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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

文檔作者：汪子昌，孫繼坤，劉立國文檔來源：山東華魯恒升化工股份有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年04月27日
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4 化肥工業(yè) 第39卷第5期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)思路探討汪子昌，孫繼坤，劉立國(山東華魯恒升化工股份有限公司 山東德州 253024)摘要 簡要介紹了國內(nèi)外三聚氰胺生產(chǎn)技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。結(jié)合實際情況，提出低壓法大型三聚氰胺生產(chǎn)裝置節(jié)能工藝改進(jìn)思路，并通過工藝計算對其合理性進(jìn)行驗證。計算結(jié)果表明：工藝改進(jìn)后，噸三聚氰胺節(jié)煤O．152 t，年碳減排量約10 878 t，節(jié)能減排效果較明顯。關(guān)鍵詞 三聚氰胺低壓法 改進(jìn)思路工藝計算General Situation of Low-Pressure Melamine Production Technologyon Large Scale and Inquiry into Thought on Improving Ener科ConserVation EnVironmental Protection TechnologyWang Zichang，Sun Jikun，Liu Liguo(Shandong Hualu—Hengshen Chemical Co．，Ltd． Shandong Dezhou 253024)Abstract A brief account is given of the present status and development trend of domestic andoverseas melamine production technology． In view of the actual situation，thought on improVing energyconservation technology is put forward for the large—scale low-pressure melamine production unit， andbased onprocess calculation its reasonableness is tested and Verified． The calculation results show thatafter process improvement O．152 t of coal is saved per ton of melamine，about 10 878 t of carbon aredecreased in discha增e ayear，and the results of energy saving and discharge reduction are remarkable．Keywords melamine low—pressure process thought on improVement process calculation1 三聚氰胺生產(chǎn)技術(shù)分析國內(nèi)外三聚氰胺的生產(chǎn)方法按原料分有雙氰胺法和尿素法；按工藝流程分有氣相淬冷法、液相淬冷法和干捕再精制法；按操作壓力分有高壓法、低壓法和常壓法。目前，國內(nèi)外三聚氰胺生產(chǎn)普遍采用以尿素為原料的工藝路線。我國以尿素為原料生產(chǎn)三聚氰胺的技術(shù)路線有多種，擁有專利技術(shù)和專有技術(shù)的公司也有多家。國內(nèi)各種三聚氰胺生產(chǎn)工藝技術(shù)綜合指標(biāo)比較見表l。從以上分析可知：三聚氰胺生產(chǎn)工藝技術(shù)的開發(fā)正向大型化、節(jié)能環(huán)保方向發(fā)展。各工藝技術(shù)各有優(yōu)缺點：高壓法工藝裝置運行平穩(wěn)、生產(chǎn)周期長、勞動強度低、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，但投資額較大、技術(shù)費用高、關(guān)鍵設(shè)備需要進(jìn)口、能耗及生產(chǎn)成本較高；常壓法工藝曾是國內(nèi)應(yīng)用廣泛的生產(chǎn)工藝，但單套裝置規(guī)模有限，在建設(shè)大型裝置時，由于設(shè)備龐大，在一定程度會受設(shè)備加工制造難度及運輸超限等限制；相比較而言，低壓法工藝單位投資較少，能耗和物耗較低，有成本優(yōu)勢，目前單套50 k∥a規(guī)模的裝置已基本達(dá)產(chǎn)，標(biāo)志著國內(nèi)大型低壓法三聚氰胺生產(chǎn)技術(shù)已基本成熟。近幾年國內(nèi)新建的大型三聚氰胺生產(chǎn)裝置主要采用低壓法工藝，其工藝流程示意如圖1所示。作者簡介：汪子昌(1977一)，男，畢業(yè)于黑龍江科技學(xué)院化學(xué)工程與工藝專業(yè)，目前在山東華魯恒升化工股份有限公司從事新產(chǎn)品開發(fā)等相關(guān)工作；wangzichan的688@163．com。萬方數(shù)據(jù)2012年10月 汪子昌等：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 5單套規(guī)模／(kt·a。)工藝成熟度裝置運行周期催化劑反應(yīng)溫度／℃反應(yīng)壓力／MPa工藝比較 暑需產(chǎn)品純度／％(質(zhì)量分?jǐn)?shù))產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性設(shè)備材質(zhì)設(shè)備國產(chǎn)化情況勞動強度新建裝置技術(shù)選擇jU成熟可長期運行無需催化劑3808．0多與尿素聯(lián)產(chǎn)加Na0H重結(jié)晶99．8穩(wěn)定大部分不銹鋼部分進(jìn)口較低很少采用IU成熟1～2個月硅膠為主390～4000．1聯(lián)產(chǎn)碳酸氫銨、硝酸銨、尿素等多種產(chǎn)品無需精制99．8一般部分不銹鋼全部國產(chǎn)化較高個別≥5U基本成熟2個月左右硅鋁膠390～400O．3～0．5聯(lián)產(chǎn)碳酸氫銨、硝酸銨等多種產(chǎn)品無需精制99．8一般部分不銹鋼全部國產(chǎn)化較高大多數(shù)注：成本不含稅，且以當(dāng)前原料價格為基礎(chǔ)計。工藝氣體{液尿洗滌耀．．．．．．．．．．．．．．．．!lL L1麗流化床反應(yīng){熱氣冷卻 工熱氣過濾 工結(jié)晶器 工分離器回鹽道生氣相===亍] 齜址I道生冷凝副產(chǎn)蒸汽fL—丁氣菘芬面再E墾氣掣l 焉庶載氣預(yù)熱器I I風(fēng)柳．]￡圖l 低壓法三聚氰胺工藝流程示意國內(nèi)低壓法工藝與常壓法工藝并沒有本質(zhì)上的區(qū)別。經(jīng)過幾年的不斷摸索，國內(nèi)低壓法技術(shù)已成功實現(xiàn)了單線裝置能力的大幅提升，裝置單位投資、物耗和能耗、成本等均有一定優(yōu)勢。但隨著裝置能力的放大，能量利用不盡合理的問題也逐漸暴露，主要體現(xiàn)在如下幾方面。(1)道生系統(tǒng)和熔鹽爐煙道氣副產(chǎn)1．2 MPa或2．2 MPa蒸汽6～8∥h，除部分在裝置內(nèi)部使用外，以外送為主。副產(chǎn)蒸汽的熱量來自燃料煤，與大型鍋爐相比，該蒸汽的能耗相對較高。因此，副產(chǎn)蒸汽若能夠在裝置充分利用、降低熔鹽爐的燃料煤消耗，將使低壓法工藝更為節(jié)能環(huán)保。(2)過濾器和結(jié)晶器的保溫氣多為二氧化碳或氮氣，這2種氣體的比熱相對較低，大多數(shù)企業(yè)采用煙道氣進(jìn)行熱回收。但煙道氣的比熱低，換熱效果差，換熱設(shè)備一次性投資相對較高。因此，低壓法生產(chǎn)裝置穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)、節(jié)能降耗是今后的努力方向。2 低壓法大型三聚氰胺裝置節(jié)能工藝改進(jìn)思路2．1 改進(jìn)思路針對現(xiàn)有裝置存在的問題，對流程作適當(dāng)調(diào)整，優(yōu)化能量利用手段，預(yù)期可達(dá)到較好的節(jié)能效果。主要的改進(jìn)措施：①載氣先后經(jīng)過載氣預(yù)熱器1、載氣預(yù)熱器2和載氣預(yù)熱器3后，溫度由190℃升高至400℃；②保溫氣加熱器采用熔鹽直接加熱。改進(jìn)后低壓法三聚氰胺工藝流程示意萬方數(shù)據(jù)6 化肥工業(yè) 第39卷第5期如圖2所示。圖2 改進(jìn)后低壓法三聚氰胺工藝流程示意2．2工藝計算本工藝以50 k∥a規(guī)模生產(chǎn)裝置為基礎(chǔ)，具體改進(jìn)措施為載氣先后經(jīng)過載氣預(yù)熱器1(與道生氣相換熱)、載氣預(yù)熱器2(與煙道氣換熱)、載氣預(yù)熱器3(與熔鹽換熱)，最終使載氣溫度從190℃升高至400℃；預(yù)期能夠使載氣預(yù)熱的熔鹽量減少，裝置煤耗下降，同時熔鹽爐產(chǎn)生的煙道氣量也隨之降低，熔鹽最終用量和煙道氣氣量間存在一定關(guān)聯(lián)。經(jīng)試差計算，相關(guān)工藝參數(shù)估算匯總見表2。3 改進(jìn)后的預(yù)期效果分析3．1 熔鹽循環(huán)量及副產(chǎn)蒸汽量分析通過表2的估算數(shù)據(jù)對改進(jìn)前、后的熔鹽循環(huán)量及副產(chǎn)1．2 MPa(表壓)蒸汽量進(jìn)行分析比較，結(jié)果如表3所示。表2相關(guān)工藝參數(shù)估算匯總表3 改進(jìn)前、后熔鹽循環(huán)量及副產(chǎn)1．2 MPa(表壓)蒸汽量分析比較結(jié)果項’目 熔鹽循環(huán)量／(kg’h一1)項目副產(chǎn)蒸汽量／(kg‘h。1)改進(jìn)前 改進(jìn)后 改進(jìn)前 改進(jìn)后反應(yīng)器 1 019 201．4 1 019 201．4 道生冷凝器 3 209．38載氣預(yù)熱器 750 806．5 煙道氣廢鍋 4 120．16 1 353．30載氣預(yù)熱器3 357 172．3保溫氣加熱器 56 034．4合計 l 770 007．9 1 432 408．1 合計 7 329．54 l 353．30萬方數(shù)據(jù)2012年10月 汪子昌等：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 7由表3數(shù)據(jù)可知：改進(jìn)前熔鹽總循環(huán)量為1 770 007．9 kg／h(約l 000 m3／h)，而改進(jìn)后僅為l 432 408．1 kg／h(約809 m3／h)，熔鹽循環(huán)量減少191 m3／h，相當(dāng)于噸產(chǎn)品煤耗降低約152 kg。若按90％負(fù)荷計，50 kL／a裝置年總煤耗降低約6 840 t。3．2碳減排估算碳減排估算情況見表4。表4碳減排估算情況注：1)二氧化碳含量按8％(體積分?jǐn)?shù))估算；2)以90％生產(chǎn)負(fù)荷計。從表4估算數(shù)據(jù)可看出：改進(jìn)后的工藝裝置年碳減排量約10 878 t，環(huán)保效果較明顯。3．3蒸汽平衡分析蒸汽平衡情況見表5。表5蒸汽平衡情況從表5蒸汽平衡數(shù)據(jù)可知：改進(jìn)前副產(chǎn)蒸汽量較大，除滿足裝置自身需求外，有5～6 L／h的蒸汽需要外送。4 結(jié)語盡管現(xiàn)有低壓法三聚氰胺生產(chǎn)工藝可凈副產(chǎn)1．2 MPa(表壓)或2．2 MPa(表壓)蒸汽5～6 L／h，但該副產(chǎn)蒸汽的能量來源于燃料煤，與大型鍋爐相比，能量利用率相對較低，在工藝設(shè)計中應(yīng)盡量避免大量副產(chǎn)蒸汽。工藝改進(jìn)后，噸三聚氰胺節(jié)煤0．152 t，年節(jié)煤約6 840 t，節(jié)省煤炭采購資金約800萬元；年碳減排量約10 878 t，節(jié)能減排效果較明顯。(收到修改稿日期2012一03—28)(上接第3頁)ⅢJD一2000型DNl 800 mm氨合成塔全部裝填XA201一H一1型還原態(tài)催化劑(23．5 t)，ⅢJD-2000型DNl 400 mm氨合成塔上層一段催化劑更換為xA201-H一1型還原態(tài)催化劑(2．3 t)，節(jié)約安裝、檢修和還原時間15 d以上。(6)河北中國吳華集團(tuán)宣化有限公司的DNl 000 mm氨合成塔全塔更換xA201一H．1型還原態(tài)催化劑(13．5 t)，節(jié)約開車時間5 d以上。(7)湖北三寧化工有限責(zé)任公司將ⅢJD．2500XA201．H．1型還原態(tài)催化劑(17．8 t)，用時26 h，比更換全塔催化劑并升溫還原節(jié)約時間至少15 d以上。氨合成塔重新投運后，催化劑床層溫度在295℃時即有合成反應(yīng)；零米溫度由更換催化劑前的405℃降至370℃左右，合成氨產(chǎn)量由800—810 t／d提高至950—960∥d，操作壓力24 MPa。4 結(jié)語隨著國內(nèi)合成氨裝置大型化，使更換催化劑而停工所造成的損失十分巨大。氧化態(tài)與還原態(tài)型DN2 200 mm氨合成塔上層催化劑更換為 催化劑的經(jīng)濟(jì)性比較見表1。表l 氧化態(tài)與還原態(tài)催化劑的經(jīng)濟(jì)性比較從表l可看出：雖然還原態(tài)氨合成催化劑的相對成本為氧化態(tài)催化劑的4倍，使催化劑一次投資費用增加，但部分或全部使用還原態(tài)催化劑，還原時間縮短。對于1套產(chǎn)氨能力為1 000∥d的合成氨裝置，與全部使用氧化態(tài)催化劑相比，其凈效益相當(dāng)于l 000～4 000 t氨的價值；若全部采用還原態(tài)催化劑，還可避免無利用價值稀氨水的產(chǎn)生。(收稿日期2012-05-15)

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