專(zhuān)利名稱(chēng)：一種生產(chǎn)三聚氰胺的工藝流程的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)三聚氰胺的工藝流程，特別是涉及一種以尿素為原料，在高溫高壓條件下，用氨處理粗三聚氰胺的高壓法生產(chǎn)三聚氰胺的工藝流程。
背景技術(shù)：
我們知道，在高溫高壓條件下，即使沒(méi)有催化劑的存在，尿素也能分解轉(zhuǎn)化為三聚氰胺，并副產(chǎn)氨氣和二氧化碳，反應(yīng)方程式如下
(尿素)(三聚氰胺)(氨氣) (二氧化碳)該反應(yīng)為強(qiáng)吸熱反應(yīng)，反應(yīng)熱約為3320kJ/kg三聚氰胺。反應(yīng)產(chǎn)物中，除目的產(chǎn)品三聚氰胺和副產(chǎn)的氨氣和二氧化碳外，還伴隨一些雜質(zhì)，這些雜質(zhì)主要是一些未反應(yīng)物(如尿素)、反應(yīng)中間產(chǎn)物(如縮二脲、脲基三聚氰胺、三聚氰酸二酰胺、三聚氰酸一酰胺等)和三聚氰胺脫氨基生成的縮聚物(如密白胺、密勒胺等)。
傳統(tǒng)的工業(yè)化高壓法生產(chǎn)三聚氰胺的工藝流程通常是在溫度為380-400℃，壓力為8.0-15.0Mpa左右的操作條件下，在帶內(nèi)加熱盤(pán)管的釜式反應(yīng)器內(nèi)尿素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成熔融的粗三聚氰胺，同時(shí)副產(chǎn)主要成分是氨氣和二氧化碳?xì)怏w的反應(yīng)尾氣。為使反應(yīng)順利地進(jìn)行，通常情況下人們?cè)诜磻?yīng)器的底部注入新鮮的氨氣。反應(yīng)后生成的熔融粗三聚氰胺一般純度在89-94％(不包括溶解在其中的氨氣和二氧化碳，以下均同)左右，被送入淬冷器用氨水淬冷成固體粗三聚氰胺，再將固體粗三聚氰胺在精制處理工序，通過(guò)溶解、結(jié)晶、過(guò)濾、干燥等過(guò)程處理，最終得到高純度的固體三聚氰胺。反應(yīng)過(guò)程中生成的反應(yīng)尾氣在洗滌塔中與反應(yīng)原料熔融尿素逆流接觸，反應(yīng)尾氣中攜帶的少量三聚氰胺被洗滌下來(lái)，與熔融尿素一起進(jìn)入反應(yīng)器，洗滌后的尾氣送入尿素裝置再一次合成尿素。傳統(tǒng)的高壓法生產(chǎn)三聚氰胺工藝的最大缺點(diǎn)是，反應(yīng)得到的粗三聚氰胺需要經(jīng)過(guò)繁雜的精制工序的提純才能最終得到高純度的產(chǎn)品，這種精制過(guò)程一方面由于設(shè)備多，設(shè)備材質(zhì)要求高，因而投資高；另一方面粗三聚氰胺中的雜質(zhì)需要被除去，而除去雜質(zhì)的過(guò)程也必然要損失一部分三聚氰胺，這就使得整個(gè)工藝過(guò)程的收率比較低；與此同時(shí)，精制過(guò)程還伴有廢氣廢水廢渣的排出，對(duì)環(huán)境造成污染；這樣的精制工序毫無(wú)疑問(wèn)要大大增加生產(chǎn)過(guò)程的能耗。
早在1963年，美國(guó)專(zhuān)利US.pat 3116294提出一種用氨氣處理粗三聚氰胺的高壓法生產(chǎn)三聚氰胺的方法，將在10-15.0Mpa的壓力，340-400℃的溫度下反應(yīng)生成的熔融的粗三聚氰胺與反應(yīng)生成的氨氣和二氧化碳分離，再通過(guò)氨氣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。經(jīng)過(guò)這樣的氨處理過(guò)程，不但粗三聚氰胺中的未反應(yīng)物，反應(yīng)中間產(chǎn)物可以進(jìn)一步反應(yīng)生成三聚氰胺，粗三聚氰胺中脫氨基反應(yīng)生成的縮聚物也會(huì)轉(zhuǎn)化為三聚氰胺，最終得到較高純度的熔融三聚氰胺。這種方法省去了高壓法中繁雜的精制處理工序，直接將原料幾乎全部轉(zhuǎn)化成了目的產(chǎn)品，其意義是顯而易見(jiàn)的。該專(zhuān)利雖然公開(kāi)了這種方法，但未提供具體的工業(yè)化實(shí)施方案。
近年來(lái)人們圍繞用氨氣或液氨處理高壓法得到的熔融粗三聚氰胺并最終獲得高純度三聚氰胺的工藝方法提出了多種實(shí)施方案，但由于高壓法三聚氰胺生產(chǎn)工藝自身的特點(diǎn)，這些方案都不同程度地存在一些缺點(diǎn)。
Eurotecnica Development & Licensing S.r.l在US.pat 6252074中提出，在釜式反應(yīng)器出口分出反應(yīng)尾氣后的熔融粗三聚氰胺中注入新鮮的氨，讓這種混合了氨的熔融粗三聚氰胺經(jīng)過(guò)一個(gè)管式反應(yīng)器，以不返混的流動(dòng)方式在管式反應(yīng)器內(nèi)完成氨處理的反應(yīng)過(guò)程，之后再氣液分離，得到高純度的熔融三聚氰胺。如果有必要，還可以將由前述過(guò)程得到的熔融三聚氰胺升壓后再混以新鮮的氨，再經(jīng)過(guò)一個(gè)管式反應(yīng)器反應(yīng)，分出氣相后，可以得到更高純度的熔融三聚氰胺。這一方法的缺點(diǎn)一是在管式反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行的氨處理過(guò)程中，雖然反應(yīng)過(guò)程基本實(shí)現(xiàn)了不返混，但反應(yīng)過(guò)程中生成的二氧化碳不能被及時(shí)排出，這會(huì)影響最終得到產(chǎn)品的純度；二是管式反應(yīng)器會(huì)產(chǎn)生較大的壓降，而壓力的降低不但會(huì)增加整個(gè)工藝過(guò)程產(chǎn)生的尾氣的利用難度，還會(huì)促進(jìn)生成的三聚氰胺的脫氨基反應(yīng)；三是高溫高壓條件下設(shè)置熔融三聚氰胺升壓泵，無(wú)疑會(huì)增加過(guò)程的難度。
Wo0021940提出了用一種特殊的汽提塔對(duì)熔融粗三聚氰胺進(jìn)行氨處理的工藝和設(shè)備，該汽提塔由多段填料和帶孔的隔板組成，熔融粗三聚氰胺在塔內(nèi)作為連續(xù)相由上至下運(yùn)動(dòng)，由塔底注入的新鮮氨作為分散相在塔內(nèi)鼓泡，汽提出熔融粗三聚氰胺中的二氧化碳，最終得到較高純度的熔融三聚氰胺。很顯然，這種汽提塔難以很好地解決液相返混的問(wèn)題。
本發(fā)明人在中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)朇N 02107268.X和CN 02150003.7中分別提出了采用一種包括尾氣洗滌、反應(yīng)和氨處理三個(gè)工序合為一體的塔式反應(yīng)器生產(chǎn)三聚氰胺的工藝方法和流程，以及一種高持液率塔板，這種方法和設(shè)備能夠有效地脫除溶解在粗三聚氰胺中的二氧化碳，為將粗三聚氰胺中的雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為三聚氰胺提供良好條件，使整個(gè)過(guò)程大為簡(jiǎn)化，并有效地為整個(gè)反應(yīng)過(guò)程提供所需的熱量。但與現(xiàn)有其它技術(shù)一樣，都存在一個(gè)氨氣利用不合理的問(wèn)題。
在用氨處理粗三聚氰胺的高壓法生產(chǎn)三聚氰胺工藝中，氨氣的消耗主要有兩部分，一是向反應(yīng)器底部注入氨氣，二是用氨氣處理熔融粗三聚氰胺。向反應(yīng)器注入氨氣的主要作用是有利于提高反應(yīng)過(guò)程生成的粗三聚氰胺的純度，使反應(yīng)器內(nèi)流態(tài)更合理，同時(shí)還可有效地防止反應(yīng)器入口形成的固體物阻塞，因此，在一定的范圍內(nèi)，注氨量越大，對(duì)反應(yīng)過(guò)程越有利，通常反應(yīng)器的注氨量在0.2-1.0kg氨/kg尿素；而對(duì)于氨處理粗三聚氰胺的過(guò)程來(lái)說(shuō)，注氨的目的是脫除溶解在熔融粗三聚氰胺中的二氧化碳，注氨量越大，二氧化碳脫除得越徹底，氨濃度越高，越有利于雜質(zhì)的轉(zhuǎn)化，進(jìn)而越有利于提高最終的產(chǎn)品質(zhì)量，通常氨處理過(guò)程的總注氨量在0.1-1.0kg氨/kg尿素。盡管注入氨氣的大部分都進(jìn)入洗滌后的尾氣，可以在尿素合成裝置得到回收和再利用，但是過(guò)多氨氣的注入仍會(huì)對(duì)整個(gè)過(guò)程產(chǎn)生一些不利的影響。對(duì)于接收尾氣的尿素合成裝置來(lái)說(shuō)，合成過(guò)程的理想氨碳比(氨氣與二氧化碳的摩爾比)是3-5，氨碳比過(guò)大，將增大尿素合成過(guò)程的設(shè)備，降低生產(chǎn)效率和增加運(yùn)行成本；而對(duì)于三聚氰胺裝置來(lái)說(shuō)，不論是反應(yīng)過(guò)程的注氨還是氨處理過(guò)程的注氨，使用后都攜帶一定量的三聚氰胺，都需要經(jīng)過(guò)尾氣洗滌過(guò)程的洗滌，注氨量越大，尾氣洗滌過(guò)程的設(shè)備越大，同時(shí)加熱注入的氨氣所需的熱量也越大。如果處理粗三聚氰胺的過(guò)程的操作壓力比反應(yīng)器的操作壓力低得多，兩部分氣體合進(jìn)尾氣洗滌塔時(shí)尾氣洗滌塔的操作壓力將比反應(yīng)尾氣單獨(dú)進(jìn)尾氣洗滌塔時(shí)尾氣洗滌塔的操作壓力要低，因此氨處理的尾氣與反應(yīng)尾氣合起來(lái)后，出裝置尾氣的壓力必然降低，這樣不但造成能量的損失，也會(huì)降低尿素合成過(guò)程的合成效率。
總體上講，目前已公開(kāi)的用氨處理粗三聚氰胺的高壓法生產(chǎn)三聚氰胺工藝，在整個(gè)工藝過(guò)程的簡(jiǎn)捷合理，用氨處理粗三聚氰胺過(guò)程的簡(jiǎn)單有效和整個(gè)工藝過(guò)程氨氣的合理使用方面都程度不同地存在著不足。
發(fā)明目的 本發(fā)明的一個(gè)目的是提出一種氨處理熔融粗三聚氰胺的工藝流程。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提出一種合理利用氨氣，有效降低總注氨量的工藝流程。本發(fā)明還有一個(gè)目的是提出一種簡(jiǎn)單可行的高壓法生產(chǎn)高純度熔融三聚氰胺的工藝流程。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出的氨處理熔融粗三聚氰胺的工藝過(guò)程是將在反應(yīng)器內(nèi)已經(jīng)完成大部分轉(zhuǎn)化反應(yīng)得到的熔融粗三聚氰胺在塔式反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行氨處理，通過(guò)熔融粗三聚氰胺在塔式反應(yīng)器內(nèi)的塔板上形成的不返混反應(yīng)，以及從塔式反應(yīng)器頂部進(jìn)入的熔融粗三聚氰胺逐層塔板自上而下運(yùn)動(dòng)與從塔式反應(yīng)器底部注入的新鮮氨氣自下而上逐層鼓泡穿過(guò)塔板形成的逆流接觸，不斷地汽提出溶解的和反應(yīng)新生成的二氧化碳，最終在塔底的高氨氣濃度下得到高純度的熔融三聚氰胺。
本發(fā)明提出的合理利用氨氣的流程是將氨處理工序排出的含有少量二氧化碳的氨氣全部注入到反應(yīng)器中，全部或部分地替代現(xiàn)有技術(shù)中向反應(yīng)器中注入的新鮮氨氣。
本發(fā)明提出的簡(jiǎn)單可行的工藝流程是將由熔融尿素轉(zhuǎn)變成熔融三聚氰胺的整個(gè)工藝過(guò)程的主要設(shè)備按照流程順序自上而下布置，液體(指熔融尿素或熔融三聚氰胺或液體形式的中間過(guò)渡物)自最上部設(shè)備的頂部進(jìn)入，靠重力自上而下運(yùn)動(dòng)至最下部設(shè)備的底部排出；而氣體(指新鮮氨氣或洗滌后的尾氣或過(guò)程中間的氣體)則以與液體相反的方向運(yùn)動(dòng)，自最下部設(shè)備的底部進(jìn)入，自下而上至最上部設(shè)備的頂部排出。
本發(fā)明所說(shuō)的氨處理粗三聚氰胺的高壓法生產(chǎn)三聚氰胺工藝流程主要由三個(gè)工序構(gòu)成，即尾氣洗滌工序，反應(yīng)工序和氨處理工序，三個(gè)工序的三臺(tái)代表設(shè)備分別是洗滌塔，反應(yīng)器和塔式反應(yīng)器。洗滌塔的主要作用是用原料熔融尿素將來(lái)自反應(yīng)器的反應(yīng)尾氣在洗滌塔中進(jìn)行洗滌，使尾氣中的攜帶的三聚氰胺被洗滌下來(lái)，同時(shí)回收尾氣中的熱量。加熱至熔點(diǎn)以上的原料熔融尿素(尿素的熔點(diǎn)135℃)從塔頂進(jìn)入位于上部的洗滌塔，在塔板上與來(lái)自反應(yīng)器的反應(yīng)尾氣逆流接觸，將尾氣中攜帶的三聚氰胺洗滌下來(lái)，為防止因溫度過(guò)高在洗滌塔內(nèi)生成過(guò)多的中間產(chǎn)物，洗滌塔底溫度控制在180-250℃，洗滌過(guò)程多余的熱量靠設(shè)在塔內(nèi)的取熱盤(pán)管由外界冷介質(zhì)取出，吸收了尾氣中的三聚氰胺的熔融尿素下行至塔底，通過(guò)設(shè)在洗滌塔下部與反應(yīng)器的液相連通線靠位差溢流進(jìn)入位于中部的反應(yīng)器；來(lái)自反應(yīng)器的反應(yīng)尾氣則從洗滌塔底部進(jìn)入，鼓泡穿過(guò)塔底液層，再逐層穿過(guò)塔板，最終被冷卻至180-230℃后從洗滌塔頂排出作為尿素合成的原料送至尿素合成裝置。
在反應(yīng)工序，來(lái)自洗滌塔，溫度被升高并攜帶洗滌下來(lái)的少量三聚氰胺的熔融尿素進(jìn)入連續(xù)操作的釜式反應(yīng)器后，在溫度為360-420℃，壓力為8.0-15.0Mpa的條件下，尿素轉(zhuǎn)化生成三聚氰胺，反應(yīng)過(guò)程所需的熱量通過(guò)反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置的加熱盤(pán)管由循環(huán)的熔鹽供給，反應(yīng)器內(nèi)的液體除了反應(yīng)生成的三聚氰胺外，還有少量未來(lái)得及反應(yīng)的原料尿素，反應(yīng)不充分的反應(yīng)中間產(chǎn)物和三聚氰胺脫氨基反應(yīng)生成的縮聚物，該液體——熔融粗三聚氰胺，從反應(yīng)器上部溢流抽出，靠位差自流進(jìn)入位于下部的塔式反應(yīng)器；來(lái)自塔式反應(yīng)器的高氨濃度的氨處理尾氣或氨處理尾氣和新鮮氨氣從反應(yīng)器下部進(jìn)入反應(yīng)器，穿過(guò)反應(yīng)器內(nèi)的液體時(shí)，與反應(yīng)副產(chǎn)的氨氣和二氧化碳以及呈相平衡的少量三聚氰胺蒸汽混合，混合氣體在反應(yīng)器頂部的氣相空間與液體分離后，作為反應(yīng)尾氣從反應(yīng)器頂部排出進(jìn)入洗滌塔。
氨處理工序的主要作用是將熔融粗三聚氰胺中的未反應(yīng)物，中間產(chǎn)物和縮聚物在高氨濃度低二氧化碳濃度環(huán)境下轉(zhuǎn)化為三聚氰胺，最終得到高純度的熔融三聚氰胺。氨處理工序主要是在塔式反應(yīng)器內(nèi)完成的。塔式反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有若干層上下布置的高持液率塔板，或普通精餾塔板與高持液率塔板的組合，高持液率塔板的結(jié)構(gòu)和工作原理與CN 02150003.7中提出的高持液率塔板相似。已經(jīng)完成大部分轉(zhuǎn)化反應(yīng)純度為89-94％的熔融粗三聚氰胺從塔式反應(yīng)器的頂部進(jìn)入最上層塔板，在塔板上，熔融粗三聚氰胺中溶解的二氧化碳被來(lái)自下層塔板的較高濃度的氨氣在塔板上的鼓泡汽提出來(lái)，與此同時(shí)，在較高氨濃度的環(huán)境下，熔融粗三聚氰胺中的少量雜質(zhì)也逐漸進(jìn)行著轉(zhuǎn)化反應(yīng)，當(dāng)熔融粗三聚氰胺從塔板的入口端流經(jīng)塔板到出口端完成在該塔板上的反應(yīng)歷程后，通過(guò)降液管進(jìn)入下一層塔板，以同樣的方式，熔融粗三聚氰胺自上而下完成在所有塔板上的轉(zhuǎn)化反應(yīng)，在越向下氨氣濃度越高的環(huán)境下轉(zhuǎn)變成高純度的熔融三聚氰胺離開(kāi)最下層的塔板進(jìn)入塔式反應(yīng)器的底部，最后從器底抽出，送至冷卻單元淬冷后得到高純度的固體三聚氰胺產(chǎn)品；與液相的運(yùn)動(dòng)方向相反，新鮮氨氣從塔式反應(yīng)器底部注入，自下而上鼓泡穿過(guò)各層塔板，不斷汽提出液相中的二氧化碳，氣相中二氧化碳濃度漸次提高，最后穿過(guò)最上層塔板到達(dá)塔式反應(yīng)器頂部，并最終作為氨處理尾氣從塔式反應(yīng)器頂部的氣相連通線進(jìn)入反應(yīng)器。
與反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)相似，氨處理工序的塔式反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行的反應(yīng)也是吸熱反應(yīng)，只是大部分轉(zhuǎn)化反應(yīng)已在反應(yīng)器內(nèi)完成，只有小部分轉(zhuǎn)化反應(yīng)在塔式反應(yīng)器內(nèi)完成，因此，塔式反應(yīng)器的需熱量相對(duì)較小。外界向塔式反應(yīng)器供熱的方式，可以采用CN02107268.X提出的器外加熱器為塔式反應(yīng)器供熱，也可以采用設(shè)在塔板上的，或降液管內(nèi)的，或塔式反應(yīng)器器壁外的加熱盤(pán)管(熔鹽循環(huán)供熱)或加熱棒(電加熱)供熱，也可以是以上供熱方式的組合。當(dāng)采用器外加熱器供熱時(shí)，最好在器外加熱器底部也注入新鮮氨氣，注入適量的新鮮氨氣有助于提高器外加熱器內(nèi)的反應(yīng)效果，同時(shí)有利于提升加熱過(guò)程的循環(huán)動(dòng)力。
氨處理工序的塔式反應(yīng)器內(nèi)不同塔板上的液體的溫度可以有所變化。氨處理工序的大部分反應(yīng)在上部的塔板上完成，大部分的二氧化碳也在上部的塔板上被汽提出來(lái)，因此，上部塔板上的液體的溫度宜控制得高一些；而下部塔板上溫度可以控制得適當(dāng)?shù)鸵恍?，這樣有利于改善最終得到的產(chǎn)品的顏色，同時(shí)可以降低氨處理工序的加熱負(fù)荷和后續(xù)冷卻單元的冷卻負(fù)荷。塔式反應(yīng)器內(nèi)液體的操作溫度宜控制在操作壓力下三聚氰胺的凝固點(diǎn)以上5℃-400℃；操作溫度可以通過(guò)前述的設(shè)備提供的熱量或塔式反應(yīng)器底部注入的氨氣量和氨氣溫度來(lái)控制。
本發(fā)明人分析認(rèn)為，向反應(yīng)器內(nèi)注入氨氣有利于反應(yīng)生成三聚氰胺的實(shí)質(zhì)在于注入的氨氣改善了反應(yīng)器內(nèi)流體的流態(tài)和提高了反應(yīng)器內(nèi)總的氣相氨濃度或分壓，相應(yīng)降低了二氧化碳的濃度或分壓，氣相氨濃度或分壓越高，相平衡形成的液相氨濃度就越高，越有利于生成三聚氰胺，而不利于脫氨縮聚物的生成。當(dāng)反應(yīng)過(guò)程無(wú)注氨時(shí)，若忽略0.4％(v)左右的三聚氰胺的分壓，反應(yīng)器內(nèi)的氨氣濃度大約在66.6％(v)左右，二氧化碳濃度大約在33.3％(v)左右，當(dāng)外界向反應(yīng)器注入新鮮氨氣時(shí)，反應(yīng)器內(nèi)氣相氨濃度會(huì)隨之提高，其提高的程度與注入的氨氣濃度和氨氣量有關(guān)，如果注入的氨氣含有少量的二氧化碳，只要適當(dāng)提高注入量，也同樣可以維持反應(yīng)器內(nèi)較高的氨濃度，達(dá)到與注入純的新鮮氨氣相同的反應(yīng)效果。實(shí)際上，轉(zhuǎn)化反應(yīng)無(wú)論是在反應(yīng)工序的反應(yīng)器內(nèi)完成，還是在氨處理工序的塔式反應(yīng)器內(nèi)完成，最終反應(yīng)物基本上都轉(zhuǎn)化為三聚氰胺、氨氣和二氧化碳，因此，當(dāng)將氨處理尾氣全部引入反應(yīng)器作為反應(yīng)器注氨時(shí)，反應(yīng)器內(nèi)的氨濃度只與總注氨量有關(guān)，而與氨處理尾氣的氨濃度和注氨的位置無(wú)關(guān)。不難推出其關(guān)系式為c=102+360e153+360e]]>式中c表示反應(yīng)器內(nèi)氣相體積氨濃度％；e表示總注氨量kg氨/kg尿素。
用氨處理尾氣代替新鮮氨氣注入反應(yīng)器的工藝流程的好處是顯而易見(jiàn)的。首先，有效地降低了總的用氨量，使送至尿素合成裝置的尾氣氨碳比更合理，本裝置及下游裝置尾氣處理的負(fù)荷降低，設(shè)備尺寸減小；其次，雖然總的用氨量降低了，但氨處理部分的注氨量卻會(huì)顯著增加，這樣有利于增強(qiáng)氨處理的效果，提高得到的熔融三聚氰胺的純度；另外，總用氨量降低，可以降低加熱氨氣需要消耗的熱量。
除了塔式反應(yīng)器底部注入新鮮氨氣外，在反應(yīng)器底部和器外加熱器底部也可以根據(jù)情況適當(dāng)注入新鮮氨氣，綜合考慮反應(yīng)器和塔式反應(yīng)器的反應(yīng)效果以及尿素合成裝置對(duì)氨碳比的要求，總注氨量宜控制在0.2-1.2kg氨/kg尿素。
塔式反應(yīng)器內(nèi)塔板的數(shù)量與熔融粗三聚氰胺在塔式反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)時(shí)間，塔板持液率等因素有關(guān)，一般情況下，熔融粗三聚氰胺在塔式反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)時(shí)間為10分鐘-3小時(shí)，塔式反應(yīng)器內(nèi)塔板數(shù)為2-50層。
在由尾氣洗滌工序，反應(yīng)工序和氨處理工序構(gòu)成的高壓法生產(chǎn)熔融三聚氰胺的工藝流程中，本發(fā)明提出三個(gè)工序的三臺(tái)代表設(shè)備洗滌塔，反應(yīng)器和塔式反應(yīng)器按照上中下高低布置，相互間的氣相和液相通過(guò)這些設(shè)備間的氣相和液相連通線連通。液相線連通的頂端位置與其所連上部設(shè)備內(nèi)的液位高度相等，其底端浸沒(méi)于其所連下部設(shè)備內(nèi)的液相中，這樣既能保證上部設(shè)備里的液體能夠通過(guò)液相連通線溢流進(jìn)入下部設(shè)備，又能阻止下部設(shè)備的氣體通過(guò)液相連通線的反串；氣相連通線的底端與其所連下部設(shè)備頂部的氣相空間連通，頂端浸沒(méi)于其所連上部設(shè)備內(nèi)的液相中，運(yùn)行時(shí)，來(lái)自下部設(shè)備的氣體可鼓泡穿過(guò)上部設(shè)備內(nèi)的液體。在氣相連通線上設(shè)有一倒”U”型結(jié)構(gòu)，或在上部設(shè)備內(nèi)的氣相連通線的頂端設(shè)有一倒”U”型結(jié)構(gòu)，所謂的倒”U”型結(jié)構(gòu)實(shí)際上就是讓氣相連通線的最高點(diǎn)的高度高于氣相連通線上端所連設(shè)備內(nèi)的液位，采用這種結(jié)構(gòu)可以保證任何時(shí)候上部設(shè)備內(nèi)的液體都不會(huì)通過(guò)氣相連通線進(jìn)入下部設(shè)備。三臺(tái)主要設(shè)備的上中下布置以及采用上述結(jié)構(gòu)的氣相連通線和液相連通線使得三個(gè)工序有機(jī)地成為一體。液體自洗滌塔塔頂進(jìn)入至塔式反應(yīng)器器底排出全部靠自流而無(wú)需泵送洗滌塔底和反應(yīng)器的液位可自動(dòng)保持而無(wú)需設(shè)置液位控制系統(tǒng)；整個(gè)過(guò)程的操作壓力只由一個(gè)設(shè)在洗滌塔頂尾氣線上的控制閥來(lái)控制；三臺(tái)主要設(shè)備的操作壓力基本相當(dāng)，因此很容易地獲得了較高壓力的尾氣；整個(gè)過(guò)程的開(kāi)停工及緊急事故處理也十分簡(jiǎn)便，而這種簡(jiǎn)捷的工藝流程對(duì)于主要過(guò)程都是在高溫高壓和介質(zhì)高凝固點(diǎn)的環(huán)境下操作的高壓法生產(chǎn)三聚氰胺的工藝過(guò)程來(lái)說(shuō)是非常必要的。
以下是為了便于理解本發(fā)明的目的和原理而提出的一個(gè)實(shí)施例，需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例只是用來(lái)解釋本發(fā)明的方法和原理，本發(fā)明的范圍不能被理解為僅限于本實(shí)施例。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的原理提出的一個(gè)實(shí)施例的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式
經(jīng)原料泵(圖中未畫(huà)出)升壓的溫度為150℃左右的熔融尿素由設(shè)在塔頂?shù)脑线M(jìn)料口(5)進(jìn)入洗滌塔(1)，與從反應(yīng)器(2)來(lái)的反應(yīng)尾氣在塔板(21)上逆流接觸，反應(yīng)尾氣中攜帶的三聚氰胺被洗滌下來(lái)，洗滌過(guò)程放出的熱量一部分將熔融尿素升溫，多余部分由循環(huán)的取熱介質(zhì)通過(guò)設(shè)在塔內(nèi)的取熱盤(pán)管(16)取出，吸收了尾氣中的三聚氰胺并被加熱到180-250℃的熔融尿素自塔底經(jīng)由液相連通線(8)靠位差溢流至反應(yīng)器(2)；來(lái)自反應(yīng)器(2)的反應(yīng)尾氣經(jīng)設(shè)在洗滌塔(1)底的倒”U”型結(jié)構(gòu)(20)鼓泡穿過(guò)塔底液體，再上升穿過(guò)塔板(21)，最后從塔頂尾氣線(6)排出送至尿素合成裝置用于合成尿素；洗滌塔的壓力由設(shè)在尾氣線(6)上的壓力控制回路(23)來(lái)控制，該控制回路實(shí)際上也就決定了包括反應(yīng)器(2)和塔式反應(yīng)器(3)在內(nèi)的整個(gè)工藝過(guò)程的操作壓力。進(jìn)入反應(yīng)器(2)的熔融尿素在溫度為380-400℃，壓力為8.0-15.0Mpa的操作條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成液體的熔融粗三聚氰胺和氣體的氨氣和二氧化碳，熔融粗三聚氰胺通過(guò)設(shè)在反應(yīng)器(2)上部的液相連通線(10)靠位差溢流至下部的塔式反應(yīng)器(3)，液相連通線(10)的底端浸沒(méi)于塔式反應(yīng)器(3)最上層塔板的液層中，以防止氣體的反串；來(lái)自塔式反應(yīng)器(3)的氨處理尾氣則通過(guò)氣相連通線(11)進(jìn)入反應(yīng)器(2)的底部的液體中，再鼓泡穿過(guò)液體，與反應(yīng)生成的氨氣和二氧化碳以及少量的三聚氰胺混合在一起，作為反應(yīng)尾氣從反應(yīng)器(2)頂部排出至洗滌塔(1)。反應(yīng)過(guò)程所需的熱量由加熱盤(pán)管(14)通過(guò)循環(huán)的熔鹽提供。為增加操作的靈活性，必要時(shí)可通過(guò)設(shè)在氣相連通線(11)上的反應(yīng)器注氨口(19)向反應(yīng)器(2)補(bǔ)充注入新鮮氨氣。氣相連通線(11)同樣也設(shè)有倒”U”型結(jié)構(gòu)，但這個(gè)倒”U”型結(jié)構(gòu)是通過(guò)管線的安裝來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
熔融粗三聚氰胺從液相連通線(10)進(jìn)入塔式反應(yīng)器(3)的最上層塔板，在塔板(21)上，通過(guò)來(lái)自下部的高氨氣濃度氣體在塔板上的鼓泡，其中溶解的和反應(yīng)新生成的二氧化碳被汽提出來(lái)，同時(shí)熔融粗三聚氰胺靠自身的溫度降低放出的顯熱在較高的氨氣濃度下繼續(xù)著轉(zhuǎn)化反應(yīng)，完成在一層塔板上的反應(yīng)后，再進(jìn)入下一層塔板繼續(xù)同樣的過(guò)程。當(dāng)溫度降低到一定程度時(shí)，熔融粗三聚氰胺從塔式反應(yīng)器上抽出，通過(guò)下行線(12)自流進(jìn)入器外加熱器(4)，被由設(shè)在加熱器內(nèi)的加熱管(15)加熱升溫后，由上行管(13)返回塔式反應(yīng)器(3)，在器外加熱器(4)入口處的注氨口(18)注入適量的新鮮氨氣有助于提高器外加熱器(4)內(nèi)的反應(yīng)效果，同時(shí)有利于提升加熱過(guò)程的循環(huán)動(dòng)力。被加熱后返回塔式反應(yīng)器(4)的熔融粗三聚氰胺在下面的塔板上進(jìn)行的反應(yīng)過(guò)程與在上面的塔板上所述的過(guò)程相似，只是越下面的塔板，氣相的氨濃度越高，二氧化碳濃度越低，三聚氰胺的純度越高，最終生成的高純度熔融三聚氰胺從塔式反應(yīng)器底都通過(guò)液位控制回路(24)從排出口(7)排出送至冷卻單元冷卻成固體產(chǎn)品。新鮮的氨氣則由注入口(17)注入塔式反應(yīng)器(3)，上行逐層穿過(guò)塔板，與溶解帶入和氨處理反應(yīng)生成的二氧化碳和氨氣合并作為氨處理尾氣從塔式反應(yīng)器(3)頂部進(jìn)入反應(yīng)器(2)。
權(quán)利要求
1.一種高壓法生產(chǎn)高純度熔融三聚氰胺的工藝流程，其特征在于由尾氣洗滌工序，反應(yīng)工序和氨處理工序構(gòu)成，其中1)洗滌工序原料熔融尿素在尾氣洗滌塔內(nèi)將反應(yīng)尾氣中攜帶的三聚氰胺洗滌下來(lái)，洗滌后反應(yīng)尾氣送至尿素合成裝置，洗滌了三聚氰胺后的熔融尿素進(jìn)入反應(yīng)工序的反應(yīng)器；2)反應(yīng)工序在溫度為380-400℃，壓力為8.0-15.0Mpa的操作條件下，原料熔融尿素在反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)生成熔融粗三聚氰胺、氨氣和二氧化碳，熔融粗三聚氰胺至氨處理工序，反應(yīng)生成的氨氣和二氧化碳與從反應(yīng)器底部注入的高濃度氨氣及攜帶的少量三聚氰胺作為反應(yīng)尾氣至洗滌工序；3)氨處理工序熔融粗三聚氰胺在塔式反應(yīng)器內(nèi)自上而下逐層塔板運(yùn)動(dòng)，形成液相不返混反應(yīng)，并在此過(guò)程中與從塔式反應(yīng)器底部注入的新鮮氨氣自下而上逐層鼓泡穿過(guò)塔板形成逆流接觸，其中溶解和反應(yīng)生成的二氧化碳不斷地被汽提出來(lái)，最終在塔底的高氨氣濃度環(huán)境下得到高純度的熔融三聚氰胺。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝流程，其特征在于塔式反應(yīng)器的反應(yīng)過(guò)程所需的熱量由器外加熱器提供，或由設(shè)在塔板上的或降液管內(nèi)的或塔式反應(yīng)器器壁外的加熱盤(pán)管或加熱棒提供，或由這些設(shè)備的組合提供。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝流程，其特征在于氨處理工序的塔式反應(yīng)器內(nèi)不同塔板上的液體的溫度可以有所變化，其變化范圍為操作壓力下三聚氰胺的凝固點(diǎn)以上5℃-400℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝流程，其特征在于液體在塔式反應(yīng)器內(nèi)的反應(yīng)時(shí)間為10分鐘-3小時(shí)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝流程，其特征在于；塔式反應(yīng)器內(nèi)塔板數(shù)為2-50層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝流程，其特征在于反應(yīng)器底部注入的高濃度氨氣是氨處理尾氣或氨處理尾氣和新鮮氨氣。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝流程，其特征在于整個(gè)工藝過(guò)程的總注氨量為0.2-1.2kg氨/kg尿素。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝流程，其特征在于洗滌塔，反應(yīng)器和塔式反應(yīng)器按照上中下高低布置，相互間的氣相和液相通過(guò)這些設(shè)備間的氣相和液相連通線連通。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于液相線連通的頂端位置與其所連上部設(shè)備內(nèi)的液位高度相等，底端浸沒(méi)于其所連下部設(shè)備內(nèi)的液相中；氣相連通線的底端與其所連下部設(shè)備頂部的氣相空間連通，頂端浸沒(méi)于其所連上部設(shè)備內(nèi)的液相中。
10.根據(jù)權(quán)利要求8和9所述的設(shè)備，其特征在于在氣相連通線上或在上部設(shè)備內(nèi)的氣相連通線的頂端設(shè)有一倒”U”型結(jié)構(gòu)。
全文摘要
一種高壓法生產(chǎn)高純度熔融三聚氰胺的工藝流程，用塔式反應(yīng)器處理熔融粗三聚氰胺，形成液相不返混，氨氣自下而上逐層鼓泡穿過(guò)塔板與自上而下逐層塔板運(yùn)動(dòng)的熔融粗三聚氰胺形成逆流接觸，不斷汽提出溶解和生成的二氧化碳，最終在器底得到高純度的熔融三聚氰胺，器頂排出的含有少量二氧化碳的氨氣注入到反應(yīng)器中，全部或部分地替代反應(yīng)器注氨。洗滌塔，反應(yīng)器和塔式反應(yīng)器按照上中下高低布置，靠位差實(shí)現(xiàn)設(shè)備間氣液相的流動(dòng)。
文檔編號(hào)C07D251/00GK1526705SQ03107130
公開(kāi)日2004年9月8日 申請(qǐng)日期2003年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月4日
發(fā)明者張國(guó)瑞 申請(qǐng)人:張國(guó)瑞