常壓法三聚氰胺催化劑消耗經(jīng)濟(jì)指標(biāo)探討

荊云峰，孫雙紅，鄭保平，周偉峰

（陽(yáng)煤豐喜肥業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司技術(shù)中心，山西運(yùn)城 044000）

常壓法三聚氰胺催化劑消耗經(jīng)濟(jì)指標(biāo)探討

荊云峰，孫雙紅，鄭保平，周偉峰

（陽(yáng)煤豐喜肥業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司技術(shù)中心，山西運(yùn)城 044000）

三聚氰胺催化劑的消耗直接影響到三聚氰胺的生產(chǎn)成本。從三聚氰胺催化劑消耗的控制方法、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等方面來(lái)探討三聚氰胺催化劑的消耗指標(biāo)。

三聚氰胺；催化劑；消耗指標(biāo)

陽(yáng)煤豐喜肥業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司是一個(gè)集化肥、化工制造于一體的國(guó)家大型煤化工企業(yè)集團(tuán)，化肥、化工產(chǎn)品實(shí)物總量360萬(wàn)t以上。下轄的豐荷公司成立于2008年，共有四套三聚氰胺（以下簡(jiǎn)稱：三胺）裝置，總產(chǎn)能5.2萬(wàn)t/a，其中一套1萬(wàn)t/a常壓氣相淬冷“一步法”聯(lián)產(chǎn)純堿裝置。三套（1.5×2+1.2）計(jì)4.2萬(wàn)t/a常壓氣相淬冷“循環(huán)法”三胺裝置，分別聯(lián)產(chǎn)純堿和碳酸氫銨。

近年來(lái)，我公司在三胺裝置上，不斷研究、創(chuàng)新、改造，現(xiàn)我公司三胺的消耗、成本，尤其是催化劑消耗方面，與裝置建成初相比，取得了很大的進(jìn)步。在我公司眾多的化工產(chǎn)品中，三胺是保持盈利，而且是投產(chǎn)以來(lái)從未發(fā)生過(guò)虧損的少數(shù)產(chǎn)品之一?，F(xiàn)就三胺催化劑消耗方面進(jìn)行探討。

1 三胺催化劑使用種類

我國(guó)是世界上最大的三胺生產(chǎn)國(guó)，其產(chǎn)能占全世界總產(chǎn)能的50%以上，生產(chǎn)工藝主要有歐技高壓法、荷蘭DSM法（低壓）、干捕法和氣相淬冷法（常壓法）。其中高壓法不需要催化劑，DSM法、干捕法和氣相淬冷法需要使用催化劑，催化劑的質(zhì)量、消耗直接影響到裝置的生產(chǎn)運(yùn)行。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，氧化鋁、氧化鈦、硅藻土、硅膠、硅鋁膠等，對(duì)尿素生產(chǎn)三胺都有催化作用。工業(yè)上主要用硅膠、硅鋁膠作為三胺反應(yīng)催化劑。

2 我公司三胺裝置催化劑消耗情況

2007年我公司三胺裝置運(yùn)行初期，以硅膠做催化劑，催化劑消耗水平為17kg/t三胺，近年來(lái)，通過(guò)不斷地摸索、改造，我公司三胺催化劑改為硅鋁膠，催化劑消耗降為1.0kg/t三胺，隨后又調(diào)整為2.5～3.5kg/t三胺。

3 催化劑消耗對(duì)三胺生產(chǎn)的影響

3.1 三胺催化劑的性能指標(biāo)

硅鋁膠催化劑的堆密度為（1±0.05）g/mL，Al2O3含量＞25%，S含量＜1 000×10-6，粒徑＜125μm的占比為50%～85%，粒徑＜40μm的占比為2%～15%，粒徑＜20μm的占比為0～1%，有效載荷為80～130g/（kg·h-1）。

硅膠催化劑的堆密度為0.6～0.7g/mL，Al2O3含量為0，粒徑80～200μm的占比為≥90%，有效載荷為50～80g/（kg·h-1）。

3.2 催化劑消耗對(duì)三胺生產(chǎn)的影響

在載氣的作用下，三胺催化劑在流化床反應(yīng)器內(nèi)沸騰，霧狀的液尿與催化劑充分接觸，反應(yīng)生成三聚氰胺及少量高聚物，但隨著時(shí)間的推移，催化劑磨損程度增加，若不能將磨損的催化劑粉末帶出系統(tǒng)，反應(yīng)器內(nèi)催化劑的堆密度將增大，空隙率降低，活性越來(lái)越差，液尿在反應(yīng)器內(nèi)生成的副產(chǎn)物也會(huì)升高，噸三胺的尿素消耗越來(lái)越高。若過(guò)量的催化劑帶出反應(yīng)器，雖保障了催化劑的活性，但生產(chǎn)成本增加，同時(shí)也使反應(yīng)器出口的冷卻器堵塞，影響裝置穩(wěn)定運(yùn)行。

3.3 催化劑消耗、堆密度、尿素消耗對(duì)比

經(jīng)生產(chǎn)實(shí)際運(yùn)行，催化劑消耗、堆密度與尿素消耗的比較見(jiàn)表1：

表1 催化劑消耗、堆密度與尿素消耗的比較

從以上數(shù)據(jù)分析，可得出在使用同一種催化劑，同樣的運(yùn)行環(huán)境下，催化劑消耗越高，催化劑活性越大，噸三胺的尿素消耗就越低。在催化劑消耗與尿素消耗之間，尋找一個(gè)平衡點(diǎn)，是生產(chǎn)成本管理控制的關(guān)鍵。

4 催化劑消耗的改造情況

4.1 影響催化劑消耗的因素

催化劑本身的質(zhì)量、載氣壓縮機(jī)氣量及壓力的波動(dòng)、反應(yīng)器催化劑分離器的分離效果等都是影響催化劑消耗的因素。

4.2 降低催化劑消耗的相關(guān)措施

（1）催化劑種類、質(zhì)量的選擇。

（2）保證A因子在指標(biāo)范圍內(nèi)，即反應(yīng)器的投料量與載氣壓縮機(jī)氣量的比例。

（3）反應(yīng)器內(nèi)旋風(fēng)的分離效果設(shè)計(jì)最佳，根據(jù)催化劑的比重、載氣量、反應(yīng)器內(nèi)壓力、流速等因素設(shè)計(jì)旋風(fēng)分離器。

（4）保證反應(yīng)器內(nèi)旋風(fēng)分離器卸料管的位置及卸料閥的密封效果。

（5）反應(yīng)器內(nèi)換熱管及分布器的布置型式科學(xué)、合理。

（6）系統(tǒng)停車時(shí)的反應(yīng)器活化溫度和時(shí)間控制，保證催化劑的活性。

5 催化劑消耗經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析

據(jù)有關(guān)報(bào)道，如催化劑消耗指標(biāo)控制在0.1kg/t三胺以內(nèi)，反應(yīng)器內(nèi)催化劑使用3a后須重新更換，以1.5萬(wàn)t/a三胺裝置為例，催化劑裝填量為140t，催化劑價(jià)格按1萬(wàn)元/t，則三年內(nèi)消耗催化劑總量為：140+（1.5×10 000×0.1÷1 000×3）= 144.5（t），即144.5萬(wàn)元，噸三胺催化劑成本為：144.5× 10 000÷（15 000×3）=32.1（元）

若反應(yīng)器內(nèi)催化劑不進(jìn)行整體更換，一直補(bǔ)充催化劑來(lái)彌補(bǔ)催化劑的消耗，則催化劑的消耗經(jīng)濟(jì)指標(biāo)為：140×1 000÷（1.5×10 000×3）=3.1（kg/t），即噸三胺催化劑成本31（元）。若催化劑消耗指標(biāo)為4kg/t三胺，則噸三胺催化劑成本為40元/t三胺。通過(guò)以上分析，三胺催化劑經(jīng)濟(jì)消耗指標(biāo)定為2.5～3.5 kg/t最節(jié)省。

6 結(jié)論

影響三胺催化劑消耗的因素很多，需要在實(shí)踐中不斷總結(jié)、探討。但不管什么原因，首先穩(wěn)定操作，杜絕操作的波動(dòng)對(duì)催化劑消耗帶來(lái)的影響；其次，通過(guò)不斷地創(chuàng)新、改造，使催化劑的消耗指標(biāo)能夠降下來(lái)；再次，通過(guò)操作數(shù)據(jù)分析，考慮催化劑、尿素等成本，尋找最經(jīng)濟(jì)的催化劑消耗指標(biāo)。

Catalyst Consumption of Melamine Under Normal Pressure

Jing Yun-feng，Sun Shuang-hong，Zheng Bao-ping，Zhou Wei-feng

Catalyst consumption directly affects the cost of melamine production，this paper discussed catalyst consumption from the aspects of technical and economic indicators and others.

melamine；catalyst；consumption index

TQ317

B

1003-6490（2016）11-0001-02

2016-10-10

荊云峰（1974—），男，山西臨猗人，工程師，主要從事化工技術(shù)與生產(chǎn)管理工作。