用于清洁热交换表面、特别是用于制备三聚氰胺的反应器中的热交换表面的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于清洁热交换表面、特别是用于通过脲的热解而制备三聚氰胺的反应器的管束的方法，其包括使用硝酸水溶液进行的热交换表面的洗涤步骤。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于清洁热交换表面、特别是用于通过脲的热解而制备三聚氰胺的反应器的管束的方法。本专利技术落入用于制备三聚氰胺的工业过程的
内。特别地，本专利技术涉及一种用于清洁热交换表面如用于通过脲的热解而制备三聚氰胺的反应器的管束的改进方法。
技术介绍
根据总反应(1)，通过脲的热解而制备脲是已知的6NH2C0NH2— (CN) 3 (NH2) 3+6NH3+3C02(1)脲三聚氰胺如已知的那样，反应在高于360°C的温度下进行，因为它是高度放热的，因此它必须被连续供热。如上为用于实施在高压下脲的热解的过程以及用于在低压下进行脲的热解的那些过程的常见条件。关于三聚氰胺的各种过程和特性的技术细节可在文献中获得；因此不进一步提及，因为这是本领域技术人员的基本知识。然而，应指出在低压和高压下的两种过程中，基本因素是连续供热至反应器，以保持产物和反应物的温度，避免它们的固化，并确保/供应反应本身所需的热量。体系可提供的热量可总结在如下简化式(2)中:Q = KxSx ΔΤ (2)其中Q为传递的热量K为热交换系数S为热交换表面Δ T为加热装置与反应物料之间的温差。这允许如下观察:-在恒定潜能(例如100%)下，待供应的热量Q必须保持恒定；-系数K取决于各种因素(包括制备交换表面的材料)，并根据表面条件而改变；-当表面清洁时，K为最大，并随着表面污垢的增加而减小；-表面S为存在于反应器中的用于热交换的有用表面。它为反应器的构造结构特性，不可改变且因此为恒定的；-温差△T为可变的，但由于反应物物料的温度必须保持恒定，因此它仅可通过增加加热装置的温度而改变。因此，两个参数K和Δ T为可变的，而S为固定参数；因此清楚的是，由于Q的值必须保持恒定以保持制备恒定，因此系数K的减小仅可通过ΔΤ的增加来补偿。也应考虑所述值△ Τ仅可增加到加热装置可操作的最大温度或系统的设计温度。为了清晰，提供用于制备三聚氰胺的反应器的一个例子，其设想广泛用于此类设备中的加热装置，更具体地设想加热炉，所述加热炉使用钠和钾的亚硝酸盐和硝酸盐的混合物(通常称为熔盐)作为热载体方式。考虑到熔盐和通常用于构造设备的材料的特性，所述设备通常设计为能够在约460 °C的最大操作温度下连续操作。以此方式，可使用通常可得自市场的构造材料，避免熔盐的过快分解(这需要更换熔盐)。由于反应物物料的温度因此必须保持在高于360°C、优选高于370°C、更优选高于380°C的值下，并且已知熔盐冷却产生热，因此可推断出可达到的最大ΔΤ由反应物物料的平均温度和反应器入口处的熔盐的温度与反应器出口处的熔盐的温度之间的平均温度之间的差值给出，因此:ΔΤ = (Ti+Tu)/2 - Tm (3)其中 Δ T为熔盐与反应物物料之间的温差；Ti为在反应器入口处的熔盐的温度(至多等于460°C );Tu为在反应器出口处的熔盐的温度；Tm为反应物料的平均温度。根据如上分析可确定，一旦已达到对应于Ti的熔盐的最大操作温度，并因此一旦达到最大ΔΤ以防止反应物物料冷却，则必须清洁热交换表面或必须降低潜能，由此消耗更少的热。因此，显然用于制备三聚氰胺的反应器的热交换表面的清洁阶段在三聚氰胺制备过程中是特别重要的。实际上，反应器的热交换表面的清洁可仅在反应器未操作时进行:对于实施全面清洁操作所需的时间，将明显导致三聚氰胺产量的总损失。影响热交换表面的清洁操作频率的基本因素为清洁本身的效率、在交换表面上的清洁效果，和导致所述交换表面的污垢的产物的量(即结垢产物的量):-清洁效率:显然清洁效率越高，则两个连续清洁操作之间的时间跨度越大；-表面上的清洁效果:一旦交换表面已被清洁，所述交换表面不应被腐蚀，也不应被侵蚀，因为粗糙度的存在有利于结垢产物的粘附；-结垢产物的量:结垢产物的量和类型为供应原料的设备的特性，即它们取决于原料的性质，指的是所用原料的纯度。因此，无论热交换表面可为何形式(例如管束、盘管等)，该表面的清洁必须考虑覆盖表面且必须被去除的结垢材料的类型以及制备表面本身的材料，该表面本身不应被清洁操作机械或腐蚀而损坏。就此而言，在从反应器去除的结垢的样品上进行的分析揭示了结垢材料的性质:更具体地，覆盖热交换表面的材料由约40重量％的衍生自润滑油的裂解产物或存在于原料中的其它有机产物、30重量％的氮化产物，和剩余30重量％的通过粘附至所述结垢的三聚氰胺的高温停留而产生的三聚氰胺的降解产物组成。关于构造材料，用于构造用于制备三聚氰胺的反应器的材料通常为具有高镍含量的材料，例如各种类型Hastelloy。因此，必须牢记在需要去除上述结垢而不损坏使用具有高Ni含量的材料制得的(更具体地，由C276、C22、A59型Hastelloy、Incone 1 625制得的)管的情况下进行用于清洁热交换表面的方法。因此，已知的用于清洁热交换表面、特别是用于通过脲的热解而制备三聚氰胺的反应器的管束的方法为机械法、化学法或超声法。然而，这些方法未产生特别令人满意的结果:特别地，这些方法中的一些不提供就清洁效率而言足够的结果，因此需要对反应器进行高频率清洁操作，从而导致如已经提到的三聚氰胺制备的中断，其它提供关于保护热交换表面的完整性而言不可接受的结果。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服具有现有技术特征的之前所述的缺点。实际上，已出乎意料地发现一种热交换表面的清洁方法，所述方法同时允许降低清洁操作的频率、实施极其有效的清洁、保持经受所述清洁过程的热交换表面完全完整，和热交换表面在所述清洁之后不被腐蚀或侵蚀。因此，本专利技术的一个目的涉及一种用于清洁热交换表面、特别是用于通过脲的热解而制备三聚氰胺的反应器的管束的方法，其包括使用硝酸水溶液进行的热交换表面的洗涤步骤。热交换表面的洗涤步骤优选使用浓度为10至50% (w/w)、优选为15至35%、甚至更优选等于20% (w/w)的硝酸水溶液进行。浓度等于20%的硝酸意指20% (w/w)的ΗΝ03的水溶液。同样适用于对于ΗΝ0 3所表示的其它浓度值。 还可将缓蚀剂添加至硝酸水溶液中。洗涤步骤在55°C至85°C的温度下、优选在60°C至65°C的温度下进行。洗涤步骤进行2至24小时、优选3至14小时。特别地，利用ΗΝ03的高浓度值(30至50% w/w)，酸洗步骤在60°C至65°C的温度下进行，以避免与产生特征为红色的二氧化氮蒸气的相关的大气污染现象。本专利技术用于清洁热交换表面的方法的第一实施方案包括优选在搅拌下在等于60°C的温度下使用50% (w/w)硝酸水溶液的约3小时的热交换表面的洗涤步骤。本专利技术清洁方法包括任选在搅拌的存在下、优选在搅拌下在等于70°C的温度下使用20% (w/w)硝酸水溶液的12小时的热交换表面的洗涤步骤。对于使用50% w/w的硝酸(其已使结垢完全脱离)，该解决方法还具有另外的优点:使用稀酸操作实际上更安全且经济上更便利。本专利技术的另一目的涉及使用硝酸、优选使用硝酸水溶液用于洗涤用于制备三聚氰胺的设备中的热交换表面。通常通过吹空气和/或氮气而获得搅拌。所述洗涤步骤之后为使用机械装置(例如优选高压水射流)去除存在于由此被处理的热交换表面上的结垢的处理步骤。实际上，在使用硝酸的洗涤步骤结束时，管仍然被薄的黑层覆盖，使用水射流去除所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于清洁热交换表面、特别是用于通过脲的热解而制备三聚氰胺的反应器的管束的方法，其包括使用硝酸水溶液进行的热交换表面的洗涤步骤。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：R·圣图奇，
申请(专利权)人：欧洲技术设于伊特根的三聚氰氨卢森堡分支机构，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH