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低壓法大型三聚氰胺生產技術概況及節(jié)能環(huán)保工藝改進思路探討

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：	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技術概況及節(jié)能環(huán)保工藝改進思路探討汪子昌，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 簡要介紹了國內外三聚氰胺生產技術的現狀及發(fā)展趨勢。結合實際情況，提出低壓法大型三聚氰胺生產裝置節(jié)能工藝改進思路，并通過工藝計算對其合理性進行驗證。計算結果表明：工藝改進后，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。關鍵詞 三聚氰胺低壓法 改進思路工藝計算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 三聚氰胺生產技術分析國內外三聚氰胺的生產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，國內外三聚氰胺生產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三聚氰胺的技術路線有多種，擁有專利技術和專有技術的公司也有多家。國內各種三聚氰胺生產工藝技術綜合指標比較見表l。從以上分析可知：三聚氰胺生產工藝技術的開發(fā)正向大型化、節(jié)能環(huán)保方向發(fā)展。各工藝技術各有優(yōu)缺點：高壓法工藝裝置運行平穩(wěn)、生產周期長、勞動強度低、產品質量穩(wěn)定，但投資額較大、技術費用高、關鍵設備需要進口、能耗及生產成本較高；常壓法工藝曾是國內應用廣泛的生產工藝，但單套裝置規(guī)模有限，在建設大型裝置時，由于設備龐大，在一定程度會受設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)模的裝置已基本達產，標志著國內大型低壓法三聚氰胺生產技術已基本成熟。近幾年國內新建的大型三聚氰胺生產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)于黑龍江科技學院化學工程與工藝專業(yè)，目前在山東華魯恒升化工股份有限公司從事新產品開發(fā)等相關工作；wangzichan的688@163．com。萬方數據2012年10月 汪子昌等：低壓法大型三聚氰胺生產技術概況及節(jié)能環(huán)保工藝改進思路探討 5單套規(guī)模／(kt·a。)工藝成熟度裝置運行周期催化劑反應溫度／℃反應壓力／MPa工藝比較 暑需產品純度／％(質量分數)產品質量穩(wěn)定性設備材質設備國產化情況勞動強度新建裝置技術選擇jU成熟可長期運行無需催化劑3808．0多與尿素聯產加Na0H重結晶99．8穩(wěn)定大部分不銹鋼部分進口較低很少采用IU成熟1～2個月硅膠為主390～4000．1聯產碳酸氫銨、硝酸銨、尿素等多種產品無需精制99．8一般部分不銹鋼全部國產化較高個別≥5U基本成熟2個月左右硅鋁膠390～400O．3～0．5聯產碳酸氫銨、硝酸銨等多種產品無需精制99．8一般部分不銹鋼全部國產化較高大多數注：成本不含稅，且以當前原料價格為基礎計。工藝氣體{液尿洗滌耀．．．．．．．．．．．．．．．．!lL L1麗流化床反應{熱氣冷卻 工熱氣過濾 工結晶器 工分離器回鹽道生氣相===亍] 齜址I道生冷凝副產蒸汽fL—丁氣菘芬面再E墾氣掣l 焉庶載氣預熱器I I風柳．]￡圖l 低壓法三聚氰胺工藝流程示意國內低壓法工藝與常壓法工藝并沒有本質上的區(qū)別。經過幾年的不斷摸索，國內低壓法技術已成功實現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，主要體現在如下幾方面。(1)道生系統和熔鹽爐煙道氣副產1．2 MPa或2．2 MPa蒸汽6～8∥h，除部分在裝置內部使用外，以外送為主。副產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，大多數企業(yè)采用煙道氣進行熱回收。但煙道氣的比熱低，換熱效果差，換熱設備一次性投資相對較高。因此，低壓法生產裝置穩(wěn)產高產、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)能工藝改進思路2．1 改進思路針對現有裝置存在的問題，對流程作適當調整，優(yōu)化能量利用手段，預期可達到較好的節(jié)能效果。主要的改進措施：①載氣先后經過載氣預熱器1、載氣預熱器2和載氣預熱器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。改進后低壓法三聚氰胺工藝流程示意萬方數據6 化肥工業(yè) 第39卷第5期如圖2所示。圖2 改進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)模生產裝置為基礎，具體改進措施為載氣先后經過載氣預熱器1(與道生氣相換熱)、載氣預熱器2(與煙道氣換熱)、載氣預熱器3(與熔鹽換熱)，最終使載氣溫度從190℃升高至400℃；預期能夠使載氣預熱的熔鹽量減少，裝置煤耗下降，同時熔鹽爐產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聯。經試差計算，相關工藝參數估算匯總見表2。3 改進后的預期效果分析3．1 熔鹽循環(huán)量及副產蒸汽量分析通過表2的估算數據對改進前、后的熔鹽循環(huán)量及副產1．2 MPa(表壓)蒸汽量進行分析比較，結果如表3所示。表2相關工藝參數估算匯總表3 改進前、后熔鹽循環(huán)量及副產1．2 MPa(表壓)蒸汽量分析比較結果項’目 熔鹽循環(huán)量／(kg’h一1)項目副產蒸汽量／(kg‘h。1)改進前 改進后 改進前 改進后反應器 1 019 201．4 1 019 201．4 道生冷凝器 3 209．38載氣預熱器 750 806．5 煙道氣廢鍋 4 120．16 1 353．30載氣預熱器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 353．30萬方數據2012年10月 汪子昌等：低壓法大型三聚氰胺生產技術概況及節(jié)能環(huán)保工藝改進思路探討 7由表3數據可知：改進前熔鹽總循環(huán)量為1 770 007．9 kg／h(約l 000 m3／h)，而改進后僅為l 432 408．1 kg／h(約809 m3／h)，熔鹽循環(huán)量減少191 m3／h，相當于噸產品煤耗降低約152 kg。若按90％負荷計，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％(體積分數)估算；2)以90％生產負荷計。從表4估算數據可看出：改進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蒸汽平衡數據可知：改進前副產蒸汽量較大，除滿足裝置自身需求外，有5～6 L／h的蒸汽需要外送。4 結語盡管現有低壓法三聚氰胺生產工藝可凈副產1．2 MPa(表壓)或2．2 MPa(表壓)蒸汽5～6 L／h，但該副產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，在工藝設計中應盡量避免大量副產蒸汽。工藝改進后，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；零米溫度由更換催化劑前的405℃降至370℃左右，合成氨產量由800—810 t／d提高至950—960∥d，操作壓力24 MPa。4 結語隨著國內合成氨裝置大型化，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 催化劑的經濟性比較見表1。表l 氧化態(tài)與還原態(tài)催化劑的經濟性比較從表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生。(收稿日期2012-05-15)

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