一种生产三聚氰胺的工艺流程制造技术

一种高压法生产高纯度熔融三聚氰胺的工艺流程，用塔式反应器处理熔融粗三聚氰胺，形成液相不返混，氨气自下而上逐层鼓泡穿过塔板与自上而下逐层塔板运动的熔融粗三聚氰胺形成逆流接触，不断汽提出溶解和生成的二氧化碳，最终在器底得到高纯度的熔融三聚氰胺，器顶排出的含有少量二氧化碳的氨气注入到反应器中，全部或部分地替代反应器注氨。洗涤塔，反应器和塔式反应器按照上中下高低布置，靠位差实现设备间气液相的流动。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种生产三聚氰胺的工艺流程，特别是涉及一种以尿素为原料，在高温高压条件下，用氨处理粗三聚氰胺的高压法生产三聚氰胺的工艺流程。
技术介绍
我们知道，在高温高压条件下，即使没有催化剂的存在，尿素也能分解转化为三聚氰胺，并副产氨气和二氧化碳，反应方程式如下 (尿素)(三聚氰胺)(氨气) (二氧化碳)该反应为强吸热反应，反应热约为3320kJ/kg三聚氰胺。反应产物中，除目的产品三聚氰胺和副产的氨气和二氧化碳外，还伴随一些杂质，这些杂质主要是一些未反应物(如尿素)、反应中间产物(如缩二脲、脲基三聚氰胺、三聚氰酸二酰胺、三聚氰酸一酰胺等)和三聚氰胺脱氨基生成的缩聚物(如密白胺、密勒胺等)。传统的工业化高压法生产三聚氰胺的工艺流程通常是在温度为380-400℃，压力为8.0-15.0Mpa左右的操作条件下，在带内加热盘管的釜式反应器内尿素发生化学反应，生成熔融的粗三聚氰胺，同时副产主要成分是氨气和二氧化碳气体的反应尾气。为使反应顺利地进行，通常情况下人们在反应器的底部注入新鲜的氨气。反应后生成的熔融粗三聚氰胺一般纯度在89-94％(不包括溶解在其中的氨气和二氧化碳，以下均同)左右，被送入淬冷器用氨水淬冷成固体粗三聚氰胺，再将固体粗三聚氰胺在精制处理工序，通过溶解、结晶、过滤、干燥等过程处理，最终得到高纯度的固体三聚氰胺。反应过程中生成的反应尾气在洗涤塔中与反应原料熔融尿素逆流接触，反应尾气中携带的少量三聚氰胺被洗涤下来，与熔融尿素一起进入反应器，洗涤后的尾气送入尿素装置再一次合成尿素。传统的高压法生产三聚氰胺工艺的最大缺点是，反应得到的粗三聚氰胺需要经过繁杂的精制工序的提纯才能最终得到高纯度的产品，这种精制过程一方面由于设备多，设备材质要求高，因而投资高；另一方面粗三聚氰胺中的杂质需要被除去，而除去杂质的过程也必然要损失一部分三聚氰胺，这就使得整个工艺过程的收率比较低；与此同时，精制过程还伴有废气废水废渣的排出，对环境造成污染；这样的精制工序毫无疑问要大大增加生产过程的能耗。早在1963年，美国专利US.pat 3116294提出一种用氨气处理粗三聚氰胺的高压法生产三聚氰胺的方法，将在10-15.0Mpa的压力，340-400℃的温度下反应生成的熔融的粗三聚氰胺与反应生成的氨气和二氧化碳分离，再通过氨气在熔融粗三聚氰胺中的鼓泡，汽提出溶解在其中的二氧化碳。经过这样的氨处理过程，不但粗三聚氰胺中的未反应物，反应中间产物可以进一步反应生成三聚氰胺，粗三聚氰胺中脱氨基反应生成的缩聚物也会转化为三聚氰胺，最终得到较高纯度的熔融三聚氰胺。这种方法省去了高压法中繁杂的精制处理工序，直接将原料几乎全部转化成了目的产品，其意义是显而易见的。该专利虽然公开了这种方法，但未提供具体的工业化实施方案。近年来人们围绕用氨气或液氨处理高压法得到的熔融粗三聚氰胺并最终获得高纯度三聚氰胺的工艺方法提出了多种实施方案，但由于高压法三聚氰胺生产工艺自身的特点，这些方案都不同程度地存在一些缺点。Eurotecnica Development & Licensing S.r.l在US.pat 6252074中提出，在釜式反应器出口分出反应尾气后的熔融粗三聚氰胺中注入新鲜的氨，让这种混合了氨的熔融粗三聚氰胺经过一个管式反应器，以不返混的流动方式在管式反应器内完成氨处理的反应过程，之后再气液分离，得到高纯度的熔融三聚氰胺。如果有必要，还可以将由前述过程得到的熔融三聚氰胺升压后再混以新鲜的氨，再经过一个管式反应器反应，分出气相后，可以得到更高纯度的熔融三聚氰胺。这一方法的缺点一是在管式反应器内进行的氨处理过程中，虽然反应过程基本实现了不返混，但反应过程中生成的二氧化碳不能被及时排出，这会影响最终得到产品的纯度；二是管式反应器会产生较大的压降，而压力的降低不但会增加整个工艺过程产生的尾气的利用难度，还会促进生成的三聚氰胺的脱氨基反应；三是高温高压条件下设置熔融三聚氰胺升压泵，无疑会增加过程的难度。Wo0021940提出了用一种特殊的汽提塔对熔融粗三聚氰胺进行氨处理的工艺和设备，该汽提塔由多段填料和带孔的隔板组成，熔融粗三聚氰胺在塔内作为连续相由上至下运动，由塔底注入的新鲜氨作为分散相在塔内鼓泡，汽提出熔融粗三聚氰胺中的二氧化碳，最终得到较高纯度的熔融三聚氰胺。很显然，这种汽提塔难以很好地解决液相返混的问题。本专利技术人在中国专利申请号CN 02107268.X和CN 02150003.7中分别提出了采用一种包括尾气洗涤、反应和氨处理三个工序合为一体的塔式反应器生产三聚氰胺的工艺方法和流程，以及一种高持液率塔板，这种方法和设备能够有效地脱除溶解在粗三聚氰胺中的二氧化碳，为将粗三聚氰胺中的杂质转化为三聚氰胺提供良好条件，使整个过程大为简化，并有效地为整个反应过程提供所需的热量。但与现有其它技术一样，都存在一个氨气利用不合理的问题。在用氨处理粗三聚氰胺的高压法生产三聚氰胺工艺中，氨气的消耗主要有两部分，一是向反应器底部注入氨气，二是用氨气处理熔融粗三聚氰胺。向反应器注入氨气的主要作用是有利于提高反应过程生成的粗三聚氰胺的纯度，使反应器内流态更合理，同时还可有效地防止反应器入口形成的固体物阻塞，因此，在一定的范围内，注氨量越大，对反应过程越有利，通常反应器的注氨量在0.2-1.0kg氨/kg尿素；而对于氨处理粗三聚氰胺的过程来说，注氨的目的是脱除溶解在熔融粗三聚氰胺中的二氧化碳，注氨量越大，二氧化碳脱除得越彻底，氨浓度越高，越有利于杂质的转化，进而越有利于提高最终的产品质量，通常氨处理过程的总注氨量在0.1-1.0kg氨/kg尿素。尽管注入氨气的大部分都进入洗涤后的尾气，可以在尿素合成装置得到回收和再利用，但是过多氨气的注入仍会对整个过程产生一些不利的影响。对于接收尾气的尿素合成装置来说，合成过程的理想氨碳比(氨气与二氧化碳的摩尔比)是3-5，氨碳比过大，将增大尿素合成过程的设备，降低生产效率和增加运行成本；而对于三聚氰胺装置来说，不论是反应过程的注氨还是氨处理过程的注氨，使用后都携带一定量的三聚氰胺，都需要经过尾气洗涤过程的洗涤，注氨量越大，尾气洗涤过程的设备越大，同时加热注入的氨气所需的热量也越大。如果处理粗三聚氰胺的过程的操作压力比反应器的操作压力低得多，两部分气体合进尾气洗涤塔时尾气洗涤塔的操作压力将比反应尾气单独进尾气洗涤塔时尾气洗涤塔的操作压力要低，因此氨处理的尾气与反应尾气合起来后，出装置尾气的压力必然降低，这样不但造成能量的损失，也会降低尿素合成过程的合成效率。总体上讲，目前已公开的用氨处理粗三聚氰胺的高压法生产三聚氰胺工艺，在整个工艺过程的简捷合理，用氨处理粗三聚氰胺过程的简单有效和整个工艺过程氨气的合理使用方面都程度不同地存在着不足。专利技术目的 本专利技术的一个目的是提出一种氨处理熔融粗三聚氰胺的工艺流程。本专利技术的另一个目的是提出一种合理利用氨气，有效降低总注氨量的工艺流程。本专利技术还有一个目的是提出一种简单可行的高压法生产高纯度熔融三聚氰胺的工艺流程。
技术实现思路
本专利技术提出的氨处理熔融粗三聚氰胺的工艺过程是将在反应器内已经完成大部分转化反应得到的熔融粗三聚氰胺在塔式反应器内进行氨处理，通过熔融粗三聚氰胺在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高压法生产高纯度熔融三聚氰胺的工艺流程，其特征在于：由尾气洗涤工序，反应工序和氨处理工序构成，其中：１）洗涤工序原料熔融尿素在尾气洗涤塔内将反应尾气中携带的三聚氰胺洗涤下来，洗涤后反应尾气送至尿素合成装置，洗涤了三聚氰胺后的 熔融尿素进入反应工序的反应器；２）反应工序在温度为３８０－４００℃，压力为８．０－１５．０Ｍｐａ的操作条件下，原料熔融尿素在反应器内反应生成熔融粗三聚氰胺、氨气和二氧化碳，熔融粗三聚氰胺至氨处理工序，反应生成的氨气和二氧化碳与从 反应器底部注入的高浓度氨气及携带的少量三聚氰胺作为反应尾气至洗涤工序；３）氨处理工序熔融粗三聚氰胺在塔式反应器内自上而下逐层塔板运动，形成液相不返混反应，并在此过程中与从塔式反应器底部注入的新鲜氨气自下而上逐层鼓泡穿过塔板形成逆 流接触，其中溶解和反应生成的二氧化碳不断地被汽提出来，最终在塔底的高氨气浓度环境下得到高纯度的熔融三聚氰胺。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张国瑞，
申请(专利权)人：张国瑞，
类型：发明
国别省市：97[中国|宁波]