歐技第四代高壓法三聚氰胺成品濁度研究

楊曉勤, 盧 鋼, 胡 智, 吳世華, 蔣遠(yuǎn)華

(湖北宜化集團(tuán)有限責(zé)任公司, 湖北 宜昌 443000)

歐技第四代高壓法三聚氰胺成品濁度研究

楊曉勤, 盧 鋼, 胡 智, 吳世華, 蔣遠(yuǎn)華

(湖北宜化集團(tuán)有限責(zé)任公司, 湖北 宜昌 443000)

介紹了歐技第四代三聚氰胺技術(shù)原理及特點(diǎn)，特別對(duì)后置反應(yīng)器的加氨量對(duì)濁度的影響機(jī)理進(jìn)行研究，分析了影響三聚氰胺成品濁度的因素，著重對(duì)后置反應(yīng)器的加氨量對(duì) OAT和縮聚物的影響機(jī)理進(jìn)行研究，從而指導(dǎo)三聚氰胺成品濁度達(dá)到優(yōu)等品的值。

三聚氰胺；質(zhì)量；濁度；加氨

湖北宜化集團(tuán)有限責(zé)任公司旗下新疆嘉成化工有限公司，2012年引進(jìn)歐技最新的第四代高壓法三聚氰胺生產(chǎn)技術(shù)，經(jīng)過3年建設(shè)，于2016年3月29日開車，5月7日投料，5月21日生產(chǎn)出濁度為6的優(yōu)等品。因?yàn)槭侨澜绲谝惶淄哆\(yùn)的第四代高壓法裝置，在打通工藝和質(zhì)量達(dá)標(biāo)的過程中，進(jìn)行了大量的技術(shù)攻關(guān)。

現(xiàn)就質(zhì)量攻關(guān)的濁度影響因素和解決辦法進(jìn)行分析探討，特別對(duì)后置反應(yīng)器的加氨量對(duì)濁度的影響機(jī)理進(jìn)行研究，給出合適的運(yùn)行條件。

1 歐技第四代高壓法技術(shù)簡(jiǎn)介

三聚氰胺，生產(chǎn)自尿素，因其在浸漬紙、三胺膠水、蜜胺粉、氨基樹脂等方面的應(yīng)用，而成為一種重要的化工產(chǎn)品，全球每年需求量近200萬(wàn)t，中國(guó)每年生產(chǎn)量達(dá)80多萬(wàn)t。

意大利歐技公司開發(fā)的第四代高壓法三聚氰胺生產(chǎn)技術(shù)[1]，區(qū)別于以前的高壓法[2]、低壓法技術(shù)，在反應(yīng)和廢水的處理上采用了全新的設(shè)計(jì)，大幅提高了轉(zhuǎn)化率，并降低能耗，產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)異，具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)能力。

其核心做法，是在原來(lái)反應(yīng)器的基礎(chǔ)上，串聯(lián)了一個(gè)后置反應(yīng)器，通過更長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間和更高的氨分壓，減少OAT（三聚氰酸一酰胺和三聚氰酸二酰胺的混合物）和縮聚物的量，獲得更高的三聚氰胺轉(zhuǎn)化率，相比以前的高壓法技術(shù)，從約86%提高到約96%，增長(zhǎng)了約10%。由于反應(yīng)控制好了OAT的量，在后續(xù)的廢水處理中，就取消了OAT的結(jié)晶過濾等工序，單純用8 MPa（G）280 ℃的廢水分解，就消除了OAT，處理工藝大大簡(jiǎn)化，也避免了副產(chǎn)物的消化過程。

歐技第四代技術(shù)與以前高壓法技術(shù)的對(duì)比流程，見圖1和圖2。

圖1 歐技第三代三聚氰胺生產(chǎn)技術(shù)工藝流程簡(jiǎn)圖Fig.1 The flow diagram of ETCE G3 high-pressure process

圖2 歐技第四代三聚氰胺生產(chǎn)技術(shù)工藝流程簡(jiǎn)圖Fig.2 The flow diagram of ETCE G4 high-pressure process

2 三聚氰胺反應(yīng)機(jī)理

三聚氰胺的總體反應(yīng)，是以下化學(xué)方程式：

尿素 三聚氰胺 + 氨+ 二氧化碳

在高壓法工藝中，反應(yīng)在液相中發(fā)生，不需要催化劑，反應(yīng)機(jī)理為以下步驟：

（1）尿素分解為異氰酸和氨：

（2）異氰酸三聚為三聚氰酸：

（3）三聚氰酸分步與氨反應(yīng)，先生成三聚氰酸一酰胺，再生成三聚氰酸二酰胺，最后生成三聚氰胺，同時(shí)產(chǎn)出水：

三聚氰酸 + 氨 三聚氰胺一酰胺 + 水

三聚氰酸一酰胺 + 氨 三聚氰酸二酰胺 + 水三聚氰酸二酰胺 + 氨 三聚氰胺 + 水

（4）產(chǎn)出的水使尿素分解為氨和二氧化碳：

第（1）到（4）步的反應(yīng)復(fù)合，就形成了前面的總反應(yīng)式。

三聚氰酸一酰胺和三聚氰酸二酰胺統(tǒng)稱為OAT（oxyaminotriazines，氧氨基三嗪）。另外，三聚氰胺還能進(jìn)一步發(fā)生縮聚反應(yīng)，生成縮聚物，其中最主要的是蜜白胺和蜜勒胺，反應(yīng)如下：

三聚氰胺 蜜白胺 + 氨

三聚氰胺 蜜勒胺 + 氨

3 后置反應(yīng)器加氨量對(duì)濁度影響分析

三聚氰胺的濁度，主要來(lái)自于三聚氰胺生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)物OAT和縮聚物。

關(guān)于濁度其它方面因素的分析和控制，以往的技術(shù)已有研究[2]，本文不再贅述。

從三聚氰胺的生成機(jī)理和縮聚物的反應(yīng)方程式可以看出，增加反應(yīng)的氨量，一方面將有利于OAT向三聚氰胺轉(zhuǎn)化，另一方面也能阻止三聚氰胺向縮聚物的進(jìn)一步轉(zhuǎn)化，因此是非常有利的。

正是在這一原理的基礎(chǔ)上，歐技第四代技術(shù)設(shè)置了后置反應(yīng)器，以增加三胺熔融液約1 h的停留時(shí)間和約210 kg/t的加氨量，在氣相空間將氨分壓由反應(yīng)器的 1.82 MPa提高到后置反應(yīng)器的 2.55 MPa，非常有利于減少出反應(yīng)系統(tǒng)三聚氰胺熔融液中OAT和縮聚物的含量，為后續(xù)的溶解、凈化、結(jié)晶、離心、干燥、輸送和廢水處理，提供了極好的前端條件。根據(jù)設(shè)計(jì)，在進(jìn)結(jié)晶系統(tǒng)的三聚氰胺溶液中，歐技第三代技術(shù)的 OAT和縮聚物含量是0.7%～1%，而第四代技術(shù)則只有 0.34%，顯然第四代技術(shù)更好控制產(chǎn)品濁度質(zhì)量。

新疆嘉成化工股份有限公司在開車過程中，對(duì)不同的加氨量對(duì)濁度的影響進(jìn)行了驗(yàn)證，得到如表1和圖3的結(jié)果。

表1 新疆嘉成化工有限公司三聚氰胺濁度與加氨量對(duì)應(yīng)表Table 1 Melamine turbidity and amount of ammonia

圖3 三聚氰胺濁度與后置反應(yīng)器加氨量對(duì)應(yīng)關(guān)系圖Fig.3 Relation graph of melamine turbidity and ammonia amount

從表1和圖3可以看出，在210 kg/t的加氨量未達(dá)到之前，隨著反應(yīng)進(jìn)行，系統(tǒng)OAT和縮聚物富集，濁度上升，至加氨量達(dá)要求值的80%達(dá)到最高限；后置反應(yīng)器加氨量達(dá)210 kg/t時(shí)，濁度快速下降至正常值。

4 結(jié) 論

在歐技第四代高壓法三聚氰胺生產(chǎn)技術(shù)中，增加后置反應(yīng)器的加氨量，一方面將有利于OAT向三聚氰胺轉(zhuǎn)化，另一方面也能阻止三聚氰胺向縮聚物的進(jìn)一步轉(zhuǎn)化，是非常有利的。

當(dāng)加氨量達(dá)到210 kg/t時(shí)，能得到濁度為6的優(yōu)等品。

［1］ 韓剛，楊波. 國(guó)內(nèi)幾種三聚氰胺工藝技術(shù)簡(jiǎn)介[J]. 氮肥技術(shù)，2014, 35(3): 42-44.

［2］ 張海飛. 高壓法三聚氰胺產(chǎn)品OAT含量高的原因分析[J]. 當(dāng)代化工，2015, 44(4): 829-832.

圖6 倒流防止器Fig.6 The backflow preventer

（1）升級(jí)球罐安全附件及采用金屬管剛性連接，提高了球罐整體耐壓能力、密封性，大大降低了其泄露風(fēng)險(xiǎn)；

（2）注水流程簡(jiǎn)單，在發(fā)生泄漏事故時(shí)，能迅速形成水封，替代液化氣泄露，為實(shí)施堵漏、倒罐爭(zhēng)取時(shí)間。另外，搶險(xiǎn)人員不必靠近事故區(qū)域，避免凍傷、中毒的危險(xiǎn)；

（3）注水管線采取半固定連接方式，并設(shè)置倒流防止器，徹底杜絕液化氣回流至淡水罐的風(fēng)險(xiǎn)。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 高榮春．大型液化石油氣球罐的安全設(shè)計(jì)對(duì)策[J]. 煉油與化工，2005（3）: 24-25.

［2］ 高金橋, 劉生麗, 等．石油液化氣球罐底法蘭泄露的根本解決措施[J]. 石油工程建設(shè)，2009，35(4)：65-66．

［3］ 何秀英．如何完善液態(tài)烴球罐的事故應(yīng)急系統(tǒng)初步探討[J]. 石油化工安全環(huán)保技術(shù)，2007，23（4）: 38-39.

［4］ 畢瀠, 韓剛, 劉德俊, 等. 液化石油氣管道優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 當(dāng)代化工, 2015, 44（3）: 612-614.

［5］ 黨玉坤. 全壓力式液化石油氣儲(chǔ)罐防泄漏注水工藝方案的探討[J].化學(xué)工業(yè)與工程技術(shù),2011, 32（3）: 40-42．

Research on the Turbidity of Melamine Produced by ETCE G4 High-pressure Process

YANG Xiao-qin, LU Gang, HU Zhi, WU Shi-hua, JIANG Yuan-hua

（Hubei Yihua Group Limited Liability Company, Hubei Yichang 443000, China）

The principle and characteristics of ETCE G4 high-pressure process were introduced, influence mechanism of ammonia feeding flow rate on the turbidity was studied. And the influence factors of the melamine turbidity were analyzed, effect of ammonia feeding flow rate on OAT & polycondensate was investigated, so as to gain a high-class product.

melamine；quality；turbidity；ammonia feeding flow rate

TQ 325

A

1671-0460（2016）12-2831-03

2016-05-24

楊曉勤（1969-），博士，高級(jí)工程師，總工程師。