本发明涉及化工技术领域，具体地，涉及一种三聚氰胺热能回收系统和工艺。
背景技术：
目前，三聚氰胺通常以尿素为原料生产，其生产方法可分为低压法和高压法两种。
高压法三聚氰胺生产工艺属于液相反应，无催化剂。反应压力一般为7～20mpa，反应温度为360～400℃。
低压法三聚氰胺生产工艺属于气相催化反应，一般以氧化铝、硅铝胶或硅胶作催化剂。反应压力一般为0.1～0.7mpa，反应温度为350～400℃。
低压法三聚氰胺生产工艺一般采用气相淬冷工艺对反应产物进行后处理，即以氨和二氧化碳的混合气为淬冷剂完成产品的结晶与提纯。
气相淬冷工艺为气相催化反应，在流化床反应器内，发生如下反应：
6co(nh2)2(尿素)→c3n6h6(三聚氰胺)+6nh3+3co2
该反应为吸热反应，其热量由熔盐系统提供，熔盐炉可为燃煤炉或燃气炉。
熔盐炉提供的热量分两部分：一是流化床反应器内尿素分解生成三聚氰胺所吸收的热量；二是将载气加热到390℃所需要的热量。
现有的气相淬冷工艺中，载气压缩机位于冷气除沫器之后，其进口温度为135～140℃，经载气压缩机加压后，其出口温度为190～200℃，然后进入载气预热器用熔盐加热至390℃，再进入流化床反应器。载气加热需要的热量约为熔盐炉总热负荷的50％，反应生成气热能利用率较低，造成流化载气加热需要熔盐炉提供大量的热源。
针对气相淬冷工艺中热能回收技术的缺陷，一些科研机构及生产厂家提出将载气压缩机置于捕集器之后，其进口温度为210～220℃，经载气压缩机加压后，其出口温度为270～280℃。但由于现有的气相淬冷工艺中，捕集器均采用旋风分离结构形式，其分离效率一般为99％左右。从捕集器出来的工艺气中含有少量的三聚氰胺粉末，若直接进入载气压缩机则会造成堵塞，使得载气压缩机无法正常运行。
此外，现有的气相淬冷工艺中，从流化床反应器出口的生成气中除了载气(氨和二氧化碳)、三聚氰胺外，还含有副产物(蜜伯胺和蜜勒胺)及少量催化剂粉末。为了除去副产物及催化剂粉末，390℃的反应生成气需要先经过热气冷却器冷却至340℃，使副产物(蜜伯胺和蜜勒胺)由气相凝华变成固体，再进入热气过滤器过滤，除去副产物(蜜伯胺和蜜勒胺)及少量催化剂粉末，再进入结晶器结晶。而现有热气冷却器采用列管换热器型式，管内走工艺气，管外为道生液冷却换热。道生液被加热气化，变成道生气，道生气进入道生冷凝器冷凝变为液态流回热气冷却器，靠位差形成自然循环。由于道生液为联苯及联苯醚混合物，属易燃易爆化学品，一旦发生泄漏，就会造成环境污染，甚至发生燃爆事故。
技术实现要素：
本发明的目的是为了克服现有技术中反应生成气热能利用率较低，造成流化载气加热需要熔盐炉提供大量热源的缺陷，提供一种三聚氰胺热能回收系统，本发明在原有传统系统的基础上增加了热能回收器及袋式除尘器，经过袋式除尘器后的工艺气可直接进入载气压缩机加压，然后进入热能回收器与反应生成气换热，省去了原有的道生冷却系统，有效地回收了热能，大幅度降低了熔盐炉的煤耗或天然气的消耗。
本发明的另一目的在于提供一种三聚氰胺生产中提高载气压缩机进口载气温度的方法。
本发明的另一目的在于提供一种高效分离气相中少量三聚氰胺粉末的方法。
本发明的另一目的在于提供一种可长周期安全且稳定运行的三聚氰胺热能回收工艺。
本发明的另一目的在于提供一种利用上述三聚氰胺热能回收系统生产三聚氰胺的工艺。
为了实现上述目的，本发明是通过以下方案予以实现的：
一种三聚氰胺热能回收系统，包括反应系统和载气系统；所述反应系统包括依次相连的液尿泵16、尿素洗涤塔12、流化床反应器1、热能回收器7、热气过滤器9、结晶器10和捕集器11，以及与尿素洗涤塔12相连的冷气除沫器14；尿素洗涤塔12上设有空冷器13；
所述载气系统包括袋式除尘器18、载气压缩机2、载气预热器5和熔盐循环系统；捕集器11、袋式除尘器18、载气压缩机2和热能回收器7依次相连；载气预热器5与流化床反应器1相连；所述熔盐循环系统包括依次连接的熔盐贮槽4、熔盐泵3、熔盐炉6和熔盐加热管17，熔盐加热管17设在流化床反应器1内，熔盐加热管17与载气预热器5相连，载气预热器5与熔盐贮槽4相连。
所述流化床反应器1包括设于反应器底部的进料口，用于通入高温载气，出料口位于反应器顶部，用于输出反应器中产生的反应生成气，熔融尿素由反应器中部进入反应器，熔盐加热管17位于反应器下部，用于提供反应所需要的热量。
所述载气预热器5与流化床反应器1相连，用于加热载气。
所述热能回收器7与流化床反应器1出口相连，用于冷却反应生成气，同时加热载气。采用热能回收器7代替现有的热气冷却器及道生冷凝器，取消了道生冷却系统，确保三聚氰胺装置更加安全、环保、高效地运行。
所述热气过滤器9与热能回收器7出口相连，用于过滤反应生成气中的副产物及催化剂粉末。
所述结晶器10与热气过滤器9出口相连，用于反应生成气中三聚氰胺结晶。
所述捕集器11与结晶器10相连，用于捕集结晶的三聚氰胺。
所述袋式除尘器18与捕集器11相连，用于进一步分离工艺气中所夹带的少量三聚氰胺。
所述载气压缩机2与袋式除尘器18相连，用于载气加压。
所述熔盐循环系统用于加热流化床反应器1和载气预热器5，按流程顺序包括依次连接的熔盐贮槽4、熔盐泵3、熔盐炉6和熔盐加热管17，熔盐加热管17设在流化床反应器1内，熔盐加热管17与载气预热器5相连，载气预热器5与熔盐贮槽4相连；所述熔盐炉6可以是燃煤炉或者燃气炉。
优选地，所述三聚氰胺热能回收系统还设有冷气风机15，冷气风机15设置在冷气除沫器14和结晶器10之间，即冷气除沫器14、冷气风机15和结晶器10依次相连。
优选地，所述三聚氰胺热能回收系统还设有冷气风机15，冷气风机15设置在捕集器11和尿素洗涤塔12之间，且袋式除尘器18在捕集器11和冷气风机15之间，即捕集器11、袋式除尘器18、冷气风机15和尿素洗涤塔12依次相连。
优选地，所述热能回收器7的进口处设有调节载气流量的载气调节阀8，所述载气调节阀8用于调节经过热能回收器7的载气流量，以控制热能回收器7出口的反应生成气的温度为330～340℃，使得副产物(蜜伯胺和蜜勒胺)完全凝华变成固体，既保证了三聚氰胺产品的质量，又避免了三聚氰胺凝华结晶。
优选地，所述袋式除尘器18包括内部的旋转反吹装置19和外部的保温夹套20，所述袋式除尘器18采用旋转反吹技术，既提高了反吹效果，又保证了设备的长周期运行。所述保温夹套20内采用250℃氮气保温，以维持工艺气出口温度在220℃左右(比进口温度高1～5℃)，避免工艺气中三聚氰胺凝华结晶析出而造成载气压缩机堵塞。
本发明还请求保护一种利用上述三聚氰胺热能回收系统生产三聚氰胺的工艺，包括如下步骤：
s1.加热加压后的载气与熔融尿素在流化床反应器1中，经催化剂作用生成三聚氰胺，即得反应生成气；
s2.反应生成气进入热能回收器7冷却，同时析出杂质；
s3.从热能回收器7出来的气体，进入热气过滤器9，过滤除杂；
s4.从热气过滤器9出来的气体，进入结晶器10与冷气混合、结晶；
s5.从结晶器10出来的夹带大量三聚氰胺结晶的气体，进入捕集器11分离，分离的三聚氰胺固体粉末由捕集器11输出。
优选地，从捕集器11出来的气体分两路，一路进入尿素洗涤塔12，热量由空冷器13带走；从尿素洗涤塔12出来的气体，进入冷气除沫器14分离尿素雾沫，再进入冷气风机15加压，然后进入结晶器10；另一路进入袋式除尘器18进一步分离气体中所夹带的少量三聚氰胺；从袋式除尘器18出来的气体，进入载气压缩机2加压，然后进入热能回收器7回收反应生成气的热量。
优选地，从捕集器11出来的气体，进入袋式除尘器18进一步分离气体中所夹带的少量三聚氰胺；从袋式除尘器18出来的气体分两路，一路进入载气压缩机2加压，然后进入热能回收器7回收反应生成气的热量进行预热，然后进入载气预热器5加热，再经流化床反应器1底部进入流化床反应器1；另一路进入冷气风机15加压，然后进入尿素洗涤塔12，热量由空冷器13带走；从尿素洗涤塔12出来的气体，进入冷气除沫器14分离尿素雾沫，再进入结晶器10。
优选地，所述袋式除尘器18内部的旋转反吹装置19采用载气压缩机2出口的载气作为反吹气，节约了氨气的用量，降低了运行成本。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明所提供的三聚氰胺热能回收系统在原有传统系统的基础上增加了热能回收器及袋式除尘器，利用袋式除尘器将工艺气中的三聚氰胺粉末进一步分离干净，避免产生结晶堵塞，使得载气压缩机及冷气风机可直接吸入高温工艺气，热能得到有效利用。同时，由于载气压缩机出口温度大幅度提高，载气可直接与反应生成气在热能回收器内换热，既省去了道生冷却系统，又使热能得到充分利用，大幅度降低了熔盐炉的煤耗或天然气的消耗。本发明的工艺具有热能回收效率高、装置运行更加安全、环保效果明显改善等优点。
附图说明
图1为本发明实施例1的三聚氰胺热能回收系统和工艺流程示意图。
图2为本发明实施例2的三聚氰胺热能回收系统和工艺流程示意图。
附图标记如下：
1-流化床反应器2-载气压缩机
3-熔盐泵4-熔盐贮槽
5-载气预热器6-熔盐炉
7-热能回收器8-载气调节阀
9-热气过滤器10-结晶器
11-捕集器12-尿素洗涤塔
13-空冷器14-冷气除沫器
15-冷气风机16-液尿泵
17-熔盐加热管18-袋式除尘器
19-旋转反吹装置20-保温夹套
具体实施方式
下面结合说明书附图及具体实施例对本发明作出进一步地详细阐述，所述实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。下述实施例中所使用的试验方法如无特殊说明，均为常规方法；所使用的材料、试剂等，如无特殊说明，为可从商业途径得到的试剂和材料。
实施例1一种三聚氰胺热能回收系统和工艺
一种三聚氰胺热能回收系统，如图1所示，包括反应系统和载气系统；所述反应系统包括依次相连的液尿泵16、尿素洗涤塔12、流化床反应器1、热能回收器7、热气过滤器9、结晶器10和捕集器11，以及与尿素洗涤塔12相连的冷气除沫器14；尿素洗涤塔12上设有空冷器13；
所述载气系统包括袋式除尘器18、载气压缩机2、载气预热器5和熔盐循环系统；捕集器11、袋式除尘器18、载气压缩机2和热能回收器7依次相连；载气预热器5与流化床反应器1相连；所述熔盐循环系统包括依次连接的熔盐贮槽4、熔盐泵3、熔盐炉6和熔盐加热管17，熔盐加热管17设在流化床反应器1内，熔盐加热管17与载气预热器5相连，载气预热器5与熔盐贮槽4相连。
所述流化床反应器1包括设于反应器底部的进料口，用于通入高温载气，出料口位于反应器顶部，用于输出反应器中产生的反应生成气，熔融尿素由反应器中部进入反应器，熔盐加热管17位于反应器下部，用于提供反应所需要的热量。
所述载气预热器5与流化床反应器1相连，用于加热载气。
所述热能回收器7与流化床反应器1出口相连，用于冷却反应生成气，同时加热载气。采用热能回收器7代替现有的热气冷却器及道生冷凝器，取消了道生冷却系统，确保三聚氰胺装置更加安全、环保、高效地运行。
所述热气过滤器9与热能回收器7出口相连，用于过滤反应生成气中的副产物及催化剂粉末。
所述结晶器10与热气过滤器9出口相连，用于反应生成气中三聚氰胺结晶。
所述捕集器11与结晶器10相连，用于捕集结晶的三聚氰胺。
所述袋式除尘器18与捕集器11相连，用于进一步分离工艺气中所夹带的少量三聚氰胺。
所述载气压缩机2与袋式除尘器18相连，用于载气加压。
所述熔盐循环系统用于加热流化床反应器1和载气预热器5，按流程顺序包括依次连接的熔盐贮槽4、熔盐泵3、熔盐炉6和熔盐加热管17，熔盐加热管17设在流化床反应器1内，熔盐加热管17与载气预热器5相连，载气预热器5与熔盐贮槽4相连；所述熔盐炉6可以是燃煤炉或者燃气炉。
所述三聚氰胺热能回收系统还设有冷气风机15，冷气风机15设置在冷气除沫器14和结晶器10之间，即冷气除沫器14、冷气风机15和结晶器10依次相连。
所述热能回收器7的进口处设有调节载气流量的载气调节阀8，所述载气调节阀8用于调节经过热能回收器7的载气流量，以控制热能回收器7出口的反应生成气的温度为330～340℃，使得副产物(蜜伯胺和蜜勒胺)完全凝华变成固体，既保证了三聚氰胺产品的质量，又避免了三聚氰胺凝华结晶。
所述袋式除尘器18包括内部的旋转反吹装置19和外部的保温夹套20，所述袋式除尘器18采用旋转反吹技术，既提高了反吹效果，又保证了设备的长周期运行。所述保温夹套20内采用250℃氮气保温，以维持工艺气出口温度在220℃左右(比进口温度高1～5℃)，避免工艺气中三聚氰胺凝华结晶析出而造成载气压缩机堵塞。
一种利用上述三聚氰胺热能回收系统生产三聚氰胺的工艺，具体包括如下步骤：
(1)来自载气压缩机2出口的载气(温度为270～280℃)，进入热能回收器7壳体(载气走管间)，被管内的反应生成气加热至350～360℃，然后进入载气预热器5加热，经载气预热器5加热至380～400℃后，由流化床反应器1底部的进料口进入流化床反应器1，将流化床反应器1中的催化剂进行流化；
(2)来自液尿泵16出口的熔融尿素由流化床反应器1中部的进料口进入流化床反应器1；
(3)在流化床反应器1内进行尿素生成三聚氰胺的反应，维持反应温度在350～400℃、压力在0.1～1.0mpa之间(流化床反应器1内设置了熔盐加热管17，反应所需要的热量由熔盐系统提供)；
(4)从流化床反应器1顶部出来的反应生成气(温度为380～390℃)进入热能回收器7(反应生成气走管内)，被管外的载气冷却至330～340℃，气体中的副产物(蜜伯胺和蜜勒胺)凝华结晶析出，热能回收器7出口的反应生成气温度由载气调节阀8控制；
(5)从热能回收器7出来的反应生成气进入热气过滤器9，过滤除去气体中夹带的副产物(蜜伯胺和蜜勒胺)以及催化剂粉末；
(6)从热气过滤器9出来的反应生成气由结晶器10的顶部进口进入结晶器10，与来自结晶器10下部的冷气混合，气相中的三聚氰胺淬冷凝华结晶；
(7)从结晶器10底部出来的夹带大量三聚氰胺的气体进入捕集器11，在捕集器11内分离三聚氰胺固体粉末，分离下来的三聚氰胺固体粉末由捕集器11底部的出料装置输出；
(8)从捕集器11顶部出来的气体(温度为210～220℃)分两路：一路进入尿素洗涤塔12，在尿素洗涤塔12内，热量由空冷器13带走；经尿素洗涤后的冷气温度为130～140℃，进入冷气除沫器14分离尿素雾沫，再进入冷气风机15，经冷气风机15加压后由结晶器10下部进入结晶器10；
另一路由袋式除尘器18中部进口进入袋式除尘器18，进一步分离气体中所夹带的少量三聚氰胺；从袋式除尘器18出来的气体(温度为220℃)进入载气压缩机2，经载气压缩机2加压后(温度为270～280℃)，进入热能回收器7回收反应生成气热量。
实施例2一种三聚氰胺热能回收系统和工艺
一种三聚氰胺热能回收系统，如图2所示，包括反应系统和载气系统；所述反应系统包括依次相连的液尿泵16、尿素洗涤塔12、流化床反应器1、热能回收器7、热气过滤器9、结晶器10和捕集器11，以及与尿素洗涤塔12相连的冷气除沫器14；尿素洗涤塔12上设有空冷器13；
所述载气系统包括袋式除尘器18、载气压缩机2、载气预热器5和熔盐循环系统；捕集器11、袋式除尘器18、载气压缩机2和热能回收器7依次相连；载气预热器5与流化床反应器1相连；所述熔盐循环系统包括依次连接的熔盐贮槽4、熔盐泵3、熔盐炉6和熔盐加热管17，熔盐加热管17设在流化床反应器1内，熔盐加热管17与载气预热器5相连，载气预热器5与熔盐贮槽4相连。
所述流化床反应器1包括设于反应器底部的进料口，用于通入高温载气，出料口位于反应器顶部，用于输出反应器中产生的反应生成气，熔融尿素由反应器中部进入反应器，熔盐加热管17位于反应器下部，用于提供反应所需要的热量。
所述载气预热器5与流化床反应器1相连，用于加热载气。
所述热能回收器7与流化床反应器1出口相连，用于冷却反应生成气，同时加热载气。采用热能回收器7代替现有的热气冷却器及道生冷凝器，取消了道生冷却系统，确保三聚氰胺装置更加安全、环保、高效地运行。
所述热气过滤器9与热能回收器7出口相连，用于过滤反应生成气中的副产物及催化剂粉末。
所述结晶器10与热气过滤器9出口相连，用于反应生成气中三聚氰胺结晶。
所述捕集器11与结晶器10相连，用于捕集结晶的三聚氰胺。
所述袋式除尘器18与捕集器11相连，用于进一步分离工艺气中所夹带的少量三聚氰胺。
所述载气压缩机2与袋式除尘器18相连，用于载气加压。
所述熔盐循环系统用于加热流化床反应器1和载气预热器5，按流程顺序包括依次连接的熔盐贮槽4、熔盐泵3、熔盐炉6和熔盐加热管17，熔盐加热管17设在流化床反应器1内，熔盐加热管17与载气预热器5相连，载气预热器5与熔盐贮槽4相连；所述熔盐炉6可以是燃煤炉或者燃气炉。
所述三聚氰胺热能回收系统还设有冷气风机15，冷气风机15设置在捕集器11和尿素洗涤塔12之间，且袋式除尘器18在捕集器11和冷气风机15之间，即捕集器11、袋式除尘器18、冷气风机15和尿素洗涤塔12依次相连。
所述热能回收器7的进口处设有调节载气流量的载气调节阀8，所述载气调节阀8用于调节经过热能回收器7的载气流量，以控制热能回收器7出口的反应生成气的温度为330～340℃，使得副产物(蜜伯胺和蜜勒胺)完全凝华变成固体，既保证了三聚氰胺产品的质量，又避免了三聚氰胺凝华结晶。
所述袋式除尘器18包括内部的旋转反吹装置19和外部的保温夹套20，所述袋式除尘器18采用旋转反吹技术，既提高了反吹效果，又保证了设备的长周期运行。所述保温夹套20内采用250℃氮气保温，以维持工艺气出口温度在220℃左右(比进口温度高1～5℃)，避免工艺气中三聚氰胺凝华结晶析出而造成载气压缩机堵塞。
一种利用上述三聚氰胺热能回收系统生产三聚氰胺的工艺，具体包括如下步骤：
(1)来自载气压缩机2出口的载气(温度为270～280℃)，进入热能回收器7壳体(载气走管间)，被管内的反应生成气加热至350～360℃，然后进入载气预热器5加热，经载气预热器5加热至380～400℃后，由流化床反应器1底部的进料口进入流化床反应器1，将流化床反应器1中的催化剂进行流化；
(2)来自液尿泵16出口的熔融尿素由流化床反应器1中部的进料口进入流化床反应器1；
(3)在流化床反应器1内进行尿素生成三聚氰胺的反应，维持反应温度在350～400℃、压力在0.1～1.0mpa之间(流化床反应器1内设置了熔盐加热管17，反应所需要的热量由熔盐系统提供)；
(4)从流化床反应器1顶部出来的反应生成气(温度为380～390℃)进入热能回收器7(反应生成气走管内)，被管外的载气冷却至330～340℃，气体中的副产物(蜜伯胺和蜜勒胺)凝华结晶析出，热能回收器7出口的反应生成气温度由载气调节阀8控制；
(5)从热能回收器7出来的反应生成气进入热气过滤器9，过滤除去气体中夹带的副产物(蜜伯胺和蜜勒胺)以及催化剂粉末；
(6)从热气过滤器9出来的反应生成气由结晶器10的顶部进口进入结晶器10，与来自结晶器10下部的冷气混合，气相中的三聚氰胺淬冷凝华结晶；
(7)从结晶器10底部出来的夹带大量三聚氰胺的气体进入捕集器11，在捕集器11内分离三聚氰胺固体粉末，分离下来的三聚氰胺固体粉末由捕集器11底部的出料装置输出；
(8)从捕集器11顶部出来的气体(温度为210～220℃)，由袋式除尘器18中部进口进入袋式除尘器18，进一步分离气体中所夹带的少量三聚氰胺；
(9)从袋式除尘器18出来的气体(温度为220℃)分两路：一路进入载气压缩机2，经载气压缩机2加压后(温度为270～280℃)，进入热能回收器7回收反应生成气热量；另一路进入冷气风机15，经冷气风机15加压后进入尿素洗涤塔12，在尿素洗涤塔12内，热量由空冷器13带走；经尿素洗涤后的冷气温度为130～140℃，进入冷气除沫器14分离尿素雾沫，再进入结晶器10。
运行结果如表1所示。
表1本发明三聚氰胺热能回收系统和工艺与现有低压法气相淬冷系统和工艺的综合指标比较(以年产5万吨三聚氰胺计)
由表1可知，本发明的一种三聚氰胺热能回收系统和工艺，大幅度降低了熔盐炉的热负荷，降低了煤耗或天然气消耗，热能回收效率显著提高；同时，由于取消了道生冷却系统，装置运行更加安全、环保效果明显改善。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，对于本领域的普通技术人员来说，在上述说明及思路的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。