排汙閥20，使取樣的氣相依次經過冷卻器組中的冷卻器進行降溫，然後進入緩衝瓶13進行汽相中氣相和液相分離。
[0031]3)打開氣相樣品閥15，將氣相從緩衝瓶13上部的緩衝瓶氣相出口 14引入到氣相分析器中；打開液相樣品閥18，將液相從緩衝瓶13下部的緩衝瓶液相出口 17引入到液相取樣器中，完成氣相分離取樣。
[0032]本實用新型在進行分離取樣時，能夠保證取得的樣品及時新鮮，通過每次取樣前打開取樣閥放散數分鐘，排除乾淨取樣管道內的殘存氣體和水分。通過控制取樣管道上布置的減壓裝置及取樣閥門能夠使取樣過程中樣品流動的壓差儘可能的小，從而避免因為在常壓下放出容器內的高溫高壓產出液，水分嚴重蒸發時攜帶走部分產物組分，造成樣品失去其真實性；再利用冷卻器組能夠降低高溫氣相混合物溫度；緩衝瓶將冷卻後的氣相混合物進一步的簡單進行氣液兩相分離，便於將不同相態的樣品分別送樣分析，得到的分析測試結果更準確真實；容易操作，安全可靠，不僅解決了高溫高壓取樣的降溫問題和減壓問題，也避免了高溫高壓反應器直接放樣時汽液噴濺傷人的安全問題，還提高了取樣分離的測試精度。
[0033]實例2
[0034]如圖2所示，在實例I的基礎之上，氣相分離取樣系統還包括依次連接在尿素水解反應器2的液相出口 I的取樣管道6和冷卻器組，冷卻器組的出口通過液相樣品閥18連接對應的液相取樣器19。能夠對液相中的氨含量進行分析，能夠對氣相分析的結果進行驗證和配合分析，保證取樣的效率和後續分析的精度。
[0035]實例3
[0036]如圖3所示，在實例2的基礎之上，尿素水解反應器2的液相出口 I 一路的冷卻器組的出口連接有與氣相出口 3 —路相同的緩衝瓶13 ;緩衝瓶13的緩衝瓶氣相出口 14通過氣相樣品閥15連接氣相分析器16，緩衝瓶液相出口 17通過液相樣品閥18連接液相取樣器19 ;從而在尿素水解反應器2液相出口 I設置有與氣相出口 3相同的取樣管道6、冷卻器組和緩衝瓶13，當氣相出口 3 —路的分離取樣出現故障後；將液相出口 I 一路與氣相出口 3一路互換連接，能夠繼續進行汽相分離取樣。提高了系統整體的可靠性和穩定性。
【權利要求】
1.一種尿素水解反應器的氣相分離取樣系統，其特徵在於，包括連接在尿素水解反應器(2)的氣相出口(3)上的取樣管道(6)，以及依次連接在取樣管道(6)出氣端的冷卻器組和緩衝瓶(13)；所述取樣管道(6)上依次設置有取樣手動閥(7)和取樣電磁閥(8)；所述的緩衝瓶(13)的緩衝瓶氣相出口(14)通過氣相樣品閥(15)連接氣相分析器(16),緩衝瓶液相出口(17)通過液相樣品閥(18)連接液相取樣器(19),所述的取樣管道(6)上設置減壓裝置⑶。
2.根據權利要求1所述的一種尿素水解反應器的氣相分離取樣系統，其特徵在於，所述的冷卻器組包括一級冷卻器或多級串聯設置的冷卻器。
3.根據權利要求2所述的一種尿素水解反應器的氣相分離取樣系統，其特徵在於，所述的冷卻器採用浸液式冷卻器。
4.根據權利要求1所述的一種尿素水解反應器的氣相分離取樣系統，其特徵在於，所述的取樣管道出)的上遊端設置高溫高壓閥(4),下遊端通過支管設置排汙閥(201
5.根據權利要求4所述的一種尿素水解反應器的氣相分離取樣系統，其特徵在於，所述的減壓裝置(5)在高溫高壓閥(4)和取樣手動閥(7)之間；減壓裝置(5)由雙閥座減壓閥結構的減壓系統和全啟式彈簧安全閥的安全保護系統組成。
6.根據權利要求5所述的一種尿素水解反應器的氣相分離取樣系統，其特徵在於，還包括依次連接在尿素水解反應器(2)的液相出口(1)的取樣管道(6)和冷卻器組，冷卻器組的出口通過液相樣品閥(18)連接對應的液相取樣器(19)。
7.根據權利要求6所述的一種尿素水解反應器的氣相分離取樣系統，其特徵在於，所述的尿素水解反應器(2)的液相出口(1) 一路的冷卻器組的出口連接有與氣相出口(3) —路相同的緩衝瓶(13)；緩衝瓶(13)的緩衝瓶氣相出口(14)通過氣相樣品閥(15)連接氣相分析器(16),緩衝瓶液相出口(17)通過液相樣品閥(18)連接液相取樣器(⑴)。
【文檔編號】G01N1/22GK204214688SQ201420684017
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年11月14日 優先權日:2014年11月14日
【發明者】向小鳳, 張波, 張向宇, 徐宏傑 申請人:華能國際電力股份有限公司, 西安熱工研究院有限公司