CN103086990B - 利用工业废热生产氰尿酸的方法及隧道式裂解炉装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用工业废热生产氰尿酸的方法及隧道式裂解炉装置，属于固相法氰脲酸生产技术领域。其主要利用冶金高炉、加热炉、炼焦；玻璃、陶瓷炉窑以及热电厂、钢铁厂、石油化工、焦化厂等工厂外排的废气废热；或硫酸企业生产时的二氧化硫和三氧化硫中间产品气体，这些高、中温气体通过隧道式裂解炉装置释放化学能而形成工业废热，工业废热转化为尿素裂解时的热源以替代燃煤烟道气热源来生产氰脲酸粗品，粗品氰脲酸含量高且稳定。本项发明生产固相法氰脲酸时，将工业废热“变废为宝”加以利用，其产品单位生产成本低，产品质量稳定、纯度高；该项工艺操作简单，操作环境良好，具有良好的经济与社会效益。

Description

利用工业废热生产氰尿酸的方法及隧道式裂解炉装置
技术领域
本发明涉及一种利用工业废热生产氰尿酸的方法及隧道式裂解炉装置，属于固相法氰脲酸生产技术领域。
背景技术
氰尿酸CA（又名异氰脲酸或三聚氰酸）为环状三酰亚胺，环上的N、C、O都可以起化学反应，其产品可形成多种氰尿酸衍生物和作为耐高温、阻燃与润滑合成材料的原料。国内生产厂家及用户上百家，最大生产能力超万吨，约50%产量（部分加工成氰尿酸衍生物）出口国外。近年来，氰尿酸及其衍生物的生产工艺、品种开发迅速发展，常见产品有：二氯异氰尿酸钠（优氯净）、三氯异氰尿酸、噻克（THEIC）、呔哔克(TGIC)、交联剂（TAIC）、抗氧剂3114、阻燃剂MCA、油漆等，充分显示它巨大市场潜力而受到人们重视。
传统的氰尿酸生产工艺是尿素热裂解（尿素热解法），即以尿素与裂解助剂为原料，经燃煤烟道气高温脱氨、聚合而得粗品氰脲酸;粗品氰脲酸经强酸精制、冷却、固液分离、干燥而得成品。这种工艺尿素裂解能耗高（国内氰脲酸行业固相法工艺其单位消耗燃煤0.45吨），粗品中氰尿酸含量低，含量55～65%,这就导致粗品精制酸耗高，蒸汽消耗大，成品纯度低且不稳定，整项工艺收得低（70～75%）缺陷。
尿素转化成氰脲酸的化学方程式：
     6（NH2）2CO  → C3N6H6（氰脲酸） ＋ 3CO2 ＋ 6NH3↑
目前，在冶金高炉、加热炉、炼焦；玻璃、陶瓷炉窑以及热电厂、钢铁厂、石油化工、焦化厂等工厂排放的温度超200℃废气，大都直接排入大气，不仅将废气热源白白浪费，还造成热辐射污染。
另外，在硫酸企业生产的二氧化硫900℃气体，工艺要求必须将多余的热量移走，现有方法是采用余热锅炉将二氧化硫气体降至450℃后进转化塔，二氧化硫气体所释放的大量热能，只转化成锅炉蒸汽，热能利用价值低。转化塔出口的三氧化硫450℃中温气体，工艺要求需进行降温至100℃以下进入稀硫酸吸收塔吸收成98%硫酸或烟酸，现大多数企业采用列管空气降温形式将三氧化硫气体热源外排而白白浪费掉，且造成热辐射污染。
发明内容
为了解决传统的固相法氰尿酸生产工艺存在尿素裂解能耗高，粗品中氰尿酸含量低，成品纯度低且不稳定，工艺收得低等缺陷，提出利用工业废热生产氰尿酸的方法及隧道式裂解炉装置，将以上问题加以解决。
本发明的技术方案在于：一种利用工业废热生产氰尿酸的方法，该方法是利用工业废热替代燃煤烟道气作为尿素裂解时的热源来生产氰脲酸粗品。
具体地说就是：工业废热通过隧道式裂解炉装置转化为尿素裂解时的热源。其中隧道式裂解炉装置，包括具有外套层的中间套管，所述中间套管的进料端设置有尿素及裂解助剂输送装置，以利输入尿素及裂解助剂；所述中间套管的出料端设置有氰脲酸粗品输出装置；所述中间套管的中部连接有若干根氨气排出管路；位于中间套管进料端一侧的外套层上连接有工业废热输入管，位于中间套管出料端一侧的外套层上连接有工业废热输出管。
这里需要说明的是：所述工业废热包括冶金高炉、加热炉和炼焦产生的废气废热；包括玻璃、陶瓷炉窑产生的废气废热；包括热电厂、钢铁厂、石油化工或焦化厂等工厂外排的废气废热；包括硫酸企业生产时的二氧化硫和三氧化硫高、中温气体所释放化学能而形成废气废热。所述废气废热的温度超过200℃。所述工业废热中的高、中温气体是指高温气体450~900℃，中温气体200~450℃。
本发明的另一技术方案在于：一种隧道式裂解炉装置，包括具有外套层的中间套管，所述中间套管的进料端设置有尿素及裂解助剂输送装置，以利输入尿素及裂解助剂；所述中间套管的出料端设置有氰脲酸粗品输出装置；所述中间套管的中部连接有若干根氨气排出管路；位于中间套管进料端一侧的外套层上连接有工业废热输入管，位于中间套管出料端一侧的外套层上连接有工业废热输出管。
所述中间套管横截面为圆形环或矩形环。所述外套层由中间套管和外套管共同构成，所述外套管的横截面为圆形或矩形，所述外套管的外侧设置有保温层。
利用工业废热生产氰尿酸的方法及隧道式裂解炉装置也适用于部分化工产品可参照类式方式将工业废热转化为吸收反应的热源并取得同样效果。
本发明的有益效果在于：本项发明是将超200℃以上各种气体（气体分布领域广泛，容易获得）加以利用，这些中、高温气体通过隧道式裂解炉装置转化为尿素裂解时的热源，氰脲酸粗品裂解能耗为零（单项裂解能耗可节约0.45吨×1400元/吨=630元，按现价燃煤1400元/吨计），同时粗品氰脲酸含量高且稳定，精制时酸耗低，蒸汽消耗小，生产效率高，这些都大大节约了氰脲酸产品生产成本，提高了产品市场竞争力；因没有使用燃煤烟道气，整项工艺操作简单，操作环境良好。本发明将工业废热“变废为宝”加以利用，因其节能降耗、氰脲酸产品单位生产成本低，产品质量稳定纯度高，具有良好的经济效益；同时该项工艺具有新颖性与创造性，充分体现环保理念；该工艺已在年产2000吨氰脲酸生产线上得到实际应用，也开辟国内生产氰尿酸产品新途径、新方法。
附图说明
图1为隧道式裂解炉装置的纵剖结构示意图。
标号说明：1－中间套管  2－外套管   3－尿素及裂解助剂输送装置   4－氰脲酸粗品输出装置  5－氨气排出管路   6－工业废热输入管   7－工业废热输出管  8－保温层   9－滑轨。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
如图1所示，一种隧道式裂解炉装置，包括具有外套层的中间套管1，所述中间套管1横截面为圆形环或矩形环等形状。所述外套层由中间套管1和外套管2共同构成，所述外套管2的横截面为圆形或矩形。所述中间套管1的进料端设置有尿素及裂解助剂输送装置3，以利输入尿素及裂解助剂；所述中间套管1的出料端设置有氰脲酸粗品输出装置4；所述中间套管1的中部连接有若干根氨气排出管路；位于中间套管1进料端一侧的外套层上连接有工业废热输入管6，位于中间套管1出料端一侧的外套层上连接有工业废热输出管7。
在本实施例中，所述的尿素及裂解助剂输送装置3和氰脲酸粗品输出装置4均为可在滑轨上滑动的层架，所述滑轨水平穿过中间套管1，且位于内腔底部。必要的时候，可以在中间套管1的进料端和出料端出设置有隔热门。
实例1
硫酸企业焚硫炉或沸腾炉生产的二氧化硫900℃气体从工业废热输入管6通入，经隧道式裂解炉装置后二氧化硫气体降至450℃ ，并从工业废热输出管7排出，最后450℃二氧化硫气体进转化塔。与此同时，尿素及裂解助剂从尿素及裂解助剂输送装置3输入，裂解反应的粗品氰脲酸从氰脲酸粗品输出装置4输出，氰脲酸粗品含量75～85%。氨气排出管路5中的氨气采用引风机集中收集方式，而后进稀硫酸釜生成硫酸铵产品。
实例2
硫酸企业生产时，从转化塔出口的三氧化硫450℃中温气体从工业废热输入管6通入，经隧道式裂解炉装置后三氧化硫气体温度降至200℃  ，并从工业废热输出管7排出，按工艺要求经列管空气降温形式降温至100℃以下进入稀硫酸吸收塔吸收成98%硫酸或烟酸。与此同时，尿素及裂解助剂从尿素及裂解助剂输送装置3输入，裂解反应的粗品氰脲酸从氰脲酸粗品输出装置4输出，粗品氰脲酸含量65～80%。氨气排出管路5中的氨气采用引风机集中收集方式，而后进稀硫酸釜生成硫酸铵产品。
工业废热作为固相法氰脲酸生产过程裂解热源的工艺及装置，也适用于部分化工产品可参照类式方式将工业废热转化为吸收反应的热源并取得同样效果。
可以理解的是，对本领域技术人员来说，对本发明的技术方案及发明构思加以等同替换或改变都应属于本发明所附的技术要求保护范围。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种利用工业废热生产氰尿酸的方法，其特征在于：利用工业废热替代燃煤烟道气作为尿素裂解时的热源来生产氰脲酸粗品。
2.根据权利要求1所述的利用工业废热生产氰尿酸的方法，其特征在于：所述工业废热通过隧道式裂解炉装置转化为尿素裂解时的热源。
3.根据权利要求1所述的利用工业废热生产氰尿酸的方法，其特征在于：所述工业废热包括冶金高炉、加热炉和炼焦产生的废气废热。
4.根据权利要求1所述的利用工业废热生产氰尿酸的方法，其特征在于：所述工业废热包括玻璃、陶瓷炉窑产生的废气废热。
5.根据权利要求1所述的利用工业废热生产氰尿酸的方法，其特征在于：所述工业废热包括工厂外排的废气废热，所述工厂为热电厂、钢铁厂、石油化工或焦化厂。
6.根据权利要求1所述的利用工业废热生产氰尿酸的方法，其特征在于：所述工业废热包括硫酸企业生产时的二氧化硫和三氧化硫高、中温气体所释放化学能而形成废气废热。
7.根据权利要求3-6中任一项所述的利用工业废热生产氰尿酸的方法，其特征在于：所述废气废热的温度超过200℃。
8.根据权利要求1-6中任一项所述的利用工业废热生产氰尿酸的方法，其特征在于：所述工业废热中的高、中温气体是指高温气体450~900℃，中温气体200~450℃。
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