Способ и устройство для производства аммиака из твердых частиц карбамида - RU2005127423A

Реферат

1. Устройство для производства аммиака из твердых частиц карбамида, которые находятся в накопительном контейнере (1), отличающееся тем, что содержит следующие, расположенные друг за другом отдельные устройства

a) устройство (7) дозирования частиц,

b) ускоритель (8) частиц,

c) стволовой канал (9) для частиц,

d) аммиачный реактор (11) с

d1) отделением или зоной (10) для выстреливания частиц карбамида и

d2) расположенной в конце участка свободного пролета отбивной перегородкой (12) для частиц,

d3) устройством (13) испарения карбамида и

d4) катализатором (14) гидролиза,

причем частицы карбамида могут извлекаться посредством устройства (7) дозирования частиц из накопительного контейнера (1) в регулируемых массах/количествах и транспортироваться к ускорителю (8) частиц, могут ускоряться с помощью его внутренней механики до высокой скорости, затем выстреливаться из него через стволовой канал (9) для частиц в аммиачный реактор (11) и измельчаться там в конце участка пролета на расположенной там отбойной перегородке (12) для частиц на множество фрагментов, причем фрагменты частиц могут непосредственно преобразовываться исключительно посредством устройства (13) испарения карбамида в газовую смесь, содержащую аммиак (NH₃) и изоциановую кислоту (HNCO), которая может затем вместе с водяным паром пропускаться через катализатор (14) гидролиза и при этом изоциановая кислота может преобразовываться в аммиак и двуокись углерода.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что аммиачный реактор (11) расположен в пределах или вне выпускного газопровода (15) двигателя внутреннего сгорания, или газовой турбины, или горелки.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что аммиачный реактор (11), расположенный вне выпускного газопровода (15), может снабжаться через проходящий между выпускным газопроводом (15) и аммиачным реактором (11), а также входящий в его отделение или зону (10), оборудованный управляющим вентилем (22) питающий трубопровод (21) - ответвляющимся от выпускного газопровода (15) в регулируемом количестве частичным потоком отработанного газа, доля остаточного водяного пара которого служит в реакторе аммиака (11) при пропускании через катализатор (14) гидролиза для преобразования возникающей при термолизе частиц карбамида изоциановой кислоты (HNCO) в аммиак (NH₃) и двуокись углерода (CO₂), причем управляющий вентиль (22) может регулироваться в соответствии с командами электронного устройства ECU регулирования и управления.

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что аммиачный реактор (11), расположенный вне выпускного газопровода (15), но в пределах обходного трубопровода (15/2) отработанного газа, в регулируемом количестве может снабжаться частичным потоком отработанного газа, доля остаточного водяного пара которого служит в реакторе аммиака (11) при пропускании через катализатор (14) гидролиза для преобразования возникающей при термолизе частиц карбамида изоциановой кислоты (HNCO) в аммиак (NH₃) и двуокись углерода (CO₂), причем для установления количества ответвляющегося частичного потока отработанного газа предусмотрена, предпочтительно, расположенная на входе (15/3) обходного трубопровода (15/2) отработанного газа, регулируемая со стороны электронного устройства (ECU) регулирования и управления, запорная и пропускная арматура (15/5).

5. Устройство по п.2, отличающееся тем, что аммиачный реактор (11), расположенный в пределах выпускного газопровода (15), по меньшей мере, в приблизительно концентричном корпусе (23), содержит, по меньшей мере, один катализатор (14) гидролиза и расположенное, предпочтительно, перед ним по течению устройство испарения (13) карбамида, причем корпус (23) в выпускном газопроводе (15) снаружи может обтекаться частичным потоком отработанного газа, а также остаточный частичный поток отработанного газа может протекать внутри, доля остаточного водяного пара которого служит для преобразования возникающей при термолизе частиц карбамида изоциановой кислоты (HNCO) в аммиак (NH₃) и двуокись углерода (CO₂).

6. Устройство по п.2, отличающееся тем, что аммиачный реактор (11), расположенный в пределах выпускного газопровода (15), расположен в образованном посредством его части или участка корпусе (23), причем катализатор (14) гидролиза проходит по всему поперечному сечению этого корпуса (23) и, таким образом, через него может проходить весь поток отработанного газа, и его доля остаточного водяного пара поэтому может быть полностью использована для преобразования возникающей при термолизе частиц карбамида изоциановой кислоты (HNCO) в аммиак (NH₃) и двуокись углерода (CO₂).

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что частицы карбамида могут извлекаться из накопительного контейнера (1) под действием силы тяжести и для этого выпускное отверстие (5) накопительного контейнера (1) в его самом глубоком месте снабжено либо выпускной трубой, ориентированной по диаметру на проводимый раздельный выпуск частиц карбамида, либо рассчитанной на одновременный выпуск нескольких частиц карбамида выпускной шахтой, с шириной, рассчитанной на диаметр частиц карбамида и длиной, рассчитанной на количество диаметр одновременно выдаваемых частиц карбамида.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что устройство (7) дозирования частиц присоединяется своим подогнанным по форме впуском (25) для частиц внизу к выпуску (5) частиц накопительного контейнера (1).

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что устройство (7) дозирования частиц в корпусе (26) имеет проходящий мимо впуска (25) для частиц бесконечный ленточный транспортер (27), приводимый в действие электродвигателем (29) с электронно регулируемым, посредством устройства (ECU) регулирования и управления, числом оборотов, и посредством которого подведенные через впуск (25) частицы карбамида могут переноситься вдоль направляющей кулисы (31) к имеющемуся на ее конце поворотному узлу (32) и, посредством него, в отдельности по очереди могут подаваться в выпускной канал (33), а также, через последний, по отдельности могут выводиться из устройства (7) дозирования.

10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что к выпускному каналу (33) устройства (7) дозирования частиц присоединен ускоритель (8) частиц со своим впускным каналом (34), рассчитанным на отдельный доступ доставленных частиц карбамида.

11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ускоритель (8) частиц имеет корпус (35, 36) с впускным каналом (34) для раздельного доступа дозированных частиц карбамида и внутреннее электромеханическое устройство (37) разгона частиц, посредством которого каждая подведенная частица карбамида может ускоряться до скорости порядка до 100 м/сек, с которой она затем через выпуск (46, 47) может выстреливаться из корпуса (35, 36) ускорителя (8) частиц наружу и в примыкающий стволовой канал (9), а также, проведенная через него дальше, - в аммиачный реактор (11).

12. Устройство по п.11, отличающееся тем, что ускоритель (8) частиц состоит из центрально установленного в подшипниках в корпусе (35, 36) круглого диска (40), который может приводиться в действие от электродвигателя (39) с электронным регулированием числа оборотов устройства (ECU) регулирования и управления, причем диск имеет с верхней стороны, по меньшей мере, один канал (43, 44) разгона, ограниченный спиралеобразно ведущими от центра к внешней кромке стенками (41, 42), над близкой к центру внутренней областью которого входит впускной канал (34).

13. Устройство по п.12, отличающееся тем, что спиралеобразный канал (43, 44) разгона имеет ограничивающие стенки (41, 42), представленные несколькими дугами, и/или логарифмической кривой, и/или кривой с непрерывно положительным подъемом.

14. Устройство по п.13, отличающееся тем, что в корпусе (35, 36) ускорителя (8) частиц имеется частично проходящий вокруг вращающегося диска (40), на высоте его верхних каналов (43, 44) разгона, подобный пазу выпускной канал (45), от которого тангенциально ответвляется подобный трубе выпускной канал (47), к которому присоединяется стволовой канал (9).

15. Устройство по п.1, отличающееся тем, что отбойная перегородка (12) для частиц, в которую с высокой скоростью попадают выстреленные частицы, структурирована или сформирована на своей поверхности таким образом, что это благоприятствует расщеплению попадающих частиц карбамида на как можно большее количество очень мелких отдельных элементов.

16. Устройство по п.1, отличающееся тем, что регулирование числа оборотов ленточного транспортера (27) в устройство (7) дозирования частиц и вращающегося диска (40) ускорителя (8) частиц определяет точную настройку одного к другому, в смысле оптимизированной потребности массы/количества выстреливаемых в аммиачный реактор (11) частиц карбамида, причем обе скорости задаются работающим с поддержкой электронно-вычислительной машиной, электронным устройством (ECU) управления и регулирования, и при этом варьируется, предпочтительно, только число оборотов двигателя (29) устройства (7) дозирования частиц, а число оборотов двигателя (39) ускорителя (8) частиц, напротив, поддерживается постоянно высоким, например, 16000 об/мин.

17. Способ производства аммиака из твердых частиц карбамида, которые содержаться в накопительном контейнере (1), отличающийся следующими технологическими этапами, а именно, частицы карбамида извлекают посредством устройства (7) дозирования частиц из накопительного контейнера (1) в регулируемой массе/количестве и транспортируют к ускорителю (8) частиц, ускоряют с помощью его внутренней механики до высокой скорости, затем выстреливают из него в стволовой канал (9) для частиц и, проводят через него дальше, - в аммиачный реактор (11), измельчают там в конце отрезка пролета на находящейся там отбойной перегородке (12) для частиц на множество фрагментов, причем фрагменты частиц могут непосредственно преобразовываться, исключительно посредством устройства (13) испарения карбамида, в газовую смесь, содержащую аммиак (NH₃) и изоциановую кислоту (HNCO), которую затем вместе с водяным паром пропускают через катализатор (14) гидролиза, и при этом изоциановая кислота превращается в аммиак и двуокись углерода.

18. Способ по п.17, отличающийся тем, что в завершение процесса, выданную на выходе катализатора (14) гидролиза, содержащую аммиак газовую смесь затем, соответственно ее последующему применению согласно назначению подводят к расположенной после аммиачного реактора (11) аппаратуре, приборам или устройству, подобному SCR-катализатору(ам) (19).