三聚氰胺课件

一、三聚氰胺简介1、三聚氰胺性质三聚氰胺(英文名Melamine)，是一种三嗪类含氮杂环有机化合物，重要的有机化工原料。简称三胺，又叫2，4，6一三氨基一1，3，5一三嗪、1，3，5一三嗪一2，4，6一三胺、2，4，6一三氨基脲、蜜胺、三聚氰酰胺.分子式C3N6H6或C3N3(NH2)3，分子量126.12。比重：1.573（20℃）熔点：354℃，在常压下，与熔点附近能直接生华。在水中的溶解度温度（℃）19.931.949.864.171.583.594.599溶解度0.3210.591.0451.702.373.154.595.05（克/100克水）1.2化学性质三聚氰胺具有一个对称的三氮杂苯结构，它的主要化学反应来自氨基团，但在某些情况下，三氮杂苯的氮原子也可能起一些作用。A)热稳定性：三聚氰胺非常稳定，在200℃以上加热，可脱氨生成蜜伯胺、蜜勒胺、蜜弄。B)水解反应：在酸性条件下，长时间加热能水解生成酰胺，在用尿素合成过程中，当主反应条件不能满足或进反应器氨气中水分含量高时，也应生成酰胺类杂质。C）与酸的反应：由于三聚氰胺是一种弱碱，能与数种有机酸和无机酸反应，生成相应的三聚氰胺的盐。D）与醛类的反应：在所有的可能反应中，三聚氰胺与醛类的反应是最重要的。二.三聚氰胺用途三聚氰胺是一种有机化学中间产品,主要用于甲醛缩合,制成三聚氰胺-甲醛树脂,三聚氰胺树脂具有耐热、耐水耐老化,耐化学药剂,耐电弧,高光泽、高硬度等优良特性,是木材、塑料、颜料、造纸、纺织等工业的一种重要的化工原料。三聚氰胺的最终用途见下表:三聚氰胺甲醛树脂胶合板(49%)木材粘合剂(30%)表面涂层(9%)模具(6%)造纸和纺织业的处理(3%)轮胎粘合剂混凝土添加剂特殊化肥铁离子交换树脂皮鞣剂荧光颜料玻璃纤维阻燃剂97%3%3.1反应机理以尿素为原料生产三聚氰胺的反应机理目前没有统一的说法,但通常认为为以下两种反应历程:a尿素先生成异氰酸,异氰酸环化成三聚氰酸,三聚氰酸的羟基被氨基取代,生成三聚氰胺CO(NH2)2HOCN+NH33HOCNNH3+H2OCO(NH2)2+H2O2NH3+CO2三、三聚氰胺的生产方法b.尿素分解生成异氰酸和氨,异氰酸分解成氰酸氨和二氧化碳,氰酸氨环化生成三聚氰胺CO(NH2)2HOCN+NH32HOCNNH2CN+CO23NH2CN总反应方程式:6CO(NH2)2C3N6H6+6NH3+3CO2-Q净吸热:415Kcal/Kg尿素3.2.三聚氰胺转化的最佳反应条件：（1）温度:反应的效率主要有三聚合反应的平衡来决定,所有其它反应的转化似乎是完全.温度降低有利于放热的三聚合反应的平衡向右移动—即向生成三聚氰胺的方向移动.在选定的压力下要保持温度和露点之间有一定的安全系数，因此最低温度应在380℃以上。选择操作温度为390士5℃；提高温度不会提高收率，相反会:1)增加氨的分解，导致循环气中惰性气体排放量增加，2)增加反应器壁和内部构件的氮化腐蚀。（2）压力:选择0.4－0.6MPa，由平衡反应可知，提高压力反应效率会大大提高。但随着压力的提高三聚氰胺的露点也相应提高，这意味着要提高NH3/尿素比,或者说要增加动力消耗.根据经验选择反应压力为0.4-0.7MPa。（3）水份：在气相催化工艺中，三聚氰胺收率与进入反应器的液尿质量特别是含水量、含油量及甲醛含量有很大的关系。在三聚氰胺反应中，只要有水分，尿素会水解成氨和二氧化碳而不分解成中间产物异氰酸.CO(NH2)2+H2O=CO2+2NH3从反应式看出，每含1kg水便会水解掉3.3kg尿素，最终影响到三聚氰胺的收率，因此生产三聚氰胺的尿素含水量应尽量低。另外在有水的情况下三聚氰胺会水解生成三聚氰酸一酰胺，三聚氰酸二酰胺，三聚氰酸等，从以上可以清楚地看到，引入三聚氰胺反应器的水量应尽可能的少。含油量：含有各类油分的尿素进入高温无氧的三聚氰胺反应器内．油分会长期在催化剂内外表面上形成结焦和积炭．从而堵塞催化剂小孔，使催化剂比表面积下降，从而降低催化剂的活性，使得三聚氰胺的收率降低，所以应尽量减少油份进入反应器内。甲醛含量：含有甲醛的尿素进入反应器内合成三聚氰胺。在无氧的情况下，同样也会出现在催化剂内表面上形成积炭。减小催化剂的比表面积，使其活性大大降低，直接影响三聚氰胺收率。3.3.生产方法a.生产方法分类b、各种制取方法b.1用硫氰化钾和氯化铵共熔b.2用硫氰化铵加热到250℃b.3用双氰胺在氨气加热下聚合b.4用双氰胺和碳酸胍反应b.5有不含氧原子的氰化物制成氰胺，在聚合而得b.6尿素法c、各种生产工艺简述c.1高压法流程c.2低压法流程c.3、常压法流程目前，国内外三聚氰胺基本上由尿素缩聚合成生产，这一过程的实际收率一般在90％左右，其余原料则分解成NH3和CO2混合气体。当前，世界上具有代表性的三聚氰胺工艺主要有四种，它们分别是日本的日产法（NISSAN）、意大利的蒙特爱迪生（MONTEDISON）、荷兰的斯塔米卡邦法（DSM）和德国的巴斯夫法（BASF）。其中NISSAN法和MONTEDISON法属于高压法。高压法采用高温高压液相均相反应，生产设备体积小，但工艺条件苛刻，材质要求高，而且易得到副产物，产品需液氨熟化和精制，工艺流程长。DSM法和BASF法属于低压法，采用以Al2O3或硅铝胶作催化剂的流化床反应器。DSM法采用湿法捕集产品，BASF法采用干法捕集。干法捕集产品可避免三聚氰胺分解，减少设备腐蚀，并且所得产品不需精制。另外，低压法对设备材质的要求不高，一般选用碳钢或普通不锈钢。四.本装置工艺流程本项目整个生产过程由反应合成、成品制备、液尿洗涤及压缩、熔盐供热、包装、烟气除尘脱硫系统，辅助蒸汽伴热及冷凝水系统、尾气回收等。现分述如下：4.1反应合成工段液尿泵（三台，两开一备）将浓度为99.7%(重量)，温度约140℃的熔融尿素送入反应器的尿素喷咀。温度为约150℃的氨气将尿素雾化。为了将尿素均匀地分配到十二个喷咀，调整每个喷咀的开度一样,十二个喷嘴在同一平面上均匀分布，它们都是斜着装的，这样它们喷出的“雾状尿素”便不会互相干扰。为了检查反应器是否运行正常，在反应器上装有4套压力测定装置和二十对热电偶，这些仪表均是记录式的。这些仪表装在反应器不同的位置和不同的高度上.。载气在液尿洗涤塔洗涤净化，经气液分离器及载气分离器和载气缓冲罐后去载气风机，经升压后，载气的压力由0.3MPa被压缩到0.5－0.6MPa。载气风机系透平式两级压缩机，转速8159转/分，带有一套油冷却系统和电加热系统，以及辅助润滑油泵和防喘振装置。用液位开关和电加热器自动测量油位和油温，低温时电加热器自动启动，即可将油预热到需要的温度，油预热时，用辅助油泵打循环，以便整个油路均匀升温，油箱设计有排气口。对于每一台压缩机，都具有特定的性能曲线，而管网性能曲线往往也是一定的，因此，每台压缩机都有特定的工作范围，但是，为了尽量避免压缩机在运转过程中发生喘振，使压缩机有较宽的工况范围，本压缩机设计带有入口调节阀。当关小阀门时，阀门流体压力降低，这相当于压缩机转速n不变时，压缩机进口压力下降，相应地出口压力也降低，于是，进气节流后压缩机的出口压力降低。这样一来就可以扩大压缩机的操作范围。为了防止载气风机（C0102）发生喘振，毁坏机组，进口装有流量表，用它来控制压缩机出口上的防喘阵阀，在氨压机进口流量减少到某一值时，此阀会自动打开，从液尿洗涤塔进入压缩机的进口。从压缩机出来的载气，其压力为0.5－0.6MPa，温度约为188℃，然后进入反应器载气预热器E0201，用熔盐将其温度升高到约390℃。从反应器（R0201）底部分三支进入，通过气体分布器分布后，对催化剂进行流化并同时与熔盐盘管组换热，气体分布器为多管式分布器。反应器内装有组分为91%SiO2和8%Al2O3催化剂，催化剂静床高在11m-12m之间，尿素转化为三聚氰胺的反应在催化剂颗粒表面进行。催化剂加强了熔盐盘管与反应物之间的传热，催化剂的充分循环使固体颗粒能够同熔融尿素充分混合。为了把带出的催化剂降至最低，在反应器内，在气体出口管前设置了六组两个串联的旋风分离器。反应所需的热量由循环熔盐提供，熔盐从熔盐槽来，用熔盐泵经过熔盐炉加热后送入反应器内的熔盐盘管内，从反应器出来后，流经载气预热器和倒吹氨气加热器设备，分别加热载气和氨气后流回熔盐槽。三聚氰胺、氨和二氧化碳的气态混合物在反应器内上行，经破泡板后通过催化剂旋风分离器,在大约385℃温度下从分离器顶部排出。离开三聚氰胺反应器R的气体成分是：三聚氰胺（NCNH2）3氨NH3二氧化碳CO2密伯胺HNCO氨基氰该气体离开反应器去热气冷却器靠壳程的液体导生汽化将工艺气的温度由385℃左右降至320℃，工艺气中的三聚氰胺高温副产物由气体冷却为固体，然后去热气过滤器。被气化的道生气（温度约310℃，压力约0.3MPa）通过道生冷凝器冷凝成为液态道生，冷凝的道生液利用位差流回流到热气冷却器中循环使用；道生冷凝器管程加入脱盐水，管程的脱盐水吸收导生气的热量产生压力为2.20MPa的蒸汽进入蒸汽缓冲罐，脱盐水的液位和出口蒸汽压力分别通过调节阀自动控制。4.2成品制备工段从热气冷却器出来的约320℃左右工艺气先去热气旋风分离器分离部分固体（固体即催化剂细粉、三聚氰胺的高温副产物），分离后的固体排入一、二次副产品排渣罐；热气旋风分离器除尘后的气体进入热气过滤器（三台，两开一备），每台过滤器内有476根过滤管，通过过滤管束后把三聚氰胺的高温副产物和催化剂细粉过滤下来。为了延长热气过滤器的使用周期,将476根过滤管分为八组,进行反吹，每隔1－2小时左右用加热后的约320℃尾气对过滤管束分别依次倒吹一次，倒吹时间3－5秒，两台过滤器轮流反吹。过滤后的温度为320℃工艺气进入结晶器顶部，由结晶器顶部下行，从液尿洗涤系统来的140℃的冷气（主要含氨气、二氧化碳）从结晶器下部侧面通过16个喷头向上喷出与上部热气混合，使三聚氰胺气体降温凝华为三聚氰胺固体。为保证出结晶器的气体温度为210℃，在结晶器的冷气进口设有调节阀，调节进结晶器的冷气量。从结晶器出来的混合气体进入一级捕集器，分离出大部分三聚氰胺，通过一级捕集器底部的两个压力螺旋，排入成品缓冲罐和成品输送罐，从一级捕集器顶部出来的含有少量三聚氰胺的气体进入二级捕集器，分离出的三聚氰胺进入二次成品收集罐。成品经气力输送往西园区成品料仓输送，中间进行冷却，在包装仓库进行包装。4.3液尿洗涤压缩工段从二级捕集器（V10401A/B）来的约210℃的工艺气，通过冷气风机（C0101）加压到约0.33MPa后,从塔顶进入液尿洗涤塔（T0101），与来自液尿循环泵的温度约140℃左右、循环量约1100m3/h的循环液尿进行并流接触洗涤，液尿分两层从塔的上部和顶部进入，每层有九个液尿喷嘴，每个喷嘴的进口安装有阀门来调节进喷嘴的液尿量，使液尿均匀的喷入洗涤塔内，以净化工艺气，除去工艺气中未结晶下来的三胺及低温副产物，并使工艺气降温。从冷气风机来的循环气的热量通过液尿洗涤塔内筒体内壁的四组换热管换热,换热管内充满热水，在顶部汽包产生0.2MPa的蒸汽，210℃的工艺气和液尿从上至下依次经过塔内的四组换热管，对工艺气进行换热，使工艺气降温到140℃，在洗涤塔内洗涤后的工艺气和部分液尿进入气液分离器（V0102A/B/C/D/E/F）中以除去气体中夹带的液尿，经分离后的液尿利用位差流回液尿洗涤塔的塔釜；分离后的气体汇总到气液分离器下面的集气环管，从该集气环管上分出两路气体管，一路经冷气分离器（V0101）后又分为两路，一路去结晶器，另一路为尾气管线去尾气压缩机，从集气环管出来的另一路经载气分离器（V0103）和载气缓冲罐（V0104）后去载气风机（C0102）。循环气经过载气风机（C0102）升压后进入载气分气缸(V0105)，循环气在此分为两路：一路进入载气预热器(E0201)加热后进入反应器(R0201)作流化气，一路去液尿洗涤工段作载气压缩机（C0102）的防喘振回路.