專利名稱：常壓全氨催化循環(huán)一步法生產(chǎn)三聚氰胺的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種三聚氰胺的制取方法，更準(zhǔn)確地說本發(fā)明涉及常壓全氨催化循環(huán)一步法生產(chǎn)三聚氰胺的方法。屬于化學(xué)工藝技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
國內(nèi)使用三聚氰胺常壓全氨催化循環(huán)法的生產(chǎn)企業(yè)比較多，企業(yè)數(shù)量要占整個生產(chǎn)三聚氰胺的企業(yè)約80％左右，在這些企業(yè)中，產(chǎn)能小到單套裝置1000噸/年，大到多套裝置18000噸/年(單套最大產(chǎn)能為5000噸/年)。該類型企業(yè)100％地沿續(xù)2步法生產(chǎn)工藝，而且這類型的企業(yè)雖然占三聚氰胺生產(chǎn)企業(yè)總數(shù)的80％以上，產(chǎn)能卻只占三聚氰胺總產(chǎn)能40％左右。二步法生產(chǎn)三聚氰胺的缺陷是(一)產(chǎn)品純度偏低，達(dá)不到優(yōu)級品，即達(dá)到99.8％的純度比較困難；(二)產(chǎn)品結(jié)晶顆粒大，用戶使用時反應(yīng)慢如甲溶(即三聚氰胺在甲醛中的溶解度)速度慢，只能提高溫度來加快甲溶，因此不受用戶歡迎；(三)是產(chǎn)品經(jīng)重結(jié)晶出來PH值偏低，用戶要求的PH值一般是8.2-8.6，但重結(jié)晶出來的PH一般都在7.8-8.2，因此對PH值要求高的行業(yè)無法使用；(四)是產(chǎn)品損失大、消耗高，以2步法最好水平來算的話，尿素消耗要在3.3噸以上才可能獲得1噸三聚氰胺成品，比一步法(一步法消耗在3.1噸尿素/噸產(chǎn)品)多消耗0.15-0.25噸尿素/噸產(chǎn)品，也就是一步法獲取產(chǎn)品1噸，2步法最多只能獲取0.95噸產(chǎn)品，導(dǎo)致成本偏高。究其原因主要是1、產(chǎn)品組分切割不合理，一步法收集產(chǎn)品范圍是195℃-320℃，而2步法是150℃-360℃；2、產(chǎn)品不能連續(xù)出料，結(jié)晶析出的產(chǎn)品要在結(jié)晶器中受200度以上高溫7天時間，這時部分產(chǎn)品已經(jīng)脫氨，生成其它物質(zhì)如一酰胺、二酰胺類副產(chǎn)物，使產(chǎn)品純度大幅下降。
BASF一步法生產(chǎn)工藝簡述是從液尿洗滌塔洗完以后的氣體在140℃左右，然后送到結(jié)晶器與A、B熱氣過濾器出來的高溫氣體混合，使三聚氰胺氣體降到220℃以下，再進(jìn)入旋風(fēng)分離器分出三聚氰胺產(chǎn)品，分離后的氣體再經(jīng)風(fēng)機(jī)升壓送入洗滌塔形成一個循環(huán)。產(chǎn)品經(jīng)出料口送往料倉。
洗塔出來的氣體另一路去載氣壓縮機(jī)升壓后，經(jīng)載氣預(yù)熱器進(jìn)入反應(yīng)器，反應(yīng)器出來的氣體經(jīng)熱氣冷卻器降溫到325℃(正負(fù)5度)，進(jìn)入熱氣過濾器，過濾后氣體再進(jìn)入結(jié)晶器，與冷氣混合形成另一個循環(huán)。該方法投資成本大，帶液尿霧滴，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有常壓全氨催化循環(huán)法存在缺陷，提出一種新的常壓全氨催化循環(huán)一步法生產(chǎn)三聚氰胺的方法。
本發(fā)明是采取以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的一種常壓全氨催化循環(huán)一步法生產(chǎn)三聚氰胺的方法，它包括下列步驟(1)從反應(yīng)器出來的氣體經(jīng)高效調(diào)溫器將溫度降到320-330度；在這個溫度范圍時三聚氰胺還沒有結(jié)晶，而高溫產(chǎn)物已經(jīng)結(jié)晶；(2)經(jīng)步驟(1)降溫后的氣體經(jīng)外過濾除去雜質(zhì)后的凈化氣進(jìn)入旋風(fēng)結(jié)晶器；(3)進(jìn)入旋風(fēng)結(jié)晶器的氣體經(jīng)旋風(fēng)調(diào)溫器將溫度調(diào)節(jié)到出口溫度旋風(fēng)結(jié)晶器(1)為275-280度、旋風(fēng)結(jié)晶器(2)為235-240度、旋風(fēng)結(jié)晶器(3)為195-200度；經(jīng)旋風(fēng)結(jié)晶器(4)和(5)的出口溫度為150度。
前述常壓全氨催化循環(huán)一步法生產(chǎn)三聚氰胺的方法，經(jīng)旋風(fēng)結(jié)晶器(4)和旋風(fēng)結(jié)晶器(5)出來的氣體經(jīng)噴淋罐進(jìn)入洗塔(1---5)將二氧化碳洗凈；氣體經(jīng)水冷和氨冷脫水，經(jīng)脫水后的氨氣進(jìn)入載氣壓縮機(jī)又進(jìn)入循環(huán)；母液即碳化氨水送往綜合利用裝置。
本發(fā)明是經(jīng)過發(fā)明人多年來的研究和摸索，同時分別在山東、安徽、南京、天津等廠家實(shí)際取樣檢測，在出料時將最后出料的產(chǎn)品，也就是停車出料到幾小時的產(chǎn)品進(jìn)行檢測，結(jié)果含量要比中間和最前面出料的產(chǎn)品純度高出3-4個百分點(diǎn)，達(dá)到98.5％-99％，這一總結(jié)和發(fā)現(xiàn)證實(shí)了產(chǎn)品進(jìn)入結(jié)晶器后應(yīng)盡快地給其降溫，脫離高溫狀態(tài)，以保住已達(dá)到產(chǎn)品純度，為使這一發(fā)現(xiàn)得到進(jìn)一步證實(shí)，就對常壓氨碳混合氣催化循環(huán)法一次出成品進(jìn)行總結(jié)，該方法是20世紀(jì)80年代以來，南京、山東引進(jìn)的德國BASF(巴斯夫)生產(chǎn)工藝。但由于該裝置投資大，是國內(nèi)同類裝置投資1-1.5倍，同時還存在產(chǎn)品中液體霧滴無法分清這一個嚴(yán)重缺陷。結(jié)果更進(jìn)一步證實(shí)BASF工藝要求進(jìn)過濾器溫度325℃-330℃，出過濾器溫度為315℃-320℃，結(jié)晶器與冷氣混合在旋風(fēng)捕集器，氣相出口溫度為195℃-210℃，采取連續(xù)出料，在此條件下出來的產(chǎn)品含量均在99.8％以上。而本發(fā)明在1#、2#、3#旋風(fēng)結(jié)晶器分離出來的產(chǎn)品為成品三聚氰胺，其含量達(dá)到99.8％以上，4#、5#旋風(fēng)結(jié)晶器分離出來的三聚氰胺副產(chǎn)物重返反應(yīng)器。既減少了投資成本，又提高了產(chǎn)品純度。


圖1是三聚氰胺傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝流程裝置示意圖其中熔鹽加熱爐(1)、熔鹽槽(2)、熔鹽泵(3)、廢熱鍋爐(4)、煙囟(5)、加料罐(6)、反應(yīng)器(7)、熔鹽載氣預(yù)熱器(8)、蒸汽載氣預(yù)熱器(9)、氨氣貯罐(10)、載氣壓縮機(jī)(11)、外過濾(12)、捕集器(13-1至5)、吸收塔地罐(14-1至5)、吸收塔(15-1至5)、排液泵(16)、吸收塔母液循環(huán)泵(17-1至7)、尾氣水冷器(19)、尾氣氨冷器(20)、氣液分離器(21)、噴淋器(22)和粗制品料倉(23)；圖2是三聚氰胺常壓氨碳混合氣循環(huán)一步法生產(chǎn)工藝流程裝置圖(引進(jìn)BASF)其中熱氣冷卻A、B(24)、導(dǎo)生冷凝器(25)、中壓汽包(26)、A、B熱氣過濾器(27)、結(jié)晶器(28)、A、B旋風(fēng)分離器(29)、過濾器出灰攪拌(30)、結(jié)晶器出料攪拌(31)、A、B旋風(fēng)分離器出料攪拌(32)、出料螺旋(33)、冷氣風(fēng)機(jī)(34)、液尿洗滌塔(35)、霧沫分離器(36)、霧沫分離高效旋風(fēng)(37)、液尿冷卻器(38)、低壓蒸氣冷凝器(39)、液尿泵(40)和成品料倉(41)。
圖3是本發(fā)明三聚氰胺生產(chǎn)工藝流程裝置圖其中高效調(diào)溫器(42)、旋風(fēng)式結(jié)晶器(43---1至5)、出料風(fēng)機(jī)(44---1至4)、出料攪拌和螺旋出料(45---1至5)、吸氨塔地罐(46)、旋風(fēng)除塵器(47)、出料尾氣吸氨塔(48)、出料尾氣吸氨母液泵(49)和旋風(fēng)結(jié)晶器調(diào)溫器(50)；圖4是老式捕集器示意圖；其中氣體入口(51)、冷卻結(jié)晶區(qū)(52)、沉降區(qū)(53)、出料快開門(54)、清理手孔(55)和氣體出口(56)；圖5是本發(fā)明的旋風(fēng)結(jié)晶器其中旋風(fēng)結(jié)晶區(qū)(57)、出料攪拌(58)、出料攪拌減速機(jī)(59)、連續(xù)出料螺旋(60)、料封配重閥(61)、旋風(fēng)調(diào)溫器氣體入口(62)、旋風(fēng)調(diào)溫器氣體出口(63)和成品風(fēng)送料口(64)。
圖6是本發(fā)明三聚氰胺生產(chǎn)工藝流程方框示意圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1如圖3--6所示本發(fā)明的常壓全氨催化循環(huán)一步法生產(chǎn)三聚氰胺的方法，其出成品重點(diǎn)由以下3個部位組成。
1、老式捕集器(結(jié)晶器)與旋風(fēng)結(jié)晶器的比較A、老式捕集器效率低，而且調(diào)溫系統(tǒng)全憑自然降溫；B、新的捕集器也就是旋風(fēng)結(jié)晶器，是靠高效的調(diào)溫器(42)將旋風(fēng)結(jié)晶器(43)調(diào)整到工藝規(guī)定的溫度條件。
2、發(fā)明之一是把傳統(tǒng)隔板式捕集器改為旋風(fēng)式捕集器或者叫旋風(fēng)式結(jié)晶器(43)將已達(dá)到結(jié)晶三聚氰胺的微小顆粒，通過旋風(fēng)式的離心作用迫使它進(jìn)入下降到擴(kuò)大了的沉降區(qū)，此沉降區(qū)由于容積擴(kuò)大了一倍，使氣體流動的速度慢了許多，有充分的沉降成長時間，從而落入產(chǎn)品區(qū)。
3、發(fā)明之二是對溫度的調(diào)節(jié)，即圖3中的旋風(fēng)結(jié)晶器調(diào)溫器(50)老工藝的捕集器全憑自然溫度進(jìn)行冷卻，無法掌握和控制，產(chǎn)品分布主要是在捕集器(13-1到3)，捕集器(13-4到5)約占不足20％，其中尤以捕集器(13-1到2)居多，要占55％左右。本發(fā)明是根據(jù)三聚氰胺捕集溫度的控制，也就是外過濾器出來的含三聚氰胺的載氣315℃-320℃到降為195℃，正常反應(yīng)的情況下，此段結(jié)晶出來的產(chǎn)品全部為優(yōu)級品，將旋風(fēng)式結(jié)晶器的上部，加上風(fēng)冷調(diào)溫裝置。為提高傳熱效率，故選用板翅形式，這時就可以根據(jù)風(fēng)速和風(fēng)量來調(diào)節(jié)旋風(fēng)結(jié)晶的溫度，結(jié)晶器的降溫要求，旋風(fēng)式結(jié)晶器(43--1)進(jìn)口為320℃，出口應(yīng)降為275℃-280℃，旋風(fēng)式結(jié)晶器(43--2)進(jìn)口275℃-280℃度，出口應(yīng)降為235℃---240℃，旋風(fēng)式結(jié)晶器(43--3)進(jìn)口為235℃-240℃，出口應(yīng)降為195℃-200℃，旋風(fēng)式結(jié)晶器(43-4和5)出來的料收集后返回反應(yīng)器，具體調(diào)節(jié)手段為風(fēng)機(jī)送經(jīng)預(yù)熱到100℃---130℃的冷風(fēng)進(jìn)入旋風(fēng)式結(jié)晶器(43--5)，再轉(zhuǎn)入旋風(fēng)式結(jié)晶器(43--4)，旋風(fēng)式結(jié)晶器(43--4)空氣溫度在120℃-140℃左右經(jīng)過風(fēng)機(jī)增壓進(jìn)入旋風(fēng)式結(jié)晶器(43--3)，同時根據(jù)實(shí)際溫度由進(jìn)風(fēng)量來調(diào)節(jié)，然后經(jīng)增壓后進(jìn)入旋風(fēng)式結(jié)晶器(43--2)，再經(jīng)增壓后進(jìn)入旋風(fēng)式結(jié)晶器(43--1)，旋風(fēng)式結(jié)晶器(43--1)熱空氣出口有一風(fēng)機(jī)送往前面再次換熱后，送去熔鹽加熱爐，既解決工藝難題又大幅節(jié)約了能源，預(yù)計總帶進(jìn)熔鹽加熱爐的熱量大約在200萬千卡左右，每一臺旋風(fēng)式結(jié)晶器空氣入口均有風(fēng)量調(diào)節(jié)器，用以調(diào)節(jié)旋風(fēng)后結(jié)晶器的溫度。由于板翅式換熱形式比普通換熱器的效率要高20倍左右，所以風(fēng)量的調(diào)節(jié)為非常有效的措施，同時為防止旋風(fēng)式結(jié)晶器器璧結(jié)晶而影響開工周期，在每臺旋風(fēng)式結(jié)晶器的旋風(fēng)段和沉降結(jié)晶段，各布置2臺輕度定時震動器，使結(jié)在壁上的料經(jīng)振動而落入料倉。
4、發(fā)明之三是圖3中的出料系統(tǒng)即圖3中的出料攪拌和螺旋出料(45---1到5)和出料風(fēng)機(jī)(44---1到4)(1)中間出料攪料和螺旋出料，轉(zhuǎn)速很慢，每分鐘4圈左右，按理論計算每圈出料3kg左右(44-1到3平均值)，同時均衡出料。(2)料封配重閥(圖5中的61)在出料口安裝的一只可以進(jìn)行配重調(diào)節(jié)的料封配重閥，目的是旋風(fēng)式結(jié)晶器仍然正壓，為防止載氣外泄，需要按排一定量的料封，使其只出料不出氣。(3)出料攪拌和螺旋出料由出料控制伐出來，脫離系統(tǒng)的料用螺旋連續(xù)輸送進(jìn)入風(fēng)送管路。(4)出料風(fēng)機(jī)的風(fēng)(空氣)必須是凈化過濾以后而不能夾帶任何外來顆粒雜質(zhì)以免污染產(chǎn)品，用風(fēng)送到三聚氰胺接受料倉，空氣經(jīng)旋風(fēng)除塵后，再經(jīng)凈氨塔將氨吸收后放空。
上述實(shí)施例不以任何形式限定本發(fā)明，凡采取等同替換或等效變換的形式所獲得的技術(shù)方案均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種常壓全氨催化循環(huán)一步法生產(chǎn)三聚氰胺的方法，它包括下列步驟(1)從反應(yīng)器出來的氣體經(jīng)高效調(diào)溫器將溫度降到320-330度；(2)經(jīng)降溫后的氣體經(jīng)外過濾除去雜質(zhì)后的凈化氣進(jìn)入旋風(fēng)式結(jié)晶器；(3)進(jìn)入旋風(fēng)式結(jié)晶器的氣體經(jīng)旋風(fēng)調(diào)溫器將溫度調(diào)節(jié)到出口溫度旋風(fēng)式結(jié)晶器(10-1)為275-280度、旋風(fēng)式結(jié)晶器(10-2)為235-240度、旋風(fēng)式結(jié)晶器(10-3)為195 200度；經(jīng)旋風(fēng)式結(jié)晶器(10-4)和旋風(fēng)式結(jié)晶器(10-5)后為150度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的常壓全氨催化循環(huán)一步法生產(chǎn)三聚氰胺的方法，經(jīng)旋風(fēng)式結(jié)晶器(10-4)和旋風(fēng)式結(jié)晶器(10-5)出來的氣體經(jīng)噴淋罐進(jìn)入洗塔(14---1至5)將二氧化碳洗凈；氣體經(jīng)水冷和氨冷脫水，經(jīng)脫水后的氨氣進(jìn)入載氣壓縮機(jī)又進(jìn)入循環(huán)；母液即碳化氨水送入綜合利用裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種常壓全氨催化循環(huán)一步法生產(chǎn)三聚氰胺的方法，它包括下列步驟(1)從反應(yīng)器出來的氣體經(jīng)高效調(diào)溫器將溫度降到320－330度；(2)經(jīng)降溫后的氣體經(jīng)外過濾除去雜質(zhì)后的凈化氣進(jìn)入旋風(fēng)式結(jié)晶器；(3)進(jìn)入旋風(fēng)式結(jié)晶器的氣體經(jīng)旋風(fēng)調(diào)溫器將溫度調(diào)節(jié)到出口溫度旋風(fēng)式結(jié)晶器(10－1)為275－280度、旋風(fēng)式結(jié)晶器(10－2)為235－240度、旋風(fēng)式結(jié)晶器(10－3)為195－200度；經(jīng)旋風(fēng)式結(jié)晶器(10－4)和旋風(fēng)式結(jié)晶器(10－5)后為150度。本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)投資成本大、污染嚴(yán)重、產(chǎn)品純度低的缺點(diǎn)，為三聚氰胺工業(yè)提供了一種全新的方法。
文檔編號C07D251/60GK1634897SQ200410065708
公開日2005年7月6日 申請日期2004年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月12日
發(fā)明者王祿宏 申請人:王祿宏