CN101671311B - 一步法生产三聚氰胺的节能工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一步法生产三聚氰胺的节能工艺，它主要是用超导液加热炉或热管加热炉为流化床反应器供热，生产出来的气态三聚氰胺、氨和二氧化碳高温混合气体经热管换热器冷却，再经过滤、结晶、分离得到成品固体三聚氰胺，剩余的氨气和二氧化碳混合气体经净化处理后为系统提供工作气循环使用，也可以进入合成氨纯碱装置或合成氨碳铵装置或合成氨硝铵装置为其提供原料使用。本发明的节能工艺同传统一步法相比，燃料消耗可降低40％，电力消耗可降低30％。

Description

一步法生产三聚氰胺的节能工艺

技术领域

本发明涉及化工领域，尤其涉及三聚氰胺的节能生产工艺方法。

背景技术

目前，三聚氰胺的生产工艺有常压一步法和常压两步法，及低压一步法和高压一步法。与本发明有关的是常压一步法和低压一步法。

常压一步法的主要生产工艺方法是，以盐熔加热炉做热源，以尿素为原料，液体尿素在流化床反应器内催化剂作用下吸热反应生成三聚氰胺、氨和二氧化碳混合气体，混合气体经冷却、过滤、结晶、分离后得到成品三聚氰胺；分离后的氨和二氧化碳混合气体经液尿冷却塔冷却洗涤、柱状旋风器分离后一部分再做为结晶器的循环冷气，一部分经压缩机压缩后再进入原流化床反应器做为循环气使用。例如图1所示的传统常压一步法生产工艺是一种典型的生产例。根据图1详细描述传统常压一步法的生产过程。

如图1所示步骤如下：

1、固体尿素在熔尿槽熔化成约135℃的液尿(或者从尿素系统引过来的液尿)大部分进入液尿冷却洗涤塔内循环，少部分送入流化床反应器进行反应，在约110～150kPa压力和约385～395℃温度下，在催化剂作用下，在循环工艺气流化状态下，液尿分解反应成三聚氰胺(气态)、氨和二氧化碳，以上三种混合气体从流化床反应器上部出来后(温度约385℃)进入导生冷却器进行换热，(由导生换热器将热量经软水换热器传给软水带出)，冷却后的约320℃的混合气经热气过滤器过滤后进入结晶器，与从柱状旋风过来的约140℃的冷气快速接触降温到210℃左右，三聚氰胺析出，气固混合气经旋风分离器分离后得到成品三聚氰胺。

2、约210℃左右的氨和二氧化碳的混合气经冷气风机后进入液尿冷却洗涤塔，与由液尿泵循环而来的液尿进行换热洗涤，液尿冷却洗涤塔内的热量一部分经液尿冷却器传给空气冷却器带出排空，一部分由水冷换热器传给空气冷却器带出排空。被降温约140℃的氨和氧化碳混合气经柱状旋风分离器分离后一部分做为循环冷气送入结晶器，另一部分氨和二氧化碳混合尾气送入循环压缩机。

3、循环压缩机出来的压力约110～150kPa，温度约150℃的氨和二氧化碳混合气分成两支，一支为多余尾气经吸收塔生产碳化氨水(或者将碳化氨水送到尿素系统生产液尿)；另一支混合气做为循环工艺气。经过熔盐预热器吸收来自熔盐炉由熔盐泵循环过来的400℃熔盐提供的热量后，升温到约370℃从底部进入流化床反应器。

4、燃料在熔盐加热炉内燃烧后将热量传给低效的熔盐，温度约400℃的熔盐用熔盐泵循环，通过管道打入流化床反应器的换热管放出热量。

低压一步法的生产工艺方法同上，只是系统压力比常压高，一般在表压300-1000kPa之间。

上述传统一步法的不足是：

1.采用熔盐加热系统热效率低，热量损失大，燃料消耗高，余热不能被系统回收利用，造成热量大量浪费；另外，熔盐需要靠动力循环，能耗高。

2.液尿冷却洗涤塔为不锈钢材质，投资大，占用生产空间大，电力等运行费用很高；并且液尿在长时间强制循环过程中，不但会造成大量动力消耗，还会产生部分缩二脲，这部分缩二脲在反应过程中不会转化成三胺，增加了尿素的消耗；

3、冷气风机在总气路上循环，循环气量大、进口温度高，使风机造价大、动力消耗高。

发明内容

为克服传统常、低压一步法三聚氰胺工艺的上述不足，本发明对传统的常、低压一步法进行综合改进，发明出一种一步法生产三聚氰胺的节能工艺方法。这种方法即能实现常压又能实现低压一步法生产。

本发明技术方案是以超导液加热炉或热管加热炉为热源，以尿素为原料，液体尿素在流化床反应器内催化剂作用下吸热反应生成三聚氰胺、氨和二氧化碳混合气体，经热管换热器冷却，过滤器过滤，结晶器结晶，旋风分离器分离，制得成品三聚氰胺。具体步骤如下：

第一步：三聚氰胺的制作，具体如下：

(1)将固体尿素在熔尿槽熔化成液尿或者直接从尿素系统引来液尿送入流化床反应器，在硅胶的催化作用下进行常压或低压反应；

上述流化床反应器由超导液加热炉或热管加热炉供热，要求炉子的供热温度在400-450℃范围内；

(2)在系统中充入氨气作为初始循环工作气，在氨气作用下，液尿在流化床反应器中分解反应生成气态三聚氰胺、氨和二氧化碳高温混合气体，高温混合气体经热管换热器冷却，再经过滤、结晶、分离得到成品固体三聚氰胺，剩余的气体为氨气和二氧化碳混合气体；

第二步：氨气和二氧化碳混合气体的循环使用，具体如下：

(1)经分离出的氨和二氧化碳的混合气进入干式冷却器与循环压缩机出来的循环工作冷气换热降温，循环工作冷气升温后再通过热管换热器换热升温后作为循环工作气为流化床反应器提供流化动力，实现冷热气体的热量互换，达到余热回收利用；在干式冷却器中降温的氨气和二氧化碳的混合气体一支经冷气风机给结晶器提供冷气，另一支经电除尘器进一步净化，将尾气中夹带的微细粉尘回收后利用，净化后的氨和二氧化碳的混合尾气进入循环压缩机为生产三聚氰胺提供动力，或者进入合成氨纯碱装置或合成氨碳铵装置或合成氨硝铵装置为其提供原料使用；

(2)经循环压缩机出来的氨和二氧化碳混合气分成两支，一支为多余尾气进入吸收塔生产碳化氨水，碳化氨水作为产品使用或作为原料送到尿素系统生产液尿；另一支混合气做为循环工作气重新进入干式冷却器，与旋风分离器分离出的氨和二氧化碳的混合气热量互相交换回收利用，再经热管换热器进一步吸收从流化床反应器出来的高温余热后升温，从底部进入流化床反应器循环利用。

本发明的循环工作气即可以由循环压缩机，也可以单由合成氨纯碱装置或合成氨碳铵装置或合成氨硝铵装置的合成氨工段提供纯氨气工作气。

本发明的积极效果是：

1、采用超导液加热炉或热管加热炉为热源，比盐熔加热炉热效率高，能源消耗少；这种加热炉传热介质靠高效相变重力自循环，没有动力消耗，节约了盐熔泵投资和运行费用，提高了热效率减少了热量损失。

2、由于采用了热管换热器，实现了流化床进出的冷热气体热量互换，达到余热回收利用

3、本发明用干式冷却器代替传统工艺中造价很高的液尿冷却洗涤塔，减少了投资，并对余气进行冷却，投资运行费用低，热量被系统充分回收利用，没有液尿循环过程，避免了大量动力消耗和部分缩二脲的产生，降低了尿素的消耗。

4、本发明的节能工艺即可以单独生产三聚氰胺，也可以与合成氨纯碱装置或合成氨碳铵装置或合成氨硝铵装置装置进行联产，还可以与尿素系统进行联产，实现资源的高效综合循环利用，彻底达到节能降本的目的。

5、本发明的的节能工艺可以在传统的两步法工艺基础上直接改造而成，减少大量投资，实现连续化和自动化生产，克服两步法生产工艺热效率低、热量损失大、能耗高和产品质量不稳定的缺陷。

6、本发明的节能工艺同传统一步法相比，燃料消耗可降低40％，电力消耗可降低30％。

7、本发明的冷气风机在支路上循环，循环气量少，进口温度低，减少风机造价，降低了动力消耗。

附图说明

图1是传统的常压一步法生产工艺流程图。

图2是本发明一步法节能生产方法的工艺流程图，图中同时示出了由循环压缩机和由合成氨纯碱装置或合成氨碳铵装置或合成氨硝铵装置提供流化动力的情况。

具体实施方式

参照附图，对本发明的具体实施进一步说明，在叙述过程中分别按流化床流化工作气来源进行分类叙述。

具体操作步骤再详细描述如下：

实施例一，流化床流化工作气是由循环压缩机提供的氨和二氧化碳混合气。

第一步：三聚氰胺的制作

(1)将固体尿素在熔尿槽熔化成约135℃的液尿或者从尿素系统引过来的液尿送入流化床反应器在硅胶的催化作用下进行常压或低压反应，反应表压力在20-1000Kpa范围内选择、温度控制在380～398℃范围内；

上述流化床反应器由超导液加热炉供热，要求炉子的供热温度控制在400-450℃范围内；

(2)在系统中充入氨气作为初始循环工作气，在氨气作用下，液尿在流化床反应器中分解反应生成气态三聚氰胺、氨和二氧化碳高温混合气体，380℃左右的混合气体进入热管换热器与进入流化床前的循环工作冷气换热降温至320℃左右，再经热气过滤器过滤后进入结晶器，与从冷气风机过来的冷气快速接触使混合气体降温到210℃左右，析出三聚氰胺固体物，经旋风分离器分离后得到成品固体三聚氰胺，剩余的氨气和二氧化碳作为循环工作气循环使用。

第二步：氨气和二氧化碳的循环使用

(1)经旋风分离器分离出的氨和二氧化碳的混合气(大约210℃左右)进入干式冷却器与循环压缩机过来的循环工作冷气换热降温至140℃左右，循环工作冷气升温后再通过热管换热器换热升温(大约370℃左右)作为循环工作气为流化床反应器提供流化动力，实现冷热循环气的热量互换，达到余热回收利用；在干式冷却器中降温的氨气和二氧化碳的140℃左右混合气体一支经冷气风机给结晶器提供冷气，另一支经电除尘器进一步净化，将尾气中夹带的微细粉尘回收，净化后的氨和二氧化碳的混合尾气进入循环压缩机为生产三聚氰胺提供动力；

(2)经循环压缩机出来的氨和二氧化碳混合气分成两支，一支为多余尾气进入吸收塔生产碳化氨水，碳化氨水作为产品使用或送到尿素系统生产液尿；另一支混合气做为循环工作气，重新进入经干式冷却器，与旋风分离器分离出的氨和二氧化碳的混合气热量互相交换，使余热回收利用，再经热管换热器进一步吸收从流化床反应器出来的高温余热后升温至370℃左右，从底部进入流化床反应器循环利用。

实施例二，流化床流化工作气是由合成氨纯碱装置或合成氨碳铵装置或合成氨硝铵装置的合成氨工段提供的纯氨气工作气。

实施例二和实施例一工艺路线基本相同，不同处在于：一是在三聚氰胺制作时，由合成氨纯碱装置或合成氨碳铵装置或合成氨硝铵装置的合成氨工段提供的纯氨气作为工作气，表压力约为100-300Kpa；二是净化后的氨和二氧化碳的混合尾气进入合成氨纯碱装置或合成氨碳铵装置或合成氨硝铵装置为其提供原料循环使用。

Claims (2)

1.一种一步法生产三聚氰胺的节能工艺，其特征在于，步骤如下：

第一步：三聚氰胺的制作，具体如下：

(1)将固体尿素在熔尿槽熔化成液尿或者直接从尿素系统引来液尿送入流化床反应器，在硅胶的催化作用下进行反应，反应表压力在20-1000Kpa范围内选择、温度控制在380～398℃范围内；

上述流化床反应器由超导液加热炉或热管加热炉供热，要求炉子的供热温度在400-450℃范围内；

(2)在系统中充入氨气作为初始循环工作气，在氨气作用下，液尿在流化床反应器中分解反应生成气态三聚氰胺、氨和二氧化碳高温混合气体，高温混合气体经热管换热器冷却，再经过滤、结晶、分离得到成品固体三聚氰胺，剩余的气体为氨气和二氧化碳混合气体；

第二步：氨气和二氧化碳混合气体的循环使用，具体如下：

(1)经分离出的氨和二氧化碳的混合气进入干式冷却器与循环压缩机出来的循环工作冷气换热降温，循环工作冷气升温后再通过热管换热器换热升温后作为循环工作气为流化床反应器提供流化动力，达到余热回收利用；在干式冷却器中降温的氨气和二氧化碳的混合气体一支经冷气风机给结晶器提供冷气，另一支经电除尘器进一步净化，将尾气中夹带的微细粉尘回收后利用，净化后的氨和二氧化碳的混合尾气进入循环压缩机为生产三聚氰胺提供动力，或者进入合成氨纯碱装置或合成氨碳铵装置或合成氨硝铵装置为其提供原料使用；

(2)经循环压缩机出来的氨和二氧化碳混合气分成两支，一支为多余尾气进入吸收塔生产碳化氨水，碳化氨水作为产品使用或作为原料送到尿素系统生产液尿；另一支混合气做为循环工作气重新进入干式冷却器，与旋风分离器分离出的氨和二氧化碳的混合气热量互相交换回收利用，再经热管换热器进一步吸收从流化床反应器出来的高温余热后升温，从底部进入流化床反应器循环利用。

2.如权利要求1所述的一步法生产三聚氰胺的节能工艺，其特征在于，所述的循环工作气由合成氨纯碱装置或合成氨碳铵装置或合成氨硝铵装置的合成氨工段提供。

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