李少军 张德坤 谷雨
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摘要：三聚氰胺由于其性能优良、用途广泛，越来越受人们的青睐，我国目前在三聚氰胺生产技术上拥有独有的技术种类，并且是世界上三聚氰胺生产种类最多的国家。本文中，对三聚氰胺尿素法生产技术进行分析，并在此基础上，对改良三聚氰胺生产技术与尿素联产的工艺技术进行了论述。
关键词：三聚氰胺生产技术；改良低压法；尾气联产尿素
前言
作为一种化工原料，三聚氰胺在木材加工、涂料、纺织等众多领域得到了普遍应用，另外，还可以作为减水剂、阻燃剂等，其用途广泛。近年来，国际三聚氰胺市场发展十分迅速，尤其是产能加速明显。我国三聚氰胺生产起步晚，但是发展速度非常快，目前我国三聚氰胺生产量占世界实际产量的64%，生产厂家占全球的72%。本文对三聚氰胺生产技术以及为其联产尿素工艺进行简要概述。
1三聚氰胺生产过程
目前，有两种原料线的应用在国内外工业生产，即双氰胺、尿素法。尿素法由于原料价格低、规模小、产量高，是未来发展的趋势。双氰胺方法昂贵，难以实现连续生产。尿素工艺三聚氰胺生产过程主要分为三个过程。
三聚氰胺在一定温度和压力下被转化为三聚氰胺，同时释放NH3和CO2。
反应过程：熔融尿素在一定温度和压力下被转化为三聚氰胺，同时释放NH3和CO2。
6CO（NH2）2──→（NH2CN）3＋3CO2+6NH3
反应分两步：①尿素首先转化为尿氰酸和氨。
6CO（NH2）2──→6HNCO+6NH3
Q=-800kcal/kg尿素（3347.3kJ/kg）
②6个分子的三聚氰酸聚合成1个三聚氰胺分子，同时释放出3个CO2分子。
6HNCO──→（NH2CN）3+3CO2
Q=1100kcal/kg三聚氰胺（4602.5kJ/kg）
同时伴有副反应，如生成密勒胺等：
（NH2CN）3──→C6H6N10+2NH3
根据操作压力，可分为高压法和低压法两种。对高压力方法的操作压力一般为8达到15.0MPa，反应不需要催化剂。低压法操作压力通常是从大气压力到1.0MPa，并需要催化剂的反应。
急冷过程：反应后，产物可用水、母液或气体冷却，防止产物在高温下水解，减少三聚氰酸和氰尿酸二酰胺反应副产物的生成。
尾气回收：三胺反应生成的NH3和CO2必须回收利用。废气回收技术受到国内外的重视。它是三胺生产过程的重要组成部分。
2改良低压法三聚氰胺生产技术
根据多年的生产经验，某公司结合先进技术开发了具有自身特点的三聚氰胺生产技术，并列举了工艺流程，如图1。
图1三聚氰胺生产流程框图
载气压缩机的载气被加热到400℃，然后进入反应器。在反应器中，借助预热的反应气体，使催化剂保持流化。温度保持在350～400℃，尿素和氨水由两相喷嘴雾化进入反应器。在反应器中，尿素被转化为三聚氰胺，产生氨和二氧化碳。总反应是吸热反应。安装在流化床中的换热器提供熔盐传热所需的热量。反应结束后，气体在反应器旋风分离器分离，并夹带的颗粒从反应器中分离出来，离开反应器进入冷却器，由退化的液体冷却，冷却到320摄氏度，冷凝和分离副产物和副产物，通过热气体过滤器的气相卷粉。气体进入结晶器后，与尿素洗涤塔的冷空气充分混合，达到一定的温度。三胺结晶从气相，和三聚氰胺的纯度大于99.8%，然后分离由旋风分离器和空气流输送到成品储存及包装部分。气体由风机加压进入液尿洗涤塔。
原料尿素由蒸汽加热，从管内熔化到液体尿液储存罐，然后部分液体尿液通过尿液泵送到尿素洗涤塔。液体尿液充分暴露在洗涤塔的尾气中，排出尾气中的尿素和三胺粉尘。尿液从洗涤塔自动回流到尿液贮液罐中。尿液的另一部分被泵送到流化床反应器中产生三胺。
从尿素洗涤塔排出的一部分进入载气压缩机升压至0.25MPa（绝）后，它被发送到三胺制备部分尾气的另一部分去三胺结晶，尾气进入尾气压缩机，升压到0.23MPa（绝），并送至尾气处理工段。
其技术特点如下：
一次产出三聚氰胺精品不需再精制，大大降低了三聚氰胺生产成本，减少了环境污染。（2）在液尿洗涤塔上采用柱状旋风分离技术，气液分离效果好，解决了气相中带液问题。原来技术在1.2x104t/a三聚氰胺装置上使用9个旋风分离器，分离效果也不理想。本技术在1.5x104t/a三聚氰胺装置上仅用4个，设备造价低、流程简单、操作方便、分离效果好。（3）合理的热回收过程中，副产不同位能的蒸汽，，如道生系统副产2.1mPa蒸汽，可用于设备管道的伴热；熔盐体系副产0.45mPa蒸汽也可用于热在生产过程中的低温系统的伴热，也可外部供应。（4）所有的设备都是国产的，投资减少。（5）劳动强度小，所需定员数量少。采用连续生产、DCS控制，产品自动包装，除了产品包装需要现场的操作人员在中央控制室操作，现场只有一部分检验人员。（6）在探索和优化生产年，管道设备在生产三聚氰胺过程中堵塞问题已经解决，并且生产过程比较顺利，热气过滤器过滤网使用周期不断延长。（7）产品的质量为优级品。
3联产尿素技术的工艺
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。
结语：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。本文在改良低压三聚氰胺生产技术基础上，实现尾气联产尿素，为三聚氰胺生产的技术进步、节能降耗创出了一条新路。使三聚氰胺的生产技术达到国内外先进水平，达到了预期的目标。
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论文作者:李少军,张德坤,谷雨
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：氰胺论文; 尿素论文; 尾气论文; 生产技术论文; 尿液论文; 溶液论文; 水蒸气论文; 《防护工程》2018年第8期论文;