張宜振
(河南能源集團(tuán)中原大化公司,河南 濮陽 457004 )
河南能源集團(tuán)中原大化公司三聚氰胺事業(yè)部現(xiàn)有四套生產(chǎn)裝置:兩套年產(chǎn)1.5萬t的三聚氰胺裝置,一套年產(chǎn)3萬t三聚氰胺裝置及年產(chǎn)11萬t小尿素裝置,均為高壓尿素法生產(chǎn)工藝,采用美國(guó)聯(lián)合信號(hào)公司專利,由歐洲技術(shù)工程公司總承包,分別于2000年4月、2002年11月、2005年10月投產(chǎn),總產(chǎn)量達(dá)到年產(chǎn)6萬t三聚氰胺和11萬t尿素,產(chǎn)品遠(yuǎn)銷30多個(gè)國(guó)家和地區(qū)。該生產(chǎn)工藝具有技術(shù)先進(jìn)、自動(dòng)化程度高、產(chǎn)品等級(jí)全為優(yōu)等品,可直接與尿素裝置聯(lián)產(chǎn)、成本低等優(yōu)點(diǎn),是亞洲最大的高壓法三聚氰胺生產(chǎn)基地之一。
三聚氰胺在高溫(380 ℃)、高壓(8.0 MPa)下分解為氨和二氧化碳。三聚氰胺是一種用途廣泛的基本有機(jī)化工中間產(chǎn)品,最主要的用途是生產(chǎn)三聚氰胺-甲醛樹脂,該樹脂是氨基塑料的品種之一,其硬度比脲醛樹脂高,不易著火,耐水、耐熱、耐老化、耐電弧、耐化學(xué)腐蝕,有良好的絕緣性能、光澤度和機(jī)械強(qiáng)度,是木材、塑料、涂料、造紙、紡織、皮革、電器等工業(yè)不可缺少的化工原料。
在三聚氰胺生產(chǎn)中,尿素轉(zhuǎn)變?yōu)槿矍璋返姆磻?yīng)是一個(gè)吸熱反應(yīng),三聚氰胺反應(yīng)器內(nèi)吸熱反應(yīng)所需的熱,是通過在熔鹽爐中燃燒天然氣而得到的。在這個(gè)熔鹽爐中,熱量傳遞給循環(huán)的熔鹽,由熔鹽再將這部分的熱量傳遞給三聚氰胺反應(yīng)器中的反應(yīng)介質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)。熔鹽的成分如下:NaNO2,40%(質(zhì)量分?jǐn)?shù));NaNO3,7%(質(zhì)量分?jǐn)?shù));KNO3,53%(質(zhì)量分?jǐn)?shù));熔鹽的熔點(diǎn)為142 ℃。
它是一種低共熔混合物,具有非常低的腐蝕性,并在160~550 ℃溫度范圍內(nèi)具有足夠的熱穩(wěn)定性。尤其在480 ℃以下的溫度范圍內(nèi)熱穩(wěn)定性相當(dāng)好,480 ~550 ℃熔鹽開始緩慢分解,亞硝酸鈉轉(zhuǎn)變?yōu)橄跛徕c,生成氧化鈉,同時(shí)釋放出氮?dú)?。?dāng)熔鹽系統(tǒng)暴露在空氣中,直接與氧氣接觸,在430 ℃溫度時(shí)就會(huì)發(fā)生與上述相同的反應(yīng)。因此為了防止空氣進(jìn)入熔鹽系統(tǒng),在熔鹽槽內(nèi)通入氮?dú)膺M(jìn)行保護(hù),避免熔鹽與氧氣直接接觸。在生產(chǎn)過程中,熔鹽系統(tǒng)設(shè)置了溫度高聯(lián)鎖保護(hù)裝置,并在實(shí)際操作中嚴(yán)格控制溫度,避免超溫。
一般來說,熔鹽在使用過程中會(huì)緩慢分解,亞硝酸鈉會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)橄跛徕c,熔點(diǎn)會(huì)緩慢升高。因此,必須定時(shí)分析熔鹽的組分,熔鹽發(fā)生分解后,導(dǎo)熱性能并不受影響。例如熔鹽使用的一個(gè)周期變化情況,本周起共使用1 047天(至2018年12月20日),熔鹽是2016年7月5日裝填的,生產(chǎn)廠家是山東榮昌,共裝填量46 t。 2018年6月19日正常生產(chǎn)時(shí)取樣分析,熔鹽堿度超標(biāo)0.36(>0.3%),具體分析情況如圖1所示。
通過趨勢(shì)看,堿度在緩慢上漲,已經(jīng)超標(biāo)。
當(dāng)熔鹽內(nèi)含有水分時(shí),升溫速率必須嚴(yán)格控制,特別是在200~400 ℃溫度范圍內(nèi),升溫應(yīng)當(dāng)尤其緩慢,以便讓水分盡可能逸出熔鹽,避免超壓。溫度超過600 ℃后,熔鹽與鋼會(huì)發(fā)生反應(yīng)。因此,用焊槍直接烘烤熔鹽管線和設(shè)備是非常危險(xiǎn)的。熔鹽與有機(jī)物接觸會(huì)發(fā)生燃燒和爆炸。所有的有機(jī)物,例如紙、油類、木材、棉紗、焦炭都會(huì)和熔鹽發(fā)生強(qiáng)烈燃燒,因此,熔鹽絕不允許與有機(jī)物接觸。鋁、鎂、銅也決不能與熱熔鹽接觸。熔鹽著火時(shí),使用干砂滅火,還可使用干粉滅火器和碳酸氣滅火,但不能用水,因?yàn)樗畷?huì)飛濺燙傷人。在操作狀態(tài)下,熔鹽槽的溫度在400~450 ℃,利用熔鹽循環(huán)泵送到熔鹽加熱爐加熱后再送到反應(yīng)器內(nèi)部的熔鹽刺刀管,與殼側(cè)的工藝介質(zhì)換熱后回到熔鹽槽,熔鹽管線設(shè)有下傾坡度,故管線可自行排盡。
圖1 熔鹽堿度分析
熔鹽組分分析見表1。
表1 熔鹽組分分析
氮?dú)饧兌?8%以上,氮?dú)鈮毫?0.3 MPa,壓力低時(shí)及時(shí)聯(lián)系提壓。正常操作期間,控制結(jié)晶器壓力液位,嚴(yán)禁超壓漫液情況發(fā)生,防止氮?dú)夤芫W(wǎng)倒入氨氣。氮?dú)夤芫W(wǎng)定期排水,尤其是冬季稍開管段導(dǎo)淋防止氮?dú)夤芫W(wǎng)積水。使用氮?dú)庵脫Q管線或充壓查漏后,及時(shí)拆除膠管泄壓防止誤操作導(dǎo)致氮?dú)夤芫W(wǎng)進(jìn)水。界區(qū)氮?dú)馀c空氣聯(lián)通閥處于關(guān)閉狀態(tài),打開連通閥之間導(dǎo)淋確認(rèn)氮?dú)馀c空氣管網(wǎng)不連通。反應(yīng)器壓力7.5~8.0 MPa,溫度380 ℃,防止反應(yīng)器壓力溫度大幅波動(dòng)導(dǎo)致反應(yīng)器泄漏造成熔鹽系統(tǒng)進(jìn)氨,尤其是儀表風(fēng)中斷或晃電過程尤其加強(qiáng)反應(yīng)器維護(hù)。熔鹽壓力控制0.02~0.03 MPa,發(fā)現(xiàn)放空閥門開度異常時(shí)及時(shí)判斷處理。