CN108558783A - 一种三聚氰胺全循环生产工艺及装置 - Google Patents

一种三聚氰胺全循环生产工艺及装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种三聚氰胺全循环生产工艺及装置，以液体尿素为原料进入三聚氰胺反应器中，生成三聚氰胺、氨和二氧化碳气体混合物料气，经冷却、净化分离后，在激冷器中三聚氰胺凝华为固相在高效分离器中实现气固分离，三聚氰胺送包装系统，从高效分离器出来的含氨和二氧化碳的气体进入组合式高效洗涤冷却塔，洗涤冷却降温后的气体一路经加压进入三聚氰胺反应器，一路通过高效合成尿素转化系统合成液体尿素后进入三聚氰胺反应器重复生产三聚氰胺产品。本发明的三聚氰胺生产工艺不会向三聚氰胺生产装置界区外排放任何三聚氰胺工艺尾气；三聚氰胺工艺尾气在三聚氰胺工艺生产装置界区内部实现自身循环利用即是洁净环保型装置，又做到三聚氰胺工艺尾气在三聚氰胺工艺生产装置内全部实现高效循环利用。

Description

一种三聚氰胺全循环生产工艺及装置
技术领域
本发明涉及三聚氰胺制备领域，具体涉及一种全新的三聚氰胺全循环生产工艺及装置。
背景技术
现有三聚氰胺的生产工艺及装置，都是以外界供应尿素或液体尿素为原料，进流化床反应器，在350-420℃、0-0.7MPa压力下反应生成三聚氰胺、氨和二氧化碳气体，从反应器出来的物料气进入热气冷却器，用道生对工艺气降温，使高沸点副产物以固体结晶出来，被冷却后的工艺物料气进入热气过滤器过滤气体中的固体杂质，过滤后的气体进入结晶器与来自液尿洗涤系统来的工艺冷气逆向接触换热，三聚氰胺以固体的形式从工艺物料气中析出，然后含三聚氰胺固体的气体经旋风分离器分离后送包装系统。从旋风分离器出来的气体送到液尿洗涤系统洗涤和降温，降温后的工艺气体经分离后分三路，一路做为工艺冷气由风机压缩后(或直接)去结晶器，一路做为循环气由压缩机压缩后(或直接)去反应器，一路做为三聚氰胺生产工艺尾气送出三聚氰胺装置界区外，出三聚氰胺装置界区外的三聚氰胺生产工艺尾气需新建三聚氰胺生产工艺尾气吸收处理装置或外排放空装置即不环保节能，又浪费了投资，而且独立的三聚氰胺工艺尾气处理也是多年来一直困扰三聚氰胺生产企业的技术大难题。由于三聚氰胺生产工艺尾气处理特殊性使现在的三聚氰胺的生产工艺运行周期大大缩短，大大增加了三聚氰胺生产的各种难度和生产制造成本。
这种三聚氰胺生产工艺的缺点：
一是因界区外三聚氰胺工艺尾气吸收处理装置的不连续性造成三聚氰胺工艺装置运行时间短，每运行30-40天左右装置就要停下来，做全系统清理，并且清理难度大，清理时间长达半个月，费用高达数百万元；
二是需要外界尿素原料供应，按三聚氰胺化学反应6CO(NH2)2＝＝(NH2CN)3+3CO2+6NH3吨三聚氰胺理论需要2.86吨尿素，实际生产中吨三聚氰胺需要3吨尿素甚至更高。一旦外界尿素原料供应突然短缺或中断，将造成三聚氰胺工艺装置停车。况且三聚氰胺工艺装置停车后若紧急泄压三聚氰胺工艺尾气排放又是大的环保问题。
几十年来一直困扰三聚氰胺生产企业的技术大难题就是三聚氰胺工艺尾气处理装置能否长周期成功经济独立运行，是评定三聚氰胺生产企业经济效益好坏的根本，是决定企业赢亏的关键点。
三是三聚氰胺工艺尾气需送界区外的三聚氰胺工艺尾气吸收处理装置或外排装置即增加了尾气处理的投资费用，而且这些尾气多去生产附加值低的氨水，碳酸氢铵，液氨，硝基复合肥，纯碱等。
四是将三聚氰胺工艺尾气经吸收处理后即使送去企业原有的尿素生产装置生产尿素，会造成企业原有尿素生产装置的尿素转化率的降低，尿素生产能力的降低和尿素能耗的大幅度升高和企业原有尿素装置的不稳定运行，大大增加了企业原有尿素生产装置的管理难度。
五是各自独立的三聚氰胺工艺生产装置和三聚氰胺工艺尾气处理装置运行过程中会产生大量的废渣，废气，废水，若需处理需要重复投资新建废渣，废气，废水环保处理设施，而且处理效果不理想，也做不到资源循环利用。况且即浪费投资又使整个生产工艺链流程复杂，设备复杂，系统复杂不利于安全生产管理和生产环保管理。
六是由于整个生产工艺链流程复杂繁琐，至装置区操作人员过多，安全生产隐患过多，对安全环保生产不能有效控制。
以上这些即增加了三聚氰胺工艺尾气处理装置的投资，又增大了三聚氰胺生产及其它装置的不安全环保性生产难度系数，一旦三聚氰胺工艺尾气处理装置不稳定运行或停产将造成前端三聚氰胺工艺生产装置不稳定运行或停产，又将造成工艺尾气的放空排放和环保的不达标，发挥不了三聚氰胺工艺生产装置的长周期稳定运行经济效益。
发明内容
为了克服以上三聚氰胺生产工艺的六大缺陷，本发明提供一种全新的节能环保三聚氰胺全循环生产工艺及装置。
本发明的技术方案是：一种全新的节能环保三聚氰胺全循环生产工艺及装置，不会产生任何的三聚氰胺工艺尾气外排，不会产生任何的三聚氰胺工艺废水外排，通过特殊的废固和废水处理技术本全循环三聚氰胺工艺在生产中没有任何的废固和废水，废气的产生，是完全绿色环保洁净生产工艺技术。该生产工艺以全循环三聚氰胺装置自产液体尿素为原料直接进入三聚氰胺反应器中，在350-420℃、0.1--2.6MPa压力下反应生成三聚氰胺、氨和二氧化碳气体，从反应器出来的物料气进入新型热气冷却器同时能副产蒸汽，新型净化器，经净化器后的含三聚氰胺的工艺气进入新型激冷器，三聚氰胺在激冷器内气相凝华为固相，经激冷后的三聚氰胺气体进入组合高效分离器，分离出的固体三聚氰胺送包装系统；从组合高效分离器出来的气体进入组合高效洗涤冷却塔，在组合高效洗涤冷却塔内通过洗涤介质将200-230℃的含氨和二氧化碳的气体降温到130-145℃，同时副产低压蒸汽。降温后的气体通过新型高效分离器分离气体中夹带的雾滴，分离后的三聚氰胺工艺气体一路直接回三聚氰胺装置即通过压缩机压缩(或直接)进入三聚氰胺反应器，和经激冷气升压(或直接)进入激冷器做激冷用，另一路三聚氰胺工艺尾气直接通过高效合成尿素转化循环液尿系统单元合成液体尿素后直接全部循环进入一个或多个三聚氰胺反应器重复生产三聚氰胺产品，三聚氰胺工艺尾气再重复直接通过高效合成尿素转化循环液尿系统单元合成液体尿素直接循环进入三聚氰胺反应器，周而复始，这样本三聚氰胺生产工艺不会向三胺装置界区外送出任何三聚氰胺工艺尾气，即是环保型节能装置，又做到将三聚氰胺工艺尾气全部高效转化为液体原料尿素自身循环利用；大大降低了三聚氰胺生产所需外界尿素消耗，可做到生产吨三聚氰胺仅消耗1.5吨尿素原料，大大节约了三聚氰胺生产成本和三聚氰胺装置投资建设费用。通过特殊的废固和废水，废气处理工艺技术对三聚氰胺工艺生产全过程中产生的废固和废水，废气全部加以资源循环利用，故称为全循环三聚氰胺洁净生产工艺。
本发明的技术方案通俗阐述全循环三聚氰胺洁净生产工艺技术核心就是按照三聚氰胺化学反应6CO(NH2)2＝＝C3H6N6+3CO2+6NH3总按如下两大步骤进行。
第一步骤是给化学反应合成三聚氰胺产品努力创造合成三聚氰胺的一切有利条件，并实现三聚氰胺产品与三聚氰胺工艺尾气(气氨和二氧化碳的混合气体)成功分离；三聚氰胺产品去三聚氰胺包装系统，三聚氰胺工艺尾气(气氨和二氧化碳的混合纯干气体)直接或经升压到1.7--2.0Mpa去第二步骤。
第二步骤是对第一步骤来的三聚氰胺反应过程中产生的三聚氰胺工艺尾气(气氨和二氧化碳的混合气体基本摩尔比为2-2.5:1)通过本发明高效合成尿素转化循环液尿系统单元直接将三聚氰胺工艺尾气转化为液体尿素再循环到三聚氰胺反应器作为三聚氰胺生产原料使用。依据尿素反应化学式
直接将三聚氰胺工艺尾气全部高效转化为液体尿素选择最佳反应条件来设计高效合成尿素转化循环液尿系统单元(简称三胺尾气单元)由于本高效合成尿素转化循环液尿系统单元不是传统的尿素装置。
传统尿素装置尿素合成反应都是外界补加新鲜二氧化碳的情况下，直接在合成尿素塔内按尿素的总反应式2NH3+CO2(气)＝＝CO(NH2)2(液)+H2O(液)+Q在合成尿素塔内分两步进行合成反应尿素。
第一步由氨与二氧化碳生成氨基甲酸铵，其反应式为：
此强放热反应自发地进行，随着所放的热被带走，反应将进行完全。
第二步氨基甲酸铵再脱水生成尿素，这是一个在液相中进行的吸热可逆反应：
尿素
这是一个吸热的化学反应，反应速度较慢，要较长时间才能达到平衡，即使达到化学平衡，也不能使全部甲铵脱水转化成尿素。它是合成尿素过程中的控制反应。
本高效合成尿素转化循环液尿系统单元是在不补加任何新鲜二氧化碳的情况下，直接利用三聚氰胺工艺尾气中氨，二氧化碳去合成尿素，合成尿素第一步反应氨与二氧化碳生成氨基甲酸铵(甲铵液)放热反应已经在合成尿素塔外提前完成。
由于本技术发明没有任何外界新鲜二氧化碳进入合成尿素塔内没有甲铵液放热反应热量来维持合成尿素塔内的第二步氨基甲酸铵(甲铵液)脱水生成尿素进行的吸热反应的热量；在15.5-20.0MPa工作压力合成尿素塔内186--189℃的合成尿素反应条件下使的甲铵液脱水重新反应合成液体尿素反应不能正常进行，必须通过对合成尿素塔外已反应完成的氨基甲酸铵(甲铵液)进行塔外再预热，源源不断的热源供应带入合成尿素塔内维持186--189℃均温，甲铵液脱水合成液体尿素反应才能进行。
所以高效合成尿素转化循环液尿系统单元设置一种合成尿素塔外耐腐蚀的氨基甲酸铵(简称甲铵液)新型甲铵液高效加热器及液氨高效加热器和塔内件去实现合成尿素塔内186--189℃液相均温调控及工艺技术条件来实现不补加任何新鲜二氧化碳的情况下，是直接利用三聚氰胺工艺尾气合成液体尿素的工艺技术核心。
在完全不填加二氧化碳而直接利用三聚氰胺工艺尾气来合成液体尿素，必须选择完全不同于传统的尿素合成的工艺技术，选择设计在不补加任何二氧化碳气体情况下的合成液体尿素最佳反应工艺技术方案。
高效合成尿素转化循环液尿系统单元不补加任何二氧化碳气体情况下的合成液体尿素最佳反应工艺技术方案条件选择如下：
1、氨碳比对合成尿素转化率(即二氧化碳转化率)的影响：在水碳比一定时，氨碳比越高，CO2转化率增加；当氨碳比(NH3/CO2)＝2时Xco2为40％；当氨碳比(NH3/CO2)＝3时XCO2为54％，当氨碳比(NH3/CO2)＝4时XCO2为67.5％。从反应平衡可知，增加反应物的浓度，反应将向有利于生成物的方向进行，当其他条件相同，提高进料的氨碳比，则二氧化碳的平衡转化率上升，另外，过量的氨还与反应的另一产物水结合成NH4OH，更有利于尿素的生成，但是，物系的饱和蒸汽压随氨碳比的升高而迅速升高，同时也增加了未反应物氨的循环量，综合考虑，3.8--4.6为最佳氨碳比。
2、水碳比对合成尿素转化率(即二氧化碳转化率)的影响
水是合成尿素反应的产物之一，因此，水份的加入总是不利于尿素的生成的，对于本高效合成尿素转化循环液尿系统单元尿素生产工艺，未反应的氨和二氧化碳经回收循环返回合成尿素塔，不可避免地总伴有一定数量的水份，为尽可能减少水的影响，进入合成尿素塔的水份必须尽可能地降低，这就要求未反应的氨和二氧化碳循环返回合成塔时所带的水份也应越低越好。因此水碳比的增高，将使CO2转化率下降；在尿素生产过程中，水碳比(H2O/CO2)增加0.1，二氧化碳转化率则降低1％。
3、压力对合成尿素转化率(即二氧化碳转化率)的影响
压力对二氧化碳转化率的影响：在合成尿素的过程中，压力不是一个独立的变数，它是依赖于温度，氨碳比及水碳比而定。合成尿素的操作压力一般较平衡压力稍高。所谓平衡压力即反应达到气液相之间的物理平衡，也达到了化学平衡，此时物系的压力。若操作压力低于平衡压力，不但氨从液相中逸出，使液相中过剩氨降低，同时会使甲铵分解，从而降低了CO2转化率。
4、停留时间对合成尿素转化率(即二氧化碳转化率)的影响
确定停留时间要兼顾转化率和工厂的生产能力两方面，停留时间大约50--70分钟是必要的。合成尿素塔的容积大小也是按照停留时间来设计的。在压力约为15.5--20.0MPa的反应条件下，合成塔的温度从底部的186℃上升到顶部的186～189℃，CO2转化率可达到65--68％，未反应的CO2以甲铵溶液状态进行循环，将水份带到合成尿素塔。
合成尿素转化率(即二氧化碳转化率)选择是为了尽可能达到最佳合成液体尿素转化率平衡，选择下列合成液体尿素在压力约为15.5--20.0MPa的反应条件下：
5、中、低压分解吸收
从合成尿素塔出来的合成液中有未被转化成尿素的甲铵和过剩氨。甲铵的生成反应是放热和体积减少的过程，如果减压，加热合成液中未转化的甲铵向分解成气体氨和二氧化碳的方向进行。降低压力，提高溶液的温度，溶液中氨和二氧化碳气体溶解度会大大降低。所以从合成液中分离出来未转化物的操作需要采用减压加热，既有利于甲铵的分解，也有利于使溶解在合成液中的过剩氨和二氧化碳气体蒸馏出来。分离出来的氨、二氧化碳和水通过蒸发的冷凝液吸收形成甲铵液再回收至合成尿素塔。中压分解后的中压分解液压力由1.6--1.75M Pa减压至0.25--0.4MPa使中压分解液中的部分甲铵分解成为氨和二氧化碳气体。进入低压分解塔顶部的中压分解液由塔顶经过填料层的精馏段，不断往下流动，最后进入加热器底部，分解液中未分解的甲铵进一步分解，然后从加热器顶部出来进入低压分解分离器，分离器出来的气体经过风帽由填料层的精馏段不断上升，进行传热与传质，气相中的沸点较高的水蒸汽不断地被塔顶流下来的溶液所冷凝，尿液中未分解的甲铵被气体加热后，不断分解和气化成氨和CO2，所以塔顶气体主要是高浓度的氨和CO2，塔底排出的主要是尿素的水溶液。
通过一、二段中低压分解对合成尿素塔出液进行提浓，向三聚氰胺反应器输送合格的尿液，同时，回收分解出的未反应物，回收的未反应物以水溶液的形式返回合成尿素塔。以上是高效合成尿素转化循环液尿系统单元的工艺技术方案，但本高效合成尿素转化循环液尿系统单元还包含有高效合成尿素转化等温内件设备和高效合成尿素组合分离吸收浓缩设备及工艺技术操作条件。
通过第一步骤和第二步骤的成功实现，这两大步骤完美组成了全循环三聚氰胺洁净生产工艺技术。
本发明还设计了所述的三聚氰胺流化床反应器，热气冷却器，热气净化器，激冷器，高效合成尿素转化循环液尿系统，三聚氰胺成品输送包装系统等，均为特殊结构的专有三聚氰胺流化床反应器，热气冷却器，新型净化器，新型激冷器，高效合成尿素转化循环液尿系统单元(还包含一种合成尿素塔外耐腐蚀的氨基甲酸铵(甲铵液)新型甲铵液高效加热器，液氨高效加热器和一种合成尿素塔内186--189℃液相均温调控高效合成尿素转化塔内件及其对应工艺技术条件和高效合成尿素组合分离吸收浓缩设备及工艺技术条件)等。
本发明简化了三聚氰胺生产工艺，直接以三聚氰胺生产工艺中自产的液体尿素循环生产三聚氰胺，通过采用了特殊的工艺和设备系统及废固和废水，废气处理工艺技术对三聚氰胺工艺生产全过程中产生的废固和废水，废气全部加以资源循环利用，真正做到绿色环保，节能节资，故称为全循环三聚氰胺洁净生产工艺。
本发明的生产工艺的特点是：
1.三聚氰胺生产反应过程中产生三聚氰胺工艺尾气直接通过进入高效合成尿素转化循环液尿系统单元合成液体尿素后直接全部循环进入一个或多个三聚氰胺反应器重复生产三聚氰胺产品，三聚氰胺反应过程中产生三聚氰胺工艺尾气再重复直接通过高效合成尿素转化循环液尿系统单元合成液体尿素后再直接循环进入三聚氰胺反应器，周而复始，这样本三聚氰胺生产工艺不会向三聚氰胺界区外排放任何三聚氰胺工艺尾气，即是环保洁净型三聚氰胺装置，又做到三聚氰胺工艺尾气全部高效循环利用，又大大降低节约了三聚氰胺生产成本和大大降低了三聚氰胺装置投资费用。在该三聚氰胺全循环生产工艺中由于采用了新型专有工艺和设备系统，也大大延长三聚氰胺装置的运行周期。该技术生产吨三聚氰胺可消耗1.5吨尿素原料。
2.传统三聚氰胺工艺技术生产吨三聚氰胺要消耗3吨尿素原料甚至更高。传统三聚氰胺工艺装置都是不包含三聚氰胺工艺尾气处理装置，对三聚氰胺生产反应过程中产生的大量三聚氰胺工艺尾气全部送出三聚氰胺工艺装置界区外进行再处理，需另外投资建设专门用于三聚氰胺工艺尾气处理的装置，本发明很好将三聚氰胺生产工艺装置和三聚氰胺工艺尾气处理装置二者紧密结合为一体化，实现了三聚氰胺生产和三聚氰胺尾气利用的全循环生产三聚氰胺工艺，并且在三胺生产过程中通过特殊环保技术将其产生的废固和废水，废气全部加以资源循环利用，真正做到绿色环保，节能节资全循环生产。
3.在全循环三聚氰胺洁净生产工艺中三聚氰胺工艺尾气是通过高效合成尿素转化循环液尿系统单元合成液体尿素，该三聚氰胺工艺尾气通过在三聚氰胺工艺装置内的高效合成尿素转化循环液尿系统单元合成液体尿素，高效等温合成内件使合成尿素转化率(即二氧化碳转化率)可达65--68％甚至更高。合成尿素转化率高其后续循环液尿系统循环量小，合成尿素转化能耗大大降低，电耗和蒸汽消耗降低；本三聚氰胺工艺尾气完全是纯干工艺尾气，不含任何水分，尾气直接经加压或不加压直接进入高效合成尿素转化液尿循环系统单元合成液体尿素合成转化率大幅度提高，尿素后续循环量大大减少，合成尿素综合能耗降低，合成尿素转化率(即二氧化碳转化率)高达65--68％左右。
现有的三聚氰胺工艺尾气都是经三聚氰胺工艺装置外的另建三聚氰胺工艺尾气处理装置对三聚氰胺工艺装置来的三聚氰胺工艺尾气直接进行加水或加稀氨水或加稀甲铵液吸收制成碳铵液或甲铵液再送三聚氰胺工艺尾气回收利用装置去生产氨水，碳铵，尿素，纯碱，硝基复合肥等；因为加水或加稀氨水或加稀甲铵液吸收剂中都含有大量水分会直接或间接带到碳铵，尿素，纯碱，硝基复合肥生产装置内造成这些生产装置的原有系统水平衡的破坏，需建立新工艺物料的平衡和碳平衡，造成这些碳铵，尿素，纯碱，硝基复合肥生产装置的二氧化碳转化率的降低和生产废水，废气的排放量增加，造成生产装置的能耗及各项管理难度增加。
4.传统三聚氰胺生产工艺，副产蒸汽量极低，只消耗蒸汽，甚至不副产；本全循环三聚氰胺洁净生产过程副产1.27MPa及0.15MPa大量蒸汽，所产蒸汽直接被高效合成尿素转化循环液尿系统单元使用，外界补蒸汽较少。
5.本全循环三聚氰胺洁净生产工艺中无废固和废水，废气的产生，废水，废气全部达标排放。
6.本全循环三聚氰胺洁净生产工艺整个生产工艺流程简洁简单，由于实现了系统sis和DCS控制，至装置区操作人员大幅度减少，对安全环保生产完全实现有效控制。
7.通过取消三胺尾气处理独立运行装置，避免了因三胺尾气处理独立运行装置停车对三聚氰胺装置造成的停车影响，可将三聚氰胺装置连续运行周期延长到180天，甚至更长；由于特殊设计的专有流化床反应器，热气冷却器，新型热气净化器，新型激冷器，高效合成尿素转化循环液尿系统单元，三聚氰胺成品输送包装系统设备和特殊的工艺技术参数。
本全循环三聚氰胺洁净生产工艺简化了三聚氰胺生产工艺流程，三聚氰胺生产工艺尾气实现界区内高效转化成液体尿素原料全部循环再利用具有流程简单、运行周期长、安全环保，消除了潜在的危险性、具有一次性投资省，生产运行成本低，管理难度小，安全环保等优点。
吨三聚氰胺可消耗1.5吨尿素原料比传统三聚氰胺工艺吨三聚氰胺消耗3吨尿素原料要节约至少1.5吨尿素原料。
附图说明
图1为现有的三聚氰胺的生产工艺流程示意图。
图2为本发明的三聚氰胺全循环生产工艺流程简单示意图。
图3为本发明的高效合成尿素转化循环液尿系统单元生产工艺流程示意图。
图4为本发明的三聚氰胺全循环生产工艺流程示意图。
具体实施方式
实施例1
(1)以液体尿素为原料进入三聚氰胺流化床反应器中，在350-420℃、0.1～2.6MPa压力下反应生成三聚氰胺、氨和二氧化碳气体混合物料气；
(2)从三聚氰胺反应器出来的混合物料气进入热气冷却器在350-420℃、0.1～2.6MPa压力下，冷却到320--340℃、经净化分离后，含三聚氰胺的工艺气进入激冷器，三聚氰胺在此气相凝华为固相，经激冷后的含三聚氰胺的工艺气进入组合高效分离器，分离出固体三聚氰胺送包装系统；三聚氰胺工艺气经高效合成尿素转化循环液尿系统单元合成液体尿素循环回到三聚氰胺反应器重新作为三聚氰胺反应用原料。
(3)从组合高效分离器出来的含氨和二氧化碳的气体进入组合式高效洗涤冷却塔，在组合式洗涤冷却塔内通过洗涤冷却将200-230℃含氨和二氧化碳的气体洗涤冷却到130-145℃，降温后的气体一路经加压进入三聚氰胺反应器，一路通过高效合成尿素转化循环液尿系统单元合成液体尿素后进入一个或几个三聚氰胺反应器重复生产三聚氰胺产品。
高效合成尿素转化循环液尿系统单元不补加任何二氧化碳气体情况下的合成液体尿素最佳反应工艺技术方案条件选择如下：
1、氨碳比对合成尿素转化率(即二氧化碳转化率)的影响：在水碳比一定时，氨碳比越高，CO2转化率增加；当氨碳比(NH3/CO2)＝2时Xco2为40％；当氨碳比(NH3/CO2)＝3时XCO2为54％，当氨碳比(NH3/CO2)＝4时X CO2为67.5％。从反应平衡可知，增加反应物的浓度，反应将向有利于生成物的方向进行,当其他条件相同,提高进料的氨碳比，则二氧化碳的平衡转化率上升，另外，过量的氨还与反应的另一产物水结合成NH4OH，更有利于尿素的生成，但是，物系的饱和蒸汽压随氨碳比的升高而迅速升高，同时也增加了未反应物氨的循环量，综合考虑，3.8--4.6为最佳氨碳比。
2、水碳比对合成尿素转化率(即二氧化碳转化率)的影响
水是合成尿素反应的产物之一，因此，水份的加入总是不利于尿素的生成的,对于本高效合成尿素转化循环液尿系统单元尿素生产工艺，未反应的氨和二氧化碳经回收循环返回合成尿素塔，不可避免地总伴有一定数量的水份，为尽可能减少水的影响,进入合成尿素塔的水份必须尽可能地降低，这就要求未反应的氨和二氧化碳循环返回合成塔时所带的水份也应越低越好。因此水碳比的增高，将使CO2转化率下降；在尿素生产过程中，水碳比(H2O/CO2)增加0.1，二氧化碳转化率则降低1％。
3、压力对合成尿素转化率(即二氧化碳转化率)的影响
压力对二氧化碳转化率的影响：在合成尿素的过程中，压力不是一个独立的变数，它是依赖于温度，氨碳比及水碳比而定。合成尿素的操作压力一般较平衡压力稍高。所谓平衡压力即反应达到气液相之间的物理平衡，也达到了化学平衡，此时物系的压力。若操作压力低于平衡压力，不但氨从液相中逸出，使液相中过剩氨降低，同时会使甲铵分解，从而降低了CO2转化率。
4、停留时间对合成尿素转化率(即二氧化碳转化率)的影响
确定停留时间要兼顾转化率和工厂的生产能力两方面，停留时间大约50--70分钟是必要的。合成尿素塔的容积大小也是按照停留时间来设计的。在压力约为15.5--20.0MPa的反应条件下，合成塔的温度从底部的186℃上升到顶部的186～189℃，CO2转化率可达到65--68％，未反应的CO2以甲铵溶液状态进行循环，将水份带到合成尿素塔。
合成尿素转化率(即二氧化碳转化率)选择是为了尽可能达到最佳合成液体尿素转化率平衡，选择下列合成液体尿素在压力约为15.5--20.0MPa的反应条件下：
5、中、低压分解吸收
从合成尿素塔出来的合成液中有未被转化成尿素的甲铵和过剩氨。甲铵的生成反应是放热和体积减少的过程，如果减压，加热合成液中未转化的甲铵向分解成气体氨和二氧化碳的方向进行。降低压力，提高溶液的温度，溶液中氨和二氧化碳气体溶解度会大大降低。所以从合成液中分离出来未转化物的操作需要采用减压加热，既有利于甲铵的分解，也有利于使溶解在合成液中的过剩氨和二氧化碳气体蒸馏出来。分离出来的氨、二氧化碳和水通过蒸发的冷凝液吸收形成甲铵液再回收至合成尿素塔。经中压分解后的中压分解液，压力由1.6--1.75MPa减压至0.25--0.4MPa，使中压分解液中的部分甲铵分解成为氨和二氧化碳气体。进入低压分解塔顶部的中压分解液由塔顶经过填料层的精馏段，不断往下流动，最后进入加热器底部，分解液中未分解的甲铵进一步分解，然后从加热器顶部出来进入低压分解分离器，分离器出来的气体经过风帽由填料层的精馏段不断上升，进行传热与传质，气相中的沸点较高的水蒸汽不断地被塔顶流下来的溶液所冷凝，尿液中未分解的甲铵被气体加热后，不断分解和气化成氨和CO2，所以塔顶气体主要是高浓度的氨和CO2，塔底排出的主要是尿素的水溶液。
通过一、二段中低压分解对合成尿素塔出液进行提浓，向三聚氰胺反应器输送合格的尿液，同时，回收分解出的未反应物，回收的未反应物以水溶液的形式返回合成尿素塔。以上是高效合成尿素转化循环液尿系统单元的工艺技术方案，但本高效合成尿素转化循环液尿系统单元还包含有高效合成尿素转化等温内件设备和高效合成尿素组合分离吸收浓缩设备及工艺技术参数。图3为本申请的高效合成尿素转化循环液尿系统单元生产工艺流程示意图。
图3为本发明的高效合成尿素转化循环液尿系统单元生产工艺流程示意图。图3
说明：本发明的高效合成尿素转化循环液尿系统单元仅是本发明的一种三聚氰胺全循环生产工艺及装置的一个单元部分，三聚氰胺工艺尾气直接进入本单元一段分解系统，在不加任何新鲜二氧化碳情况下，反应合成的液体尿素直接进入三聚氰胺反应器作为三聚氰胺原料再使用，同理反应生成三聚氰胺工艺尾气再重复转化为液体尿素作为三聚氰胺原料循环使用。
通过第一步骤和第二步骤的成功实现，这两大步骤完美组成了全循环三聚氰胺洁净生产工艺技术。
所以在本发明三聚氰胺全循环生产工艺及装置中高效合成尿素转化循环液尿系统单元是设置一种合成尿素塔外耐腐蚀的氨基甲酸铵(甲铵液)新型甲铵液高效加热器，液氨高效加热器和高效合成尿素塔内件来实现合成尿素塔内186--189℃液相均温调控及工艺技术条件在实现不补加任何新鲜二氧化碳的情况下，直接利用三聚氰胺工艺尾气合成液体尿素的工艺技术核心。
采用本发明的技术方案具有如下有益效果：

Claims (13)

1.一种三聚氰胺全循环生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：
(1)以液体尿素为原料进入三聚氰胺流化床反应器中，反应生成三聚氰胺、氨和二氧化碳气体混合物料气；
(2)从三聚氰胺反应器出来的混合物料气在热气冷却器中冷却、经净化器后，含三聚氰胺的工艺气进入激冷器，在激冷器中三聚氰胺凝华为固相，经激冷后的含三聚氰胺的工艺气进入组合高效分离器，同时分离出固体三聚氰胺及三聚氰胺反应气体，三聚氰胺送包装系统，即完成三聚氰胺的生产。
2.权利要求1所述的三聚氰胺全循环生产工艺，其特征在于，所述的步骤(1)的三聚氰胺流化床反应器中，液体尿素参与反应温度为350-420℃、压力为0.1～2.6MPa；所述步骤(2)中的混合物料气经热气冷却器冷却到320-340℃。
3.权利要求1所述的三聚氰胺全循环生产工艺，其特征在于，所述的步骤(2)中组合高效分离器分离出的三聚氰胺反应气体即温度为200-230℃主要含氨、二氧化碳的混合尾气，该混合尾气进入组合式洗涤冷却塔，经洗涤冷却至130-145℃，降温后的气体一路经加压进入三聚氰胺反应器，一路通过高效合成尿素转化循环液尿系统单元合成液体尿素后进入三聚氰胺反应器重复生产三聚氰胺产品。
4.权利要求3所述的三聚氰胺全循环生产工艺，其特征在于，所述的步骤(2)中降温后的气体一路经加压进入三聚氰胺反应器，部分进入激冷器作为激冷用，所述的步骤(2)的混合尾气中，气氨和二氧化碳的混合气体摩尔比基本为2-2.5:1。
5.采用权利要求1-4任一项所述的含氨、二氧化碳及微量三聚氰胺的尾气通过高效合成尿素转化循环液尿系统单元合成液体尿素后进入三聚氰胺反应器重复生产三聚氰胺产品的工艺，其特征在于，包括如下步骤：洗涤冷却至130-145℃的混合尾气直接或升压到1.7-2.0MPa后进入高效合成尿素转化循环液尿系统单元的二段低压系统和一段中压系统反应生成氨基甲酸铵液；再经甲铵液高效加热器加热后将反应生成的氨基甲酸铵液体进入合成尿素塔，从合成尿素塔出来的尿素合成液依次通过一段中压分解、二段低压分解，经分解吸收后对合成尿素塔出液进行一级浓缩、二级浓缩后向三聚氰胺反应器输送合格的液体尿素。
6.权利要求5所述的工艺，其特征在于，所述的甲铵液高效加热器温度控制为130--189℃、压力为15-22MPa。
7.权利要求5所述的工艺，其特征在于，所述的合成尿素塔内，温度控制为186-189℃、压力控制为15.5-20.0MPa、NH3/CO2分子比控制为3.5-4.6、H2O/CO2分子比≤1.5、氨基甲酸铵液体在合成尿素塔内内反应合成时间为50-70min。
8.权利要求5所述的工艺，其特征在于，从合成尿素塔出来的尿素合成液中有未被反应为尿素的甲铵和液氨通过减压加热一段中压分解，控制中压分解器内的压力为1.6-1.75MPa，将尿素合成液中甲铵和液氨分解成的氨和二氧化碳气体进入一段中压吸收系统吸收生成浓氨基甲酸铵液由甲铵泵加压到15-22MPa经甲铵液高效加热器返回到合成尿素塔，一段中压分解液自一分加热器出来进入二段低压分解器顶部，二段低压分解器内的压力为0.25-0.4MPa，经二段低压分解器的填料层，不断往下流动，进入二分加热器底部，分离出来的气体经过风帽由填料层的精馏段不断上升，气相中沸点较高的水蒸汽不断地被塔顶流下来的溶液所冷凝，尿液中未分解的甲铵被气体加热后，不断分解和气化成氨和CO2进入二段低压吸收系统生成稀甲铵液和稀氨水经泵加压返回一段中压吸收系统与浓甲铵液混合由甲铵泵一起加压返回合成尿素塔，二段低压分解器出来尿素的水溶液通过尿素浓缩系统对尿素水溶液进行浓缩达到三聚氰胺原料液体尿素要求。
尿素浓缩系统对尿素水溶液进行浓缩蒸发出的一表液，二表液经本单元的解吸水解设备对废水处理后废水达标排放到尿素循环水池系统作为尿素循环水补水回用；解吸气体返回二段低压吸收系统回收。
9.实现权利要求1-5任一项所述的三聚氰胺全循环生产工艺所用的装置，其特征在于，高效合成尿素转化循环液尿系统单元来的液体尿素直接与三聚氰胺流化床反应器连接，三聚氰胺流化床反应器与热气冷却器连接，热气冷却器与净化器连接，净化器与激冷器连接，激冷器与组合高效分离器连接，组合高效分离器连接至产品包装系统和组合高效洗涤冷却塔。
10.权利要求9所述的装置，其特征在于，组合高效分离器与组合高效洗涤冷却塔，组合高效洗涤冷却塔一路经压缩机连接至三聚氰胺流化床反应器；一路三胺尾气内部循环连接至高效合成尿素转化循环液尿系统单元，高效合成尿素转化循环液尿系统单元连接至三聚氰胺流化床反应器形成闭路全循环。
11.权利要求10所述的装置，其特征在于，组合高效洗涤冷却塔连接至压缩机的管线上分流连接至激冷器，所述的组合高效洗涤冷却塔经介质溶液泵与换热器连接，换热器连接至组合高效洗涤冷却器形成循环。
12.权利要求9所述的装置，其特征在于，高效合成尿素转化循环液尿系统单元包括合成尿素塔，一段中压分解器，二段低压分解器，其特征在于，合成尿素塔与一段中压分解器连接，一段中压分解器与二段低压分解器连接，二段低压分解器与闪蒸浓缩连接，闪蒸浓缩与一级浓缩装置连接，一级浓缩装置与二级浓缩装置连接，二级浓缩装置连接至三聚氰胺流化床反应器形成闭路全循环。
13.权利要求12所述的装置，其特征在于，一段分解器经管线连接至一段吸收装置，一段吸收装置连接甲铵液高效加热器和液氨高效加热器，甲铵液高效加热器和液氨高效加热器连接至合成尿素塔；二段低压分解器经管线连接至二段吸收装置，二段吸收装置经一段吸收装置连接至合成尿素塔；闪蒸浓缩、一级浓缩装置、二级浓缩装置经管线与解吸水解装置连接；解吸水解装置一路经一、二段吸收装置连接至合成尿素塔，解吸水解装置另一路经管线连接至尿素循环水池作补水形成闭路废水全循环。
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