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第三章工艺过程的物化原理1、引言早在1834年，德国化学家利比格（Liebig）就在硫酸铵的加热生成物中，发现了三聚氰胺，单人们解决在三聚氰胺工业生产中的技术问题花了较长时间。世界上，用尿素作原料工业化生产三聚氰胺始于1962年。距今已经老了四十年的历程，大致形成了高压液相合成法和低压气相合成法两种生产流派。高压法以日本的新日产工艺和意大利的蒙特艾迪逊工艺为代表，反应压力8.0~10.0Mpa，反应温度380~400℃，不需触媒。具有单套设备生产能力大、副产尾气易回收生产尿素等优点，但同时也有设备腐蚀严重、投资大等缺点。低压法以荷兰国营矿业公司（DSM）工艺和德国巴斯夫公司（BASF）工艺为代表。反应压力小于0.7Mpa，反应温度380~400℃，需触媒。低压法具有介质腐蚀性小，投资省等优点，但也有介质易结疤堵塞工艺管线和设备等技术难点，三十多年来，高压法和低压法以各自的技术特点不断地竞争，但从经济角度看，低压法略占优势。与大多数别的化工原料生产相比，人们对三聚氰胺工业生产的理论和技术研究还不够生入和广泛。大多数生产厂是在凭经验操作和管理生产过程，对生产中出现的各种现象和问题不能恰当的解释和处理，导致装置故障频繁，效率不高。为此，生产技术人员掌握一些三聚氰胺生产工艺过程的物化原理知识是十分必要的。第四章工艺过程的无话原理1、尿素工艺气体的处理参见“管道及仪表流程图-尿素熔融工段；尿素洗涤工段，工艺气压缩工段。”本系统的工艺目的：⑴获取满足工艺需要的尿素⑵回收反应物⑶获取结晶冷气及反应器载气颗粒尿素经人工加入受料槽（F101）内，经波纹挡边带式机（L104）及带式输送机（L105）送入尿素熔融槽（C101）内。颗粒尿素被（C101）内的蒸汽加热而融化成液态后进入尿素洗涤塔（E201）塔釜内。为降低蒸汽消耗和加快颗利尿素的熔化速度，夜尿循环泵（J101a、b）将液尿洗涤塔（E201）内135-140℃的高温尿素送入尿素熔融槽（C101）内，熔融尿素在熔融尿素槽（C101）、尿素循环泵（J101）和液尿洗涤塔（E201）三台设备之间循环。熔融尿素槽（C101）的液位由（LIA101）显示并报警。熔融尿素槽（C101）的温度由（TICA101）调节进入（C101）蒸汽量来控制在133-138℃之间。熔融尿素槽（C101）中尿素受热分解出的NH3和CO2由应风机（J103）引入吸收柱（E101）内，用脱盐水吸收成碳化氨水送至氨水处理系统。吸收柱内的喷淋液由吸收柱循环泵（J102）打循环。液位由也为调节器（LICA102）调节（LV102）阀开度来控制。吸收所需水由流量调节器（FICA101）控制来自总管的脱盐水量。熔融尿素从熔融尿素槽（C101）底部经遥控阀（HV101）和溢流管靠位差流入液尿洗涤塔（E201）内。液尿洗涤塔（E201）顶部和下部外壁上设有蒸汽加热管，供装置开停车时使用；顶部有刮刀，用以清除操作过程中负载壁上的物质；中下部有内冷器；内冷器以下，有气液出口，与四个气液分离器（L201A/B/C/D）相连，气液在此分离后，气体从中心管流出进入（PG203）,液体进入（E201）下部；下部有液位计（LIA/201）。尿素洗涤塔（E201）内温度为135-140℃的熔融尿素由液尿泵（J201A/B）打出后，经液尿冷却器（C201）冷却至127-135℃后再循环进入液尿洗涤塔（E201）上部的喷嘴喷入塔内，少部分被送入流化床反应器（D401）反应生产三聚氰胺。来自冷气风机（J302）的工艺气体（230-240℃）送入尿素洗涤塔（E201）上部与中上部经16个尿素喷嘴喷入的液尿并流而下，气液充分密切混合，完成传热传质，经液尿洗涤塔后，工艺气体中的未反应尿素、异氰胺和三聚氰胺被熔融尿素洗涤下来，并混入尿素之中得以回收利用，工艺其它温度降至135-140℃而液尿的温度则上升至135-140℃。工艺气体和液尿流经尿素洗涤塔（E201）内的内冷器时，将一部分热量传给内冷器管间的谁，使水汽化，生产的蒸汽进入空气冷却器B（c203）后，被冷凝成水，靠位差流回内冷器内。通过调节PIC203b空气冷却器B（c203）风扇装束来控制尿素洗涤塔（E201）内液尿的温度（TIA/202b）在135-140℃。液尿冷却器（C201）的水汽化生产的蒸汽流入空气冷却器A（c202），冷凝后靠位差流回（C201）.液尿冷却器（c201）出口液尿的温度由TIA、204显示并报警。可以通过调节PIC203a空气冷却器A（C202）风扇角度来控制C201内谁的蒸发温度，进而控制液尿的温度（TIA/204）在127-135℃。正常工况下，两台液尿泵（J201A/B）开一台，备用一台。循环至液尿洗涤塔（E201）内的液尿流量由流量计FIA/201显示并报警，正常流量500~550m³/h，流量大小通过调整液尿泵（j201a/b）出口阀开度进行调节。汇入总管PG203的工艺气体，大约含70%的NH3和30%（V）CO2的气体被分配成三部分，分别作结晶器冷气、反应器载气和尾气。尾气流量由PICA/202前馈-反馈压力调节回路自动控制在10Kpa。结晶冷气流量根据结晶器出气温度TIA/705a，b调节HV/701a，b的遥控阀开度甲乙控制。反应器载气经过载气除沫器（F301）除去液沫后进入载气压缩机（j301）。载气经载气压缩机（j301）加压后大部分送往流化床反应器；少部分经防踹振管（pg202）送往尿液洗涤塔（E201）上部。去反应器的载气流量则由HV、301的阀门开度或防踹振控制阀FV/110开度控制；或通过液力耦合器调节J301的转速来控制载气流量。系统运行过程中，为防止工艺气体的泄漏，冷气风机（J302）和载气压缩机（j301）的轴封处要用0.4-0.6Mpa的氮气（或二氧化碳气）来密封。盖密封气需先分别经过密封气加热器（C301）和轴封气加热器（C302），用202MPA的蒸汽加热150℃以上后，再经过密封气过滤器（FL301）和轴封气过滤器（FL302）过滤和压力调节后，分别送往载气压缩机（j301）和冷气风机（J302）的轴封处。系统启动过程中，为防止液尿凝固，液尿管线及设备均设有蒸汽伴热系统。必要的地方还要安装吹扫三阀组。系统长时间停车时，那是洗涤塔（E201）内的液尿放入液尿贮罐（F201），开保温蒸汽，维持其温度在125~130℃，并入氨气，减少缩二脲的生产。并用冲洗水泵（J1201A/B）将冷凝水储罐（F1201）中的水送入E201；开J201，使水在E201、C201、L201之间循环，将设备和管道冲洗干净。然后，要将E201中的冲洗水用泵（J201）送往工厂的污水处理装置。2三聚氰胺的生成（参见“管道及仪表流程图”的反应工段部分）本系统的工艺目的：将尿素转化为三聚氰胺，并尽可能获得较高的三聚氰胺收率。来自载气压缩机（J301）的载气（压力0.10~0.15Mpa，温度230~250℃），先进载气预热器（C401）被熔盐加热至380~410℃。载气压缩机（J301）的出口载气的压力决定于整个载气循环回路系统阻力，一般地若用新切换的热气过滤器（FL601A/B）时，则载气压缩机（J301）出口压力较低，之后随着热气过滤器（FL601A/B）滤管外滤饼加厚，阻力增大，载气压缩机（J301）出口压力随之逐渐增大。从底部气体分布进入反应器（D401）。D401内装90~100吨触媒。载气经D401气体分布器均匀吹入触媒料层，使其处于流化状态。由于触媒颗粒在反应器（d401）内的激烈翻动和返混，使得反应器（D401）内熔盐加热管于触媒颗粒及气体之间传热迅速，加热关内熔盐的热量很快传到管外的流体中，并使整个触媒床层温度趋于一致，以保证尿素转化为三聚氰胺吸热反应的需要。液尿泵（J201A/B）将温度135~140℃的熔融尿素经4个尿素喷嘴送入反应器（D401），流量通过FICQ/401显示调节和累积。为了让尿素进入反应器（D401）内能迅速升温并进行反应，采用140~150℃的氨气将尿素雾化。另外，载尿素喷嘴内加入气氨，也可以控制尿素的聚合，防止喷嘴堵塞。反应器（D401）工装有8支喷嘴，安装在反应器（D401）同一截面上。一般使用4支投料，另外4支备用。为保证投入反应器内的尿素尽可能均匀分布，投料与备用喷嘴应交叉选用。每支喷嘴的投料量可以适当通过其本身的阀芯调节。各喷嘴配有独立的雾化氨气管线，雾化氨气流量和温度均设有显示仪表，用于指导操作。每支喷嘴的雾化氨气流量一般控制在15~25Nm3/h。雾化氨用量过小起不到应有的作用，用量过大则增加氨消耗。喷嘴投料量、雾化气量、阀芯开的、尿素压力与尿素雾化效果的关系可以在反应器（D401）内或外用水在空气通过模拟试验确定。并应做好相关试验记录，用于指导生产。尿素喷嘴的尿素进口总关系UL204上配有“三阀组”（整齐吹扫借口），供装置开停车时吹洗管线及喷嘴使用。喷入反应器（D401）内的尿素，被390℃左右的载气和触媒迅速分散和加热，分解成异氰酸和氨，异氰酸载触媒的作用下，生产三聚氰胺和其他生产物。反应器（D401）载气自上而下流过触媒浓相段，并携出反应生成的各种物质，形成反应生成气（热气）。反应生成气会夹带少量触媒细小颗粒进入反应器（D401）上部的内旋风分离器，载离心力的作用下，完成气固分离。大部分颗粒自旋风料腿再返回触媒浓相段，气体和少量细粉则从旋风顶部流出反应器（D401）。反应器（D401）内共4组二级旋风分离器，第一级旋风的收尘量大，第二级旋风收尘量相对较少，且颗粒更细，第一级旋风采用带双锥堵头的瞎聊腿，第二级旋风采用带溢阀的下料腿。反应器（D401）内，尿素反应生成三聚氰胺所需的大量热量，由浸没载触媒床层内的熔盐加热管内的熔盐提供。反应器（D401）内共设2组加热管束，共366m2换热面积。为了强化气固接触，提高传热及传质效率，获得更好的反应收率，在触媒浓相段上不安设有一组特殊的流化床内构件。为了便于观察和分析反应器（D401）内的运行状况，在反应器（D401）上安设了14个温度测点，3个压差测点，4个压力测点，4个触媒取样点。反应器（D401）内，触媒浓相段高度及存量可以根据相关压差值（入PDI402，PDI403）估算出来。正常生产过程中，触媒可通过触媒加料罐（F402）补加，不合格产品及含有杂质的尿素也可由此返回反应器（D401）内得以精制和回收。反应器（D401）内反应温度（TIA/404）可以通过各组熔盐加热管进口阀门或进盐稳定（TIC/904）进行调节。一般控制在390±5℃。3反应生成气的冷却和除尘本工艺步骤的目的：出去反应生成气中的高沸点杂质及其他固体杂质。本系统由热气冷却器（C501A/B）、热气旋风（L601A/B）、过滤器（FL601A/B）、道生冷您器（C502）、汽水分离器（F502）、反吹气储罐（F601）、保温加热器（C901）、循环风机（J601）等设备及其相关管线组成。3.1反应生成气的冷却及过滤（参见“管道及仪表流程图”的“热气冷却工段”和“热气除尘工段”。）从反应器（D401）顶部出来的反应生成气中主要含有NH3、CO2、三聚氰胺、异氰酸、三聚氰胺脱氨物（即告沸点副产物）和触媒微粒等。温度约380℃~390℃，压力则决定于后系统的阻力，一般在0.03~0.08Mpa。由于三聚氰胺的脱氨物会影响三聚氰胺-甲醛树脂质量，必须出去。为此，来自反应器（D401）的生成气需要先进入热气热气冷却器（C501A/B）进行冷却。热气热气冷却器（C501）是一个壳程带蒸发空间的列管式固定管板换热器，换热面积约为280m2。管程走反应生成气，壳程是饱和道生油。生产中，管程高速流动的反应生成气与管外的饱和道生液换热，反应生成气被冷却至32030℃，其中的三聚氰胺脱氨物结晶析出，并随气流一道进入热气旋风（L601A/B）。热气旋风是一个带保温夹套的旋风分离器。含三聚氰胺脱氨物固体颗粒和触媒细粉的反应生成气从上部进入L601，一部分固体颗粒被分离下来（主要是三聚氰胺脱氨物和触媒细粉），