CN207944044U - 一种三聚氰胺的生产系统 - Google Patents

Abstract

根据本申请的一种三聚氰胺的生产系统，包括流化床反应器，所述流化床反应器后依次串联有热气冷却器、热气过滤器、结晶器、捕集器和尿素洗涤塔；所述捕集器后设有两个分管路，第一分管路连接到所述尿素洗涤塔，第二分管路连接到所述载气压缩机；所述载气压缩机通过载气预热器连接到流化床反应器，所述尿素洗涤塔后连接有气液分离器，气液分离器连接到结晶器。本申请具有运行周期长、能量利用合理和载气压缩机的压缩比降低等技术优势。

Description

一种三聚氰胺的生产系统

技术领域

本实用新型涉及一种三聚氰胺的生产系统，属于化工生产的技术领域。

背景技术

目前三聚氰胺的生产多数是以尿素为原料，反应式为：

6CO(NH₂)₂→C₃N₆H₆+3CO₂+6NH₃

该反应为吸热反应，需要加热，一般采用熔盐加热。三聚氰胺具有升华、凝华的特性，现在国内采用流化床催化反应的工艺，都利用了三聚氰胺的这一特性，通过冷却介质把反应气体中的三聚氰胺冷却到凝华点温度以下，使三聚氰胺有气体凝华为固体，现有气相淬冷法生产工艺如下：

工艺气体经体载气压缩机升压到0.2～4.5MPa，进入载气预热器，经过熔盐加热，载气温度升至350～390℃，从反应器底部进入反应器。反应器内装有催化剂，尿素泵将温度130～145℃的熔融尿素经尿素喷嘴送入反应器，采用雾化气将尿素雾化，喷入反应器内的尿素在390±20℃温度和载气、催化剂作用下，尿素反应生成三聚氰胺、氨和二氧化碳。尿素反应生成三聚氰胺所需的热量，由浸没在催化剂层内的熔盐加热管内的熔盐提供。

从反应器顶部出来的反应生成气中主要含有NH₃、CO₂、三聚氰胺及副产物和催化剂颗粒等，进入热气冷却器进行冷却，生成气被冷却至300～360℃，从热气冷却器出来的含三聚氰胺脱氨物固体颗粒和催化剂细粉的反应生成气，进入热气过滤器，热气过滤器是一个回转反吹袋式过滤器或三通阀反吹，里面有很多带龙骨的过滤管，过滤管外套过滤袋或缠绕过滤布，过滤器中的过滤管被均分成若干组，用反吹气进行反吹，反吹气优选氨气。

分离了三聚氰胺脱氨产物及催化剂粉末的反应生成气，从顶部进入结晶器。三聚氰胺结晶所需的冷却气，来自冷气风机，冷气温度130～160℃，从结晶器下部的冷气喷口向上喷出。反应生成气温度降至180～230℃，反应生成气中的三聚氰胺结晶析出，随气体一并下行，流向结晶器出口。

从结晶器底部来的含有三聚氰胺粉末的工艺混合气体，进入捕集器，把三聚氰胺和工艺气分离开，分离出的三聚氰胺在旋风分离器底部流出，出捕集器的三聚氰胺进入包装系统，包装为成品。

从捕集器顶部出来的工艺气进入尿素洗涤塔顶部，与尿素洗涤塔塔釜的低温熔融尿素经尿素循环泵打入尿素洗涤塔中、上部，工艺气与尿液接触，并流向下进行换热和洗涤，气体从180～230℃降至130～150℃，出尿素洗涤塔的工艺气体经气液分离器进行分离工艺气中夹带的尿素雾滴；尿素洗涤塔内的换热管用脱盐水来给予换热，换热管内的脱盐水吸收热量后可以产生0.05-0.4MPa的蒸汽，产生的蒸汽做其他用途或进入空冷器，由空气把蒸汽冷却为液体，在流入该换热段的换热管使其循环，给尿素洗涤塔内的工艺气降温。

从气液分离器分离出的工艺气分三路：一路为冷气进入结晶器，一路为载气经载气压缩机并预热后进入反应器，第三路为尾气去装置外。

中国专利申请200880005144.9、200480023034.7、201110108644.9、200910017823.4中公开了上述类似的工艺。这种工艺的缺点是：

第一，运行周期短：由于反应工艺气经过液体尿素洗涤后，出尿素洗涤塔的气体虽然经过气液分离器分离，但分离效率不可能100％，分离效率一般在85-95％之间，工艺气中仍然夹带尿素雾滴，尿素雾滴温度变化后成为固体，在风机叶轮和通道上形成结壁物。这样的后果，一是风机因叶轮不平衡造成振动，二是堵塞通道后造成打气量减少，这两种情况出现一种就不得不停车检修。特别是载气压缩机的转速高，一般在每分钟8000到12000转，叶轮结壁后更容易振动。一般1-3个月要停车清理一次，造成装置开停车频繁，降低了生产效率、增加了生产成本。

第二，热量利用不合理：进反应器的载气从约210℃进入尿素洗涤塔后降低到约140℃进入载气压缩机，经载气压缩机加压后的载气在进入载气预热器用熔盐加热到390℃左右进反应器，70℃的热量浪费掉，加大了熔盐炉的负荷，增加了燃料消耗。

第三，现有工艺载气的流程路线长：载气多经过尿素洗涤塔和气液分离器设备及其之间的管线，然后进入载气压缩机，阻力增加，压缩比高，需要载气压缩机的功率比较大。

第四，产品质量优级品率低：在刚开车和停车时产品质量一般为不合格品，如果运行周期短、频繁地开停车，势必造成产品优级品率低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种三聚氰胺的生产系统。

本申请涉及一种三聚氰胺的生产系统，包括流化床反应器，所述流化床反应器后依次串联有热气冷却器、热气过滤器、结晶器、捕集器和尿素洗涤塔；所述捕集器后设有两个分管路，第一分管路连接到所述尿素洗涤塔，第二分管路连接到所述载气压缩机；所述载气压缩机通过载气预热器连接到流化床反应器，所述尿素洗涤塔后连接有气液分离器，气液分离器连接到结晶器。

优选地，所述气液分离器通过冷气风机连接到结晶器。优选地，所述冷气风机设置在所述捕集器的出口总管上，或者分别设置在两个分管路上，或者仅设置在所述第一分管路上。

优选地，所述热气冷却器还可以连接有道生冷凝器；在所述气液分离器后还可以连接有除雾器。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：

(1)运行周期长。本申请的载气压缩机的进气不含尿素液滴，杜绝了工艺气中因含尿素液滴而造成叶轮结壁和堵塞叶轮通道，导致载气压缩机出现振动或气量减少的现象。本申请克服了现有工艺的缺点，延长了载气压缩机的连续运行周期，装置可连续运行6个月以上甚至一年，降低了产品的原料和能源消耗，减轻了劳动强度，提高了产品质量。

(2)能量利用合理。现有系统及工艺把进反应器的载气从约210℃降到约140℃后再压缩、预热到390℃进反应器，浪费了载气70℃的能量，熔盐炉的负荷加大，燃料消耗增加；本申请直接对约210℃的工艺载气压缩，载气预热到390℃进反应器，能量利用更加合理。

(3)载气压缩机的压缩比降低。现有工艺载气的流程路线长，阻力增加。而本申请载气压缩机的进口在捕集器后的气体管线上引出，且载气压缩机的出口气体都进入载气预热器；载气压缩机进口气体压力比现有工艺的高，在出口压力一样的情况下，本申请的压差小，压缩比低，需要的电机功率相应减小，电耗也降低。

附图说明

图1为现有的三聚氰胺的生产系统的示意图。

图2为本申请的三聚氰胺的生产系统的第一种实施例的示意图。

图3为本申请的三聚氰胺的生产系统的第二种实施例的示意图。

图4为本申请的三聚氰胺的生产系统的第三种实施例的示意图。

图中：1-熔盐炉，2-熔盐槽，3-熔盐泵，4-载气预热器，5-反应器，6-热气冷却器，7-热气过滤器，8-道生冷凝器，9-结晶器，10-捕集器，11-搅拌器，12-螺旋出料机，13-成品储罐，14-除尘器，15-尿素洗涤塔，16-气液分离器，17-循环泵，18-除雾器，19-冷气风机，20-载气压缩机，21-蒸汽缓冲罐，22-包装机，71-排出口。

具体实施方式

下面将结合实施例以及附图对本实用新型加以详细说明，需要指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本实用新型的理解，而对其不起任何限定作用。

根据本申请的三聚氰胺的生产系统，包括流化床反应器，所述流化床反应器后依次串联有热气冷却器、热气过滤器、结晶器、捕集器和尿素洗涤塔。所述捕集器后设有两个分管路，一个分管路连接到所述尿素洗涤塔，另一个分管路连接到所述载气压缩机。所述载气压缩机通过载气预热器连接到流化床反应器，所述尿素洗涤塔后连接有气液分离器，气液分离器连接到结晶器。优选地，所述热气冷却器还连接有道生冷凝器，用于将热气冷却器交换出来的热量传出；在所述气液分离器后连接有除雾器，以进一步去除工艺气中尿素液滴等。

捕集器的工艺气出口引一分管路接入载气压缩机入口，载气经载气压缩机压缩后，压力达到0.45-2.5MPa，进入载气预热器升温至370-395℃，进入流化床反应器作流化载气。温度为133-145℃的熔融尿素从尿素洗涤塔中泵送到流化床反应器内，在反应压力为0.35-2.4Mpa、温度为380-400℃条件下，在催化剂的作用下尿素发生化学反应生成包括蜜胺、氨和CO₂气体的反应生成气。此反应生成气从流化床反应器顶部出来，进入热气冷却器降温至310-350℃，使得气体中的高沸点副产物在气流中被充分结晶析出。从热气冷却器出来的反应生成气流进热气过滤器进行过滤，将所述高沸点副产物及气体中夹带的少量催化剂颗粒拦截下来并通过排出口排出。从过滤器出来的温度为310-350℃的反应生成气进入结晶器，与来自气液分离器的冷却气混合，反应工艺热气通过冷气降温到190-220℃，利用三聚氰胺的凝华特性，反应气体中的气态三聚氰胺形成固体，从反应生成气中结晶析出。从结晶器底部出来的含三聚氰胺固体的反应生成气进入捕集器，使三聚氰胺固体与气体分离，固体在捕集器底部通过螺旋输送机或阀门排出，进入包装系统形成成品，捕集器内的温度为190-220℃。分离出三聚氰胺后的工艺气从捕集器顶部出来，一部分工艺气进入载气压缩机，作为反应气载气；另一部分工艺气进入尿素洗涤塔。塔釜内的尿素通过泵送到尿素洗涤塔的中上部，使工艺气与熔融尿素混合并流向下，气体被尿素洗涤和冷却。尿素洗涤塔内有换热管，可以把工艺气降温到130-150℃。从尿素洗涤塔下部出来的气液混合物经气液分离器进行分离，分离出的尿素进入塔釜内循环利用。经气液分离器分离出的工艺气压力为0.26-2.3Mpa，此气体分两路：一路从结晶器下部进入结晶器，另一路为尾气，排出三聚氰胺的生产系统。

实施例1：

附图2显示了本实例中的三聚氰胺的生产系统。此生产系统包括流化床反应器，所述流化床反应器后依次串联有热气冷却器、热气过滤器、结晶器、捕集器和尿素洗涤塔。所述捕集器后设有两个分管路，一个分管路连接到所述尿素洗涤塔，另一个分管路连接到所述载气压缩机。所述载气压缩机通过载气预热器连接到反应器，所述尿素洗涤塔连接有气液分离器，气液分离器通过冷气风机连接到结晶器。

优选地，在所述气液分离器和所述冷气风机之间还设有除雾器，在所述冷气风机和所述结晶器之间还设有冷气冷却器。所述除雾器能够去除尾气中的液滴，所述冷气冷却器能够进一步降低循环到结晶器中的冷却气体的温度。为使流化载气和结晶器结晶需要的冷气能够循环，系统设有载气压缩机和冷气风机，载气压缩机的进气管道在捕集器的出口管道上引出，冷气风机的进气管道连接气液分离器。

优选地，在所述尿素洗涤塔和所述流化床反应器之间还设有循环泵。

采用实施例1中的生产系统进行三聚氰胺的生产方法包括以下步骤：

捕集器的出口引一分管路接入载气压缩机入口，载气经载气压缩机压缩后，压力达到0.7MPa，进入载气预热器升温至390℃，进入流化床反应器作流化载气。温度为138℃的熔融状尿素从尿素洗涤塔中泵送到流化床反应器内，反应压力为0.62Mpa，温度为390℃条件下，在催化剂的作用下尿素发生化学反应生成包括蜜胺、氨和CO₂气体的反应生成气。此反应生成气从流化床反应器顶部出来，进入热气冷却器降温至336℃，使得气体中的高沸点副产物在气流中被充分结晶析出。从热气冷却器出来的反应生成气流进热气过滤器进行过滤，将所述高沸点副产物及气体中夹带的少量催化剂颗粒拦截下来并通过排出口排出。从过滤器出来的温度为335℃的反应生成气进入结晶器，与冷气风机来的冷却气混合，结晶器工艺气出口温度控制在210℃，反应工艺热气通过冷气降温，利用三聚氰胺的凝华特性，反应气体中的气态三聚氰胺形成固体三聚氰胺，从反应生成气中结晶析出。从结晶器底部出来的含三聚氰胺固体的反应生成气进入捕集器，使三聚氰胺固体与气体分离，固体在捕集器底部通过螺旋输送机排出，进入包装系统形成成品，捕集器内的温度为210℃。分离出三聚氰胺后的工艺气从捕集器顶部出来，一部分工艺气进入载气压缩机，作为反应气载气；另一部分工艺气进入尿素洗涤塔。塔釜内的尿素熔液泵送到尿素洗涤塔的中上部，使工艺气与135℃的熔融尿素混合并流向下，气体被尿素洗涤和冷却。尿素洗涤塔内有换热管，把工艺气降温到130-150℃。从尿素洗涤塔下部出来的气液混合物经气液分离器进行分离，分离出的尿素进入塔釜内循环利用。经气液分离器分离出的工艺气压力为0.45Mpa，此气体分两路：一路经过冷气风机升压后，从结晶器下部进入结晶器，另一路为尾气，排出三聚氰胺的生产系统。系统的压力通过控制尾气管线的阀门开度来控制。

实施例2：

附图3显示了本实例中的三聚氰胺的生产系统。此生产系统包括反应器，反应器依次串联有热气冷却器、热气过滤器、结晶器、捕集器、冷气风机和尿素洗涤塔。所述捕集器的出口总管上设有两个分管路，一个分管路连接到所述尿素洗涤塔，另一个分管路连接到所述载气压缩机。所述冷气风机可以设置在所述捕集器的出口总管上，也可以分别设置在两个分管路上。所述载气压缩机通过载气预热器连接到反应器，所述尿素洗涤塔连接有气液分离器，气液分离器与结晶器相连。

优选地，在所述气液分离器和所述结晶器之间还设有除雾器，在所述气液分离器和所述结晶器之间还设有冷气冷却器。所述除雾器能够去除尾气中的液滴，所述冷气冷却器能够进一步降低循环到结晶器中的冷却气体的温度。为使流化载气和结晶器结晶需要的冷气能够循环，系统须有载气压缩机和冷气风机，捕集器出来工艺气进入冷气风机，经冷气风机升压后的工艺气分两路：一路进载气压缩机，一路进尿素洗涤塔。载气压缩机出来的工艺气进载气预热器，尿素洗涤塔出来的工艺气经气液分离器后，也分两路：一路进结晶器作为结晶冷却气，一路作为尾气排出。

优选地，在所述尿素洗涤塔和所述流化床反应器之间还设有尿素加料泵。

采用实施例2中的生产系统进行三聚氰胺的生产方法包括以下步骤：

载气压缩机出来的压力为2.0MPa、温度245℃的载气进入载气预热器，用熔盐升温至390℃，进入流化床反应器作流化载气。温度为138℃的熔融状尿素从尿素洗涤塔中泵送到流化床反应器内，反应压力为1.88Mpa，温度为385℃条件下，在催化剂的作用下尿素发生化学反应生成包括蜜胺、氨和CO2气体的反应生成气。此反应生成气从流化床反应器顶部出来，进入热气冷却器降温至350℃，使得气体中的高沸点副产物在气流中被充分结晶析出。从热气冷却器出来的反应生成气流进热气过滤器进行过滤，将所述高沸点副产物拦截下来。从过滤器出来的温度为350℃的反应生成气进入结晶器，与从气液分离器来的冷却气混合，结晶器工艺气出口温度控制在215℃，反应工艺热气通过冷气降温，利用三聚氰胺的凝华特性，反应气体中的气态三聚氰胺形成固体三聚氰胺，从反应生成气中结晶析出。从结晶器底部出来温度为215℃的含三聚氰胺固体的反应生成气进入捕集器，使三聚氰胺与气体分离，固体在捕集器底部通过螺旋输送机或阀门排出，进入包装系统，捕集器内的温度为215℃。分离出三聚氰胺后的工艺气从捕集器顶部出来。出来的工艺气进入冷气风机并分为两路：一路进入载气压缩机，载气压缩机出来的工艺气进入载气预热器升温，作为反应气载气；另一部分工艺气进入尿素洗涤塔，塔釜内的尿素熔液通过泵送入尿素洗涤塔的中上部，使工艺气与135℃的熔融尿素混合并流向下，气体被尿素洗涤和冷却。尿素洗涤塔内有换热管，把工艺气降温到130-150℃；从尿素洗涤塔下部出来的气液混合物经气液分离器进行分离，分离出的尿素进入塔釜内循环利用。经气液分离器分离出的工艺气压力为1.8Mpa，此气体分两路：一路进入结晶器作为结晶冷却气，一路作为尾气排出。系统的压力通过控制尾气管线的阀门开度来控制系统压力。

实施例3：

实施例3与实施例2基本相同，不同之处在于：所述捕集器的出口总管上设有两个分管路，一个分管路通过冷气风机连接到所述尿素洗涤塔，另一个分管路连接到所述载气压缩机。如此设置，在工艺气进入载气压缩机之前并不进入冷气风机，使得经过冷气风机的气量变小，减小了对冷气风机的鼓风需求，可以使冷气风机的成本降低。

对三聚氰胺现有生产情况与本申请的三聚氰胺生产情况比较，发现本申请的实施效果非常明显，在装置的生产运行周期、产品优级品率、能耗等方面有明显优势，本申请实施结果与附图一的现有技术效果对比结果如下表

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。

Claims (5)

1.一种三聚氰胺的生产系统，包括流化床反应器，所述流化床反应器后依次串联有热气冷却器、热气过滤器、结晶器、捕集器和尿素洗涤塔；其特征在于，所述捕集器后设有两个分管路，第一分管路连接到所述尿素洗涤塔，第二分管路连接到载气压缩机；所述载气压缩机通过载气预热器连接到流化床反应器，所述尿素洗涤塔后连接有气液分离器，气液分离器连接到结晶器。

2.根据权利要求1所述的生产系统，其特征在于，所述气液分离器通过冷气风机连接到结晶器。

3.根据权利要求1或2所述的生产系统，其特征在于，在所述捕集器的出口总管上设置冷气风机，或者在两个分管路上分别设置有冷气风机，或者仅在所述第一分管路上设置有冷气风机。

4.根据权利要求1或2所述的生产系统，其特征在于，所述热气冷却器还连接有道生冷凝器。

5.根据权利要求1或2所述的生产系统，其特征在于，在所述气液分离器后连接有除雾器。