周耀勇(奎屯錦疆化工有限公司,新疆奎屯833200)
三聚氰胺的生產(chǎn)技術(shù)和應(yīng)用前景分析
周耀勇(奎屯錦疆化工有限公司,新疆奎屯833200)
三聚氰胺作為一種化工原料在我國(guó)各個(gè)行業(yè)應(yīng)用十分廣泛,例如在加工木材方面、電氣、涂料、紡織等等方面,三聚氰胺也是一種比較重要的尿素后加工產(chǎn)品。除此之外,三聚氰胺也可以作為減水劑、阻燃劑等等,三聚氰胺的用途是非常大的。本文就針對(duì)三聚氰胺的生產(chǎn)技術(shù)和應(yīng)用前景作了分析和研究。
三聚氰胺生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用前景
一般將三聚氰胺的生產(chǎn)技術(shù)通常情況下都是按照原料來(lái)進(jìn)行分類,其中主要分為尿素法和雙氰胺法。用尿素作原料工業(yè)化生產(chǎn)三聚氰胺始于1962年,距今已經(jīng)歷了四十多年的歷程,大致形成了高壓液相法和低壓氣相催化法兩大生產(chǎn)流派。尿素經(jīng)過(guò)加熱分解之后就產(chǎn)生了三聚氰胺,但是必須要求在一定的壓力和溫度的情況進(jìn)行。一般來(lái)講6mol尿素能夠產(chǎn)生1mol的三聚氰胺同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生6mlol氨和3mol二氧化碳。其化學(xué)公式為:6CO(NH2)2→C3N6H6+6NH3+3CO2?,F(xiàn)目前主要對(duì)以尿素為原料的生產(chǎn)方法的研究最為廣泛,按照工藝進(jìn)行分類主要濕法、干法、半干法。按照工藝路線可以分為:高壓法、常壓法和低壓法。
1.1高壓法
這種方法獲取三聚氰胺主要是通過(guò)液相反應(yīng),要求的溫度在380°~460°,這種方法的特點(diǎn)一是通過(guò)與液相進(jìn)行反應(yīng),使得結(jié)晶不容易堵塞,但是一旦經(jīng)過(guò)高溫,其腐蝕性就逐漸增大,要求的設(shè)備和材料的標(biāo)準(zhǔn)就比較高,并且控制起來(lái)也有一定的難度,一旦采用這種方法獲取三聚氰胺就會(huì)增加成本投入;二是,在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中不需要借助催化劑的作用,所以就不會(huì)存在中毒或者污染環(huán)境的情況了。三是,花費(fèi)的時(shí)間比較短,產(chǎn)品質(zhì)量較好。四是,因?yàn)椴僮饕?guī)模較大、壓力也比較高,所以運(yùn)行起來(lái)成本和消耗都比較低。五是,因?yàn)槲矚獾膲毫Ρ容^高,這樣更加方便與尿素聯(lián)產(chǎn)。
1.2低壓法
這種方法與高壓法有點(diǎn)相似,都是屬于液相反應(yīng),要求的溫度在380°~400°。目前我國(guó)國(guó)內(nèi)比較常見(jiàn)的生產(chǎn)三聚氰胺的技術(shù)就是低壓法,在此重點(diǎn)介紹下低壓法。相比較于其他的方法,這種方法比較節(jié)約成本,其中能源消耗相較于高壓法也比較低,大型三聚氰胺生產(chǎn)的低壓設(shè)備的應(yīng)用標(biāo)志著我國(guó)采用低壓法技術(shù)的成熟。從本質(zhì)上來(lái)講,低壓法與常壓法的生產(chǎn)工藝沒(méi)有太大的差異,
低壓法的特點(diǎn)是:1.技術(shù)起步較早,發(fā)展較成熟,但是因?yàn)檫@種工藝技術(shù)比較復(fù)雜,花費(fèi)的時(shí)間比較久。2.因?yàn)榈蛪汗に囈M(jìn)行液相反應(yīng),所以會(huì)對(duì)設(shè)備造成腐蝕,并且要求的材料標(biāo)準(zhǔn)也比較高。3.在操作過(guò)程中難度較大并且物料容易堵塞,運(yùn)行周期短,需定期清理設(shè)備及管道,檢修頻繁、檢修費(fèi)用高。4.成品質(zhì)量的穩(wěn)定性相較于高壓法略有欠缺。5.低壓法產(chǎn)生的尾氣相較于高壓法難于吸收,目前國(guó)內(nèi)采用的尾氣吸收方法主要有氨氮分離、與碳銨聯(lián)產(chǎn)、與尿素聯(lián)產(chǎn)。若與水溶液全循環(huán)法尿素裝置聯(lián)產(chǎn)需將尾氣加壓,加壓設(shè)備建議選用離心式的壓縮機(jī),但需定期清理葉輪,若選用往復(fù)式壓縮機(jī)因尾氣易結(jié)晶導(dǎo)致設(shè)備的故障率非常高。若與二氧化碳?xì)馓岱蛩匮b置聯(lián)產(chǎn)需增加新的中、低壓吸收設(shè)備,并對(duì)原有工藝路徑進(jìn)行部分改動(dòng)。而且必須控制好吸收液的水含量防止尿素汽提塔因水含量高而超溫。
經(jīng)過(guò)不斷探究和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),低壓法裝置生產(chǎn)能力也在逐步擴(kuò)大,但要想提高裝置的產(chǎn)量還有很多難題需要解決,首要問(wèn)題是解決裝置的運(yùn)行周期問(wèn)題。目前影響運(yùn)行周期的主要因素有尿洗塔的換熱問(wèn)題、熱氣過(guò)濾器的阻力問(wèn)題、管道設(shè)備結(jié)晶以及結(jié)晶器下料管堵塞問(wèn)題、出料系統(tǒng)問(wèn)題。1、尿洗塔內(nèi)部換熱管因直接與尿液及未結(jié)晶完全的三胺接觸。一是換熱界面會(huì)形成結(jié)垢影響換熱進(jìn)而導(dǎo)致出尿洗塔的工藝氣溫度降不下來(lái),最終導(dǎo)致結(jié)晶器溫度高,而結(jié)晶器溫度高了后更多的三胺無(wú)法冷卻結(jié)晶,三胺氣體進(jìn)入尿洗塔,形成惡性循環(huán)。二是尿液從尿洗塔沖刷下來(lái),對(duì)換熱管的沖刷嚴(yán)重,易導(dǎo)致?lián)Q熱管漏,建議采用水箱式換熱管,便于抽出檢修,每層換熱管應(yīng)加設(shè)分析取樣點(diǎn),最上部換熱管應(yīng)加設(shè)護(hù)板減小沖刷。2、熱過(guò)因采用濾布過(guò)濾,存在使用周期問(wèn)題,如何使熱過(guò)使用周期加長(zhǎng)成了制約生產(chǎn)周期的關(guān)鍵因素。在生產(chǎn)控制上要減少副產(chǎn)物,控制好倒吹時(shí)間、倒吹壓力以及倒吹頻次。工藝上可增加熱過(guò)的過(guò)濾面積,采用硬度高的高鋁催化劑,減少催化劑的粉化,減少進(jìn)入熱過(guò)的固體物料。3、針對(duì)結(jié)晶器下料管堵塞的問(wèn)題,首先結(jié)晶器下料管保溫效果要好,可采用夾套保溫;其次結(jié)晶器與捕積器管線設(shè)計(jì)上應(yīng)盡可能短、斜度大;再次針對(duì)結(jié)晶器積料問(wèn)題可在結(jié)晶器下部增加震打器或攪拌器。另外針對(duì)后期結(jié)晶器溫度高的問(wèn)題,可考慮在冷氣風(fēng)機(jī)出口增加換熱器。
綜上所述,現(xiàn)目前各個(gè)行業(yè)都需要三聚氰胺產(chǎn)品,所以進(jìn)一步推動(dòng)了三聚氰胺生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展。隨著越來(lái)越多的企業(yè)研究三聚氰胺生產(chǎn)技術(shù),從一方面擴(kuò)大了三聚氰胺生產(chǎn)技術(shù)的研究范圍和規(guī)模。其中低壓法雖存在一些問(wèn)題,但是經(jīng)過(guò)改良之后,低壓法也逐漸走上了正軌。
[1]王會(huì)串.三聚氰胺的生產(chǎn)技術(shù)和應(yīng)用前景[J].精細(xì)與專用化學(xué)品,2007,15(11):33~36.
[2]張杰.三聚氰胺的生產(chǎn)技術(shù)和市場(chǎng)分析[J].化工中間體,2011,08(5):20~24.
[3]張毅.三聚氰胺的生產(chǎn)技術(shù)及發(fā)展前景[J].湖北化工,1999,16(6):4~5.
[4]汪子昌,孫繼坤,劉立國(guó)等.低壓法大型三聚氰胺生產(chǎn)技術(shù)概況及節(jié)能環(huán)保工藝改進(jìn)思路探討[J].化肥工業(yè),2012,39(5):4~7.