CN115073389A - 一种节能型三聚氰胺生产系统及生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于三聚氰胺生产技术领域，具体涉及一种节能型三聚氰胺生产系统及生产方法。所述节能型三聚氰胺生产系统包括反应系统、三聚氰胺分离系统、放料废气处理再利用系统和余热回收利用系统；本发明所述的三聚氰胺生产系统和生产方法，对三聚氰胺生产过程中产生的大量余热和废气进行充分有效的回收再利用，一方面，本发明利用尿液洗涤塔排出的废气(135‑140℃)对尿素熔融槽内的尿素进行加热熔融，从而节省了现有技术中蒸汽加热所需的蒸汽和产生蒸汽所需的能耗；另一方面，本发明利用结晶器内350℃的高温反应生成气体的热量，对尿液洗涤塔排出的废气进行加热，加热后的废气进入熔盐系统对熔盐进行预热，实现对高温反应生成气体余热的充分回收利用。
Description
技术领域
本发明属于三聚氰胺生产技术领域，具体涉及一种节能型三聚氰胺生产系统及生产方法。
背景技术
三聚氰胺俗称密胺、蛋白精，化学式C3N3(NH2)3，是一种三嗪类含氮杂环有机化合物，被用作化工原料，与甲醛缩合聚合可制得三聚氰胺，可用于塑料及涂料工业；也可作纺织物防摺、防缩处理剂；其改性树脂可做色泽鲜艳、耐久、硬度好的金属涂料；其还可用于坚固、耐热装饰薄板；防潮纸及灰色皮革鞣皮剂，合成防火层板的粘接剂；以及防水剂的固定剂或硬化剂等。
国内现有三聚氰胺的生产基本都采用低压气相淬冷法三聚氰胺生产工艺，现有技术的生产工艺为：熔融尿素经尿液泵送至反应器尿素加入口、在雾化气的作用下雾化并进入反应器内，在一定压力和温度条件下，经催化剂作用，反应生成三聚氰胺。结晶析出的三聚氰胺，随混合气一道进入成品旋风分离器内，三聚氰胺被分离聚集到旋风底部，被刮刀和压力螺旋送出分离器，经鼓风机气流输送、冷却，经除尘器分离、包装即得三聚氰胺产品。反应所需的热量由熔盐系统提供。流化床载气是来自经净化、冷却和升压预热后的氨、二氧化碳混合气体。
三聚氰胺生产过程中会产生大量余热和废气。然而，现有技术中的三聚氰胺生产系统及生产方法没有对这部分余热和废气进行充分有效的利用，从而造成资源浪费的问题，不符合绿色生产的要求。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的技术问题，本发明提出一种节能型三聚氰胺生产系统及生产方法。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种节能型三聚氰胺生产系统，包括反应系统、三聚氰胺分离系统、放料废气处理再利用系统和余热回收利用系统；
所述反应系统包括反应器，为反应器提供热源的熔盐系统、载气预热器，以及为载气预热器提供气源的载气压缩机；
所述三聚氰胺分离系统包括依次连接的热气过滤器、结晶器、成品旋风分离器和成品料仓，所述反应器的出料口与热气过滤器的进料口连接；
所述放料废气处理再利用系统包括与成品旋风分离器的废气排出口连接的尿液洗涤塔，所述尿液洗涤塔的出液口通过尿液泵与二级反应系统的反应器连接，所述尿液洗涤塔的排气口通过管道一依次与载气压缩机、载气预热器的进气口连接；
所述余热回收利用系统包括与所述尿液洗涤塔的排气口连接的管道二，所述管道二与尿素熔融槽的加热夹套连接，所述尿素熔融槽的出料口通过尿素加料泵与二级反应系统的反应器连接。本发明利用尿液洗涤塔排出的废气(135-140℃)对尿素熔融槽内的尿素进行加热熔融(132℃左右)，从而节省了现有技术中蒸汽加热所需的蒸汽和产生蒸汽所需的能耗。
优选的，所述尿素熔融槽的外侧包裹设置有加热夹套，所述加热夹套的进气口与所述管道二连接，所述加热夹套内设置有折流挡板，可以延长换热时间。
优选的，所述结晶器包括左侧的换热装置和右侧的结晶装置，所述换热装置和结晶装置相互独立，所述换热装置内竖向设置有预热气容纳腔，所述预热气容纳腔上设置有预热气进口、预热气出口，所述换热装置的左侧和右侧分别设置有混合气进口和混合气出口，所述混合气出口与所述结晶装置左侧的进气口连通，所述结晶装置的底部设置有过冷气进口。
现有技术中的工艺从350℃的高温反应生成气体降低至210℃时的热量没有被利用，造成生产资源浪费，为解决这一问题，优选的，所述余热回收利用系统还包括与所述尿液洗涤塔的排气口连接的管道三，所述管道三与吸收塔的进气口连接，所述吸收塔的出气口通过引风机与结晶器换热装置的预热气进口连接，所述结晶器换热装置的预热气出口与二级反应系统的熔盐系统连接。本发明利用结晶器内350℃的高温反应生成气体的热量，对尿液洗涤塔排出的废气进行加热，加热后的废气进入熔盐系统对熔盐进行预热，一方面实现对高温反应生成气体余热的充分回收利用，另一方面由于高温反应生成气体温度降低，减少了结晶所需过冷气的用量，从而降低了冷气风机电耗，大大减少资源消耗量。
优选的，所述尿素熔融槽外侧的加热夹套的出气口与所述吸收塔的进气口连接。
为防止在加热熔融过程中，尿素受热不均匀而造成的熔融不均问题，优选的，所述尿素熔融槽内设置有搅拌装置，所述搅拌装置包括搅拌轴，所述搅拌轴上沿高度方向设置有多组搅拌桨，所述搅拌轴和所述搅拌桨均内部中空，且所述搅拌桨与所述搅拌轴内部连通，所述搅拌轴上设置有搅拌轴进气口和搅拌轴出气口，所述搅拌轴进气口通过管道与所述管道二连接，所述搅拌轴出气口与所述吸收塔的进气口连接。可实现尿素熔融槽内不同位置尿素的同时均匀加热，从而保证尿素均匀受热熔融。
优选的，所述换热装置还设置有防粘壁装置，所述防粘壁装置包括气缸，所述气缸的推拉杆与刮套连接，所述刮套套设在所述预热气容纳腔外，且所述刮套的内壁与所述预热气容纳腔外壁接触；在所述气缸的作用下，可带动所述刮套向下移动，从而使粘覆在预热气容纳腔外壁上的结晶体被刮下，结晶体落到所述换热装置底部，然后从底部的出料口排出进行收集，然后在所述气缸的作用下带动所述刮套向上移动复位。利用防粘壁装置可以将热能回收过程中粘覆在设备上的结晶有效进行刮除和收集，从而避免结晶无法收集而导致的三聚氰胺产量下降问题。
优选的，所述刮套连接有刮板，所述刮板的侧壁与所述换热装置的侧壁接触，在所述气缸的作用下，可带动所述刮板向下移动，从而使粘覆在换热装置的侧壁上的结晶体被刮下，结晶体落到所述换热装置底部，然后从底部的出料口排出进行收集，然后在所述气缸的作用下带动所述刮板向上移动复位。利用防粘壁装置可以将热能回收过程中粘覆在设备上的结晶有效进行刮除和收集，从而避免结晶无法收集而导致的三聚氰胺产量下降问题。
本发明还公开了一种三聚氰胺生产方法，利用上述任一所述的生产系统进行生产，具体包括以下步骤：
(1)熔融尿素进入反应器内，反应生成三聚氰胺，反应后的混合气进入热气过滤器，滤除气流中的催化剂固体杂质，从热气过滤器出来的无尘气体进入结晶器内，三聚氰胺结晶析出，随混合气一道进入成品旋风分离器进行气固分离，三聚氰胺固体粉末沉积到成品料仓底部，然后进入成品料仓内，废气从成品料仓上的废气排出口排出；
(2)排出的废气通过管道进入尿液洗涤塔内进行洗涤，洗涤后的废气分为三路进行处理：
路线一：通过载气压缩机升压后，进入载气预热器作为反应床载气循环使用；
路线二：进入尿素熔融槽的加热夹套和搅拌轴、搅拌桨内，利用废气的余热对尿素进行加热熔融，熔融后的液体尿素通过尿素加料泵进入二级反应系统的反应器内进行反应；
路线三：进入吸收塔内，吸收处理废气中的氨气和残留的三聚氰胺固体粉末，处理后的废气从吸收塔的排气口排出，吸收塔排出的废气在引风机的作用下进入结晶器换热装置的预热气容纳腔内，与进入结晶器换热装置内的混合气进行换热，利用混合气的余热将废气加热，被加热的废气通入二级反应系统的熔盐系统对熔盐进行预热。
有益效果
本发明的有益效果概括如下：本发明所述的三聚氰胺生产系统和生产方法，对三聚氰胺生产过程中产生的大量余热和废气进行充分有效的回收再利用。
一方面，本发明利用尿液洗涤塔排出的废气(135-140℃)对尿素熔融槽内的尿素进行加热熔融，从而节省了现有技术中蒸汽加热所需的蒸汽和产生蒸汽所需的能耗；
另一方面，本发明利用结晶器内350℃的高温反应生成气体的热量，对尿液洗涤塔排出的废气进行加热，加热后的废气进入熔盐系统对熔盐进行预热，一方面实现对高温反应生成气体余热的充分回收利用，另一方面由于高温反应生成气体温度降低，减少了结晶所需过冷气的用量，从而降低了冷气风机电耗，大大减少资源消耗量。
附图说明
图1为本发明实施例1所述的节能型三聚氰胺生产系统的结构示意图；
图2为本发明实施例1所述结晶器的结构示意图；
图3为本发明实施例1所述尿素熔融槽的结构示意图；
其中，其中，1.反应器，2.热气过滤器，3.结晶器，4.成品旋风分离器，5.成品料仓，6.尿液洗涤塔，7.换热装置，8.结晶装置，9.预热气容纳腔，10.预热气进口，11.预热气出口，12.混合气进口，13.混合气出口，14.过冷气进口，15.吸收塔，16.引风机，17.下一级反应系统的熔盐系统，18.气缸，19.刮套，20.刮板，21.下一级反应系统的反应器，22.管道一，23.管道二，24.管道三，25.载气压缩机，26.载气预热器，27.尿素熔融槽，28.加热夹套，29.尿素加料泵，30.搅拌轴，31.搅拌桨，32.下一级反应系统的热气过滤器，33.下一级反应系统的结晶器，34.下一级反应系统的成品旋风分离器，35.下一级反应系统的成品料仓。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实例和附图对本发明节能型三聚氰胺生产系统作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
实施例1
如图1所示，一种节能型三聚氰胺生产系统，包括反应系统、三聚氰胺分离系统、放料废气处理再利用系统和余热回收利用系统；
所述反应系统包括反应器1，为反应器提供热源的熔盐系统17、载气预热器，以及为载气预热器提供气源的载气压缩机；
所述三聚氰胺分离系统包括依次连接的热气过滤器2、结晶器3、成品旋风分离器4和成品料仓5，所述反应器的出料口与热气过滤器的进料口连接；
所述放料废气处理再利用系统包括与成品旋风分离器的废气排出口连接的尿液洗涤塔6，所述尿液洗涤塔的出液口通过尿液泵与二级反应系统的反应器21连接，所述尿液洗涤塔的排气口通过管道一22依次与载气压缩机25、载气预热器26的进气口连接；
所述余热回收利用系统包括与所述尿液洗涤塔的排气口连接的管道二23，所述管道二与尿素熔融槽27的加热夹套28连接，所述尿素熔融槽的出料口通过尿素加料泵29与二级反应系统的反应器21连接。本发明利用尿液洗涤塔排出的废气(135-140℃)对尿素熔融槽内的尿素进行加热熔融(132℃左右)，从而节省了现有技术中蒸汽加热所需的蒸汽和产生蒸汽所需的能耗。
优选的，所述尿素熔融槽的外侧包裹设置有加热夹套28，所述加热夹套的进气口与所述管道二连接，所述加热夹套内设置有折流挡板，可以延长换热时间。
优选的，所述结晶器包括左侧的换热装置7和右侧的结晶装置8，所述换热装置和结晶装置相互独立，所述换热装置内竖向设置有预热气容纳腔9，所述预热气容纳腔上设置有预热气进口10、预热气出口11，所述换热装置的左侧和右侧分别设置有混合气进口12和混合气出口13，所述混合气出口与所述结晶装置左侧的进气口连通，所述结晶装置的底部设置有过冷气进口14。
现有技术中的工艺从350℃的高温反应生成气体降低至210℃时的热量没有被利用，造成生产资源浪费，为解决这一问题，优选的，所述余热回收利用系统还包括与所述尿液洗涤塔的排气口连接的管道三24，所述管道三与吸收塔15的进气口连接，所述吸收塔的出气口通过引风机16与下一级反应系统的结晶器换热装置的预热气进口10连接，所述结晶器换热装置的预热气出口11与下一级反应系统的熔盐系统17连接。
本发明利用结晶器内350℃的高温反应生成气体的热量，对尿液洗涤塔排出的废气进行加热，加热后的废气进入熔盐系统对熔盐进行预热，一方面实现对高温反应生成气体余热的充分回收利用，另一方面由于高温反应生成气体温度降低，减少了结晶所需过冷气的用量，从而降低了冷气风机电耗，大大减少资源消耗量。
所述尿素熔融槽外侧的加热夹套的出气口与所述吸收塔的进气口连接。
为防止在加热熔融过程中，尿素受热不均匀而造成的熔融不均问题，优选的，所述尿素熔融槽内设置有搅拌装置，所述搅拌装置包括搅拌轴30，所述搅拌轴上沿高度方向设置有多组搅拌桨31，所述搅拌轴和所述搅拌桨均内部中空，且所述搅拌桨与所述搅拌轴内部连通，所述搅拌轴上设置有搅拌轴进气口和搅拌轴出气口，所述搅拌轴进气口通过管道与所述管道二连接，所述搅拌轴出气口与所述吸收塔的进气口连接。可实现尿素熔融槽内不同位置尿素的同时均匀加热，从而保证尿素均匀受热熔融。
在换热的过程中，由于温度降低，高温反应生成气体在降低至265℃时就开始结晶，所以在热能回收的过程中，会造成结晶粘覆的问题，这部分结晶很难被回收。为解决这一问题，作为优选，所述换热装置还设置有防粘壁装置，所述防粘壁装置包括气缸18，所述气缸的推拉杆与刮套19连接，所述刮套套设在所述预热气容纳腔外，且所述刮套的内壁与所述预热气容纳腔外壁接触。在所述气缸的作用下，可带动所述刮套向下移动，从而使粘覆在预热气容纳腔外壁上的结晶体被刮下，结晶体落到所述换热装置底部，然后从底部的出料口排出进行收集，然后在所述气缸的作用下带动所述刮套向上移动复位。利用防粘壁装置可以将热能回收过程中粘覆在设备上的结晶有效进行刮除和收集，从而避免结晶无法收集而导致的三聚氰胺产量下降问题。
作为优选，所述刮套连接有刮板20，所述刮板的侧壁与所述换热装置的侧壁接触。在所述气缸的作用下，可带动所述刮板向下移动，从而使粘覆在换热装置的侧壁上的结晶体被刮下，结晶体落到所述换热装置底部，然后从底部的出料口排出进行收集，然后在所述气缸的作用下带动所述刮板向上移动复位。利用防粘壁装置可以将热能回收过程中粘覆在设备上的结晶有效进行刮除和收集，从而避免结晶无法收集而导致的三聚氰胺产量下降问题。
实施例2
一种三聚氰胺生产方法，利用上述实施例1所述的生产系统进行生产，具体包括以下步骤：
(1)熔融尿素进入反应器内，反应生成三聚氰胺，反应后的混合气进入热气过滤器，滤除气流中的催化剂固体杂质，从热气过滤器出来的无尘气体进入结晶器内，三聚氰胺结晶析出，随混合气一道进入成品旋风分离器进行气固分离，三聚氰胺固体粉末沉积到成品料仓底部，然后进入成品料仓内，废气从成品料仓上的废气排出口排出；
(2)排出的废气通过管道进入尿液洗涤塔内进行洗涤，洗涤后的废气分为三路进行处理：
路线一：通过载气压缩机升压后，进入载气预热器作为反应床载气循环使用；
路线二：进入尿素熔融槽的加热夹套和搅拌轴、搅拌桨内，利用废气的余热对尿素进行加热熔融，熔融后的液体尿素通过尿素加料泵进入二级反应系统的反应器内进行反应；
路线三：进入吸收塔内，吸收处理废气中的氨气和残留的三聚氰胺固体粉末，处理后的废气从吸收塔的排气口排出，吸收塔排出的废气在引风机的作用下进入结晶器换热装置的预热气容纳腔内，与进入结晶器换热装置内的混合气进行换热，利用混合气的余热将废气加热，被加热的废气通入二级反应系统的熔盐系统对熔盐进行预热。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种节能型三聚氰胺生产系统，其特征在于：包括反应系统、三聚氰胺分离系统、放料废气处理再利用系统和余热回收利用系统；
所述反应系统包括反应器，为反应器提供热源的熔盐系统、载气预热器，以及为载气预热器提供气源的载气压缩机；
所述三聚氰胺分离系统包括依次连接的热气过滤器、结晶器、成品旋风分离器和成品料仓，所述反应器的出料口与热气过滤器的进料口连接；
所述放料废气处理再利用系统包括与成品旋风分离器的废气排出口连接的尿液洗涤塔，所述尿液洗涤塔的出液口通过尿液泵与下一级反应系统的反应器连接，所述尿液洗涤塔的排气口通过管道一依次与载气压缩机、载气预热器的进气口连接；
所述余热回收利用系统包括与所述尿液洗涤塔的排气口连接的管道二，所述管道二与尿素熔融槽的加热夹套连接，所述尿素熔融槽的出料口通过尿素加料泵与下一级反应系统的反应器连接。
2.根据权利要求1所述的节能型三聚氰胺生产系统，其特征在于：所述尿素熔融槽的外侧包裹设置有加热夹套，所述加热夹套的进气口与所述管道二连接，所述加热夹套内设置有折流挡板。
3.根据权利要求2所述的节能型三聚氰胺生产系统，其特征在于：所述结晶器包括左侧的换热装置和右侧的结晶装置，所述换热装置和结晶装置相互独立，所述换热装置内竖向设置有预热气容纳腔，所述预热气容纳腔上设置有预热气进口、预热气出口，所述换热装置的左侧和右侧分别设置有混合气进口和混合气出口，所述混合气出口与所述结晶装置左侧的进气口连通，所述结晶装置的底部设置有过冷气进口。
4.根据权利要求3所述的节能型三聚氰胺生产系统，其特征在于：所述余热回收利用系统还包括与所述尿液洗涤塔的排气口连接的管道三，所述管道三与吸收塔的进气口连接，所述吸收塔的出气口通过引风机与下一级反应系统的结晶器换热装置的预热气进口连接，所述结晶器换热装置的预热气出口与下一级反应系统的熔盐系统连接。
5.根据权利要求4所述的节能型三聚氰胺生产系统，其特征在于：所述尿素熔融槽外侧的加热夹套的出气口与所述吸收塔的进气口连接。
6.根据权利要求5所述的节能型三聚氰胺生产系统，其特征在于：所述尿素熔融槽内设置有搅拌装置，所述搅拌装置包括搅拌轴，所述搅拌轴上沿高度方向设置有多组搅拌桨，所述搅拌轴和所述搅拌桨均内部中空，且所述搅拌桨与所述搅拌轴内部连通，所述搅拌轴上设置有搅拌轴进气口和搅拌轴出气口，所述搅拌轴进气口通过管道与所述管道二连接，所述搅拌轴出气口与所述吸收塔的进气口连接。
7.根据权利要求3所述的节能型三聚氰胺生产系统，其特征在于：所述换热装置还设置有防粘壁装置，所述防粘壁装置包括气缸，所述气缸的推拉杆与刮套连接，所述刮套套设在所述预热气容纳腔外，且所述刮套的内壁与所述预热气容纳腔外壁接触；在所述气缸的作用下，可带动所述刮套向下移动，从而使粘覆在预热气容纳腔外壁上的结晶体被刮下，结晶体落到所述换热装置底部，然后从底部的出料口排出进行收集，然后在所述气缸的作用下带动所述刮套向上移动复位。
8.根据权利要求7所述的节能型三聚氰胺生产系统，其特征在于：所述刮套连接有刮板，所述刮板的侧壁与所述换热装置的侧壁接触，在所述气缸的作用下，可带动所述刮板向下移动，从而使粘覆在换热装置的侧壁上的结晶体被刮下，结晶体落到所述换热装置底部，然后从底部的出料口排出进行收集，然后在所述气缸的作用下带动所述刮板向上移动复位。
9.一种三聚氰胺生产方法，其特征在于：利用权利要求1-8任一所述的生产系统进行生产，具体包括以下步骤：
(1)熔融尿素进入反应器内，反应生成三聚氰胺，反应后的混合气进入热气过滤器，滤除气流中的催化剂固体杂质，从热气过滤器出来的无尘气体进入结晶器内，三聚氰胺结晶析出，随混合气一道进入成品旋风分离器进行气固分离，三聚氰胺固体粉末沉积到成品料仓底部，然后进入成品料仓内，废气从成品料仓上的废气排出口排出；
(2)排出的废气通过管道进入尿液洗涤塔内进行洗涤，洗涤后的废气分为三路进行处理：
路线一：通过载气压缩机升压后，进入载气预热器作为反应床载气循环使用；
路线二：进入尿素熔融槽的加热夹套和搅拌轴、搅拌桨内，利用废气的余热对尿素进行加热熔融，熔融后的液体尿素通过尿素加料泵进入二级反应系统的反应器内进行反应；
路线三：进入吸收塔内，吸收处理废气中的氨气和残留的三聚氰胺固体粉末，处理后的废气从吸收塔的排气口排出，吸收塔排出的废气在引风机的作用下进入结晶器换热装置的预热气容纳腔内，与进入结晶器换热装置内的混合气进行换热，利用混合气的余热将废气加热，被加热的废气通入二级反应系统的熔盐系统对熔盐进行预热。
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