谷雨 曹鑫 李少军
新疆心连心能源化工有限公司 新疆昌吉 832200
摘要：随着社会主义市场经济的高速发展，三聚氰胺化工原料在各行各业中得到了广泛应用，其中主要应用在涂料和纺织等行业，能够有效提升产品质量。同时，三聚氰胺也是一种非常重要的减水剂以及阻燃剂，在涂料中运用三聚氰胺，能够有效避免火灾事故产生，减少水分在墙体中的渗透，由此发现三聚氰胺的用途比较广泛。在三聚氰胺生产过程中产生许多尾气，这些尾气的利用效率不高，严重浪费了尾气热能。基于此，本文对三聚氰胺尾气联产尿素技术进行了深入研究、分析，并提出了相关建议。
关键词：三聚氰胺；尾气；生产
前言：
近几年来，各行各业中对于三聚氰胺的需求不断增多，逐渐扩大三聚氰胺生产规模，生产三聚氰胺时会产生许多尾气，这些三聚氰胺尾气在各种工艺线路中进行利用时，将会造成能源损耗高的问题。一般在进行氨碳分离工艺过程中，其中需要消耗大量的蒸气和电能，而且在每吨氨原理分离中需要的成本为几千元。通过运用三胺尾气来对生产尿素进行回收，虽然也会损耗部分能量，但是运用三胺尾气来有效生产出硝酸铵以及硝基复合肥，却能够确保能耗降低，产品升值。所以在我国许多化工企业中，纷纷开始采用三聚氰胺生产装置尾气系统和硝胺联产工艺，通过采用三聚氰胺尾气联产尿素技术，在三聚氰胺尾气中二氧化碳的含量比较高，能够有效降低中和反应吸收效率，而且能够减少热能损耗，具有良好的经济效益。
1联产尿素技术的工艺流程
在生成三聚氰胺过程中，会产生10～20kPa的尾气，尾气的温度达到140℃，这些尾气在涌入吸塔顶部之后，尾气将会和稀硝酸进行合并向下流动，其中大约48.4%左右的氨将会与稀硝酸来进行接触，并且在一吸塔中发生中和反应，最终产生大量的硝氨，在进行中和反应的过程中，将会放出大量的热量生成水蒸气，这些水蒸气能够提高硝氨溶液的浓度，硝氨溶液的浓度将变成60%～65%左右。同时，硝氨溶液在进入硝氨工段的过程中，吸塔泵将吸收一些硝氨溶液到吸塔顶部喷嘴中，在此之间进行循环。所以必须在循环管线的位置安装硝氨溶液pH检测仪，利用检测仪对硝氨溶液的pH值进行检测，在吸收进入一吸塔中的硝酸容量需要进行严格控制，这样才能保障微酸条件中顺利进行尾气吸收反应。在中和反应过程中会生成许多水蒸气，这些水蒸气和二氧化碳、氮气等未反应气体发生反应，并且把夹带的硝胺溶液吸入到二吸塔中，利用二吸塔的高效除沫器有效清除硝胺液沫，也能够在二吸塔的顶部把多余的水蒸气以及二氧化碳有效排出。
2三聚氰胺尾气中的氨气和硝酸进行反应
在联产反应的工艺流程中，首先由一吸塔中的氨气和40%～45%之间的稀硝酸来进行接触，并且发生化学反应，然后产生稀硝胺溶液，在接触中和反应中，反应方程式为：
NH3+HNO3=NH4NO3+Q
在氨气和稀硝酸进行接触中和反应过程中，受到稀硝酸浓度、温度以及氨气温度影响，放出的热量也存在较大的区别。一般来看，当稀硝酸的浓度、温度比较高时，在接触中和反应时将会放出大量的热量，所产生的稀硝胺溶液含量浓度也比较高。但是中和反应主要生成硝胺溶液，所以损耗的中和热增多时，就会导致硝胺溶液中蒸发大量的水分，硝胺溶液的浓度也会相对增高，二者之间呈现正比例增长的关系。
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在常压条件下，充分运用中和反应热来使氨气和稀硝酸二者进行反应，其中主要分为这样两步：第一，当氨气溶解在稀硝酸中时，将会产生氨水；第二，氨水和稀硝酸来进行中和反应时，具体的反应方程式为：
NH4OH+HNO3=NH4NO3+H2O+Q
其中氨气和稀硝酸之间的中和反应在一瞬间就能够完成，但是在第一步生成氨水的反应过程中，扩散以及化学反应受到了极大的控制和影响，所以中和反应将导致气体和液体二者的接触面积增大，气液接触保持相对适当的速度。在吕·查德里原理中提出了这样一条理论，虽然能够在低温条件下进行化学反应，但是低温条件可能会导致化学反应速度减缓，因此在设计工艺操作控制参数时，需要充分考虑这一条因素。在中和反应中，硝酸浓度超过58%，将会导致反应放出热量显著增加，而且也会提高塔内温度，其中塔内温度将增加到140～160℃之间，硝酸也会出现气化反应以及分解反应，损失消耗大量的氮成分。在生产硝胺的过程中，需要保持常压条件下，使用40%～45%左右的硝酸浓度。如果使硝酸浓度过高的话，将可能导致大量的氮出现损失，也会腐蚀设备。在三胺尾气中存在许多二氧化碳，所以会发生这样两种化学反应：
NH3+CO2+H2O=NH4HCO3
NH4HCO3+HNO3=NH4NO3+H2O+CO2
在反应过程中，为了全部排出硝胺溶液中含有的NH4HCO3，并且把三聚氰胺中含有的氨气全部吸收出来，需要添加适量的稀硝酸来进行中和反应，并且严格控制硝胺溶液的pH值，一般需要把pH值维持在4.0～6.0之间。
在稀硝酸中和反应时，会生产许多水蒸气，这些水蒸气又被称作为中和二次蒸汽，中和二次蒸汽和三聚氰胺尾气中多余的二氧化碳气体都被称作为废气，这些废气中含有许多硝胺、硝酸以及氨。一般来看，在微酸性的条件下进行硝胺溶液制备，这样才能有效降低氨氮损耗。
3三聚氰胺联产尿素技术应用中存在的问题以及解决策略
3.1二吸塔气相带液
一吸塔中发生中和反应时，会出现许多蒸汽，这些蒸汽和没有进行反应的二氧化碳残留其它排出到大气中之后，将会严重污染大气环境。因此，必须改进二吸塔设备，才能解决这一问题。具体而言，需要把二吸塔中原来的四段填料放掉，然后把填料段中的构件完全拆除，通过安装高效除沫器，来对二吸塔进行气液分离，把二吸塔中的硝胺液全部分离出来，并且重新送回到一吸塔中，这样就能够把分离气体完全放空。
3.2处理二氧化碳和水蒸气残余气体
在三聚氰胺尾气与硝酸进行中和反应的过程中，生产了许多二氧化碳和水蒸气，这些气体如果直接排出到大气环境下，其中夹带的氨气以及硝胺液非常不利于大气环境安全、卫生。为了有效解决这种问题，必须把中和气体在中和洗涤塔中进行循环之后，然后利用中和水冷器和中和水冷分离器来进行分离冷凝，然后把这些残余气体进行回收利用，其余分离的二氧化碳能够进行放空，或者用来进行食品加工。
3.3控制pH值
在中和反应的过程中，pH值非常难以控制，只有严格控制pH值，才能确保产品质量得到保障。一般情况下，需要在pH值为4.0～6.0的微酸条件下进行生产，这样才能防止碳酸氢铵生成，而且能够避免管道堵塞问题。然而在实际情况下，生产反应中三胺尾气的稳定性比较低，很难控制pH值。为了有效解决这种问题，需要安装pH值在线检测液，然后利用手工定时测定，并且在中和液槽以及稀硝胺槽上安装气氨管线，以此来微量调节pH值。
结束语：
综上所述，在三聚氰胺尾气联产尿素技术的工艺生产中，需要严格处理二吸塔气相带液、二氧化碳和水蒸气残余气体，并且对pH值进行严格控制，选择应用合适的装置，才能降低损耗，提高生产质量。
参考文献：
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[4]李战学 刘亚龙 翟玉鹏.三聚氰胺尾气联产碳铵与多孔硝铵的效益对比[J].氮肥技术，2011（12）
论文作者:谷雨,曹鑫,李少军
论文发表刊物:《防护工程》2018年第8期
论文发表时间:2018/8/30
标签：尾气论文; 硝酸论文; 氰胺论文; 溶液论文; 氨气论文; 水蒸气论文; 尿素论文; 《防护工程》2018年第8期论文;