一种三聚氰胺生产系统和工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于化工领域，涉及一种三聚氰胺生产系统和工艺。
【背景技术】
[0002] 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。
[0003] 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360~420°C。
[0004] 高压法三聚氰胺生产工艺一般采用液氨、氨水或母液等作为液相淬冷剂进行淬 冷，需精制后才能得到三聚氰胺产品。
[0005] 高压法的优点是尾气(氨和二氧化碳)压力高，可直接返回尿素装置，能有效降低 原料损耗;其缺点是需引入液相淬冷剂进行淬冷再精制，工艺流程长，蒸汽消耗高(每吨产 品需消耗蒸汽6~10吨），且生产过程中有废水产生。
[0006] 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350~450°C。
[0007] 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。
[0008] 低压法的优点是工艺流程较短，设备投资较少，无废水产生;其缺点：一是尾气压 力低，不能直接送往尿素装置利用。二是由于系统压力低，电耗高（每吨产品需耗电800~ 1500度）。三是由于系统压力低，设备外形尺寸大，不利于装置的大型化。
[0009] 现有的低压法气相淬冷工艺存在以下缺点：
[0010]①热能利用率低。
[0011]三聚氰胺通过冷气淬冷结晶，其热量经尿素洗涤系统产生〇. 1~〇. 3MPa蒸汽。由于 蒸汽压力低，品位低，无法利用，一般采用空冷器冷却以移走热量，造成了大量热量的浪费 (每吨三聚氰胺约产生4吨蒸汽）。
[0012] ②电耗高。
[0013] 低压法气相淬冷工艺需要大量冷气结晶，其冷气量约为载气量的4倍，冷气风机的 运行功率超过载气压缩机的运行功率，每吨三聚氰胺冷气风机的电耗约为300度。
[0014] 低压法气相淬冷工艺需要大量液尿循环洗涤，每吨三聚氰胺液尿循环栗电耗约为 50度。
[0015] ③尾气不能直接送往尿素装置利用。
[0016] 因低压法气相淬冷工艺系统压力低，尾气处理困难，只能用水吸收，不能直接送往 尿素装置利用，其尾气处理成本高。
[0017] ④产品质量不稳定。
[0018] 低压法气相淬冷工艺，因冷气系统采用尿素洗涤，设备及管道等腐蚀严重，经常出 现产品中有黑点的情况，产品质量不稳定，严重影响产品的使用。
[0019] ⑤装置大型化困难。
[0020]低压法气相淬冷工艺中，由于系统压力低，设备外形尺寸大，装置大型化困难。
[0021 ]针对低压法气相淬冷工艺的缺陷，国内一些研发机构提出一种循环流化床结晶器 技术。该技术的特点是循环流化床采用主床加伴床的结构，并设置内旋风分离器及换热管 束。利用换热管内液体的相变将大量的结晶热移走，以维持结晶温度在220°C左右。
[0022]该循环流化床结晶器内的三聚氰胺在主床与伴床之间循环流动。由于三聚氰胺固 体粉末的流动性差，内旋风分离器的下料管容易堵塞，造成装置无法运行。
【发明内容】
[0023] 本发明的目的之一在于提供一种热能利用率高的三聚氰胺生产系统。
[0024] 本发明的另一个目的在于提供一种电耗低的三聚氰胺生产系统。
[0025] 本发明的另一个目的在于提供一种工艺流程简化的三聚氰胺生产系统。
[0026]本发明的另一个目的在于提供一种可长期安全且正常使用的三聚氰胺生产系统。
[0027] 本发明的另一个目的在于提供具有上述功能特点的三聚氰胺生产工艺。
[0028] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
[0029] 一种三聚氰胺生产系统，包括：
[0030]反应器:包括设于反应器下部的第一进料口与第二进料口，第一进料口位置高于 熔盐加热管，用于通入熔融尿素，第二进料口位于反应器的底部，用于通入载气，出料口位 于反应器顶部，用于输出反应器中产生的反应气，熔盐加热管位于反应器下部，用于向反应 器提供热量。
[0031 ] 热气冷却器:与反应器出口相连，用于冷却反应气。
[0032]热气过滤器:与热气冷却器出口相连，用于过滤反应气中的催化剂粉末及副产物 等杂质。
[0033]流化床结晶器:包括设于流化床结晶器下部的第一进料口（未结晶气进口）、第二 进料口（旋风分离器分离的固体入口）及第三进料口（袋式除尘器分离的固体入口）。第一进 料口位于流化床结晶器的底部，用于通入未结晶气体，第二进料口位置低于冷却装置，用于 将旋风分离器分离下来的三聚氰胺粉末返回流化床结晶器，第三进料口位置低于第二进料 口，用于将袋式除尘器分离下来的三聚氰胺粉末返回流化床结晶器。
[0034] 此外，流化床结晶器还包含第一出料口 -结晶气出口、第二出料口-产品出口。第一 出料口位于流化床结晶器顶部，用于输出结晶后的气体，第二出料口位于流化床结晶器下 部，其位置低于第三进料口，用于将三聚氰胺产品输出。
[0035] 流化床结晶器内包含位于底部的气体分配器、位于气体分配器上方的冷却装置、 及位于冷却装置上方的挡气除尘器。气体分配器的上方与挡气除尘器的下方空间为固体颗 粒密相区。气体分配器与冷却装置间设置有一空置空间。
[0036] 气体分配器包括一次气体分布器和二次气体分布器，所述一次气体分布器包括多 个分布于基本同一水平面的喷嘴;所述二次气体分布器为具有多个开孔的板，位于所述一 次气体分布器上方。
[0037] 优选地，所述的二次气体分布器可以贴着一次气体分布器设置于一次气体分布器 上方;所述的一次气体分布器与未结晶气进口连通，优选通过管道连通。
[0038] 所述的喷嘴的开口向下，例如，朝向结晶器底部或呈一定角度朝向结晶器底部。当 壳体内底部被装入三聚氰胺，未结晶气开始进入结晶器时，气体均匀地从各个喷嘴往下喷 出，并吹动三聚氰胺固体颗粒逸散形成流化，此时，气体分配器的上部空间形成固体颗粒密 相区，而下方由于喷嘴和多孔板的作用形成底部固体颗粒稀相区；当停止流化之后，三聚氰 胺将大量缓慢回落，此时，二次气体分布器(多孔板）同时起到了阻隔较大一部分三聚氰胺 回落至底部的作用，从而解决了气体分配器容易堵塞的问题。
[0039] 优选地，所述喷嘴包括喷孔和位于喷孔外部的延伸的管道，呈一定角度朝向结晶 器底部。
[0040] 上述的一定角度例如可以是大于0°小于45°。
[0041]通过采用本发明的气体分配器的设置，可以使得结晶器的直径达8米时仍能顺利 运行。
[0042] 在本发明的一个优选实施例中，一次气体分布器包括多个分布于同一平面的环形 管，环形管通过径向的分支管相连通，各径向的分支管汇总于中心管道，中心管道即为连通 未结晶气进口与一次气体分布器的管道。喷嘴连接于环形管上，以均匀地分布于结晶器内。 [0043]在流化床结晶器的密相区，布置了冷却装置，所述冷却装置优选换热装置。换热装 置具有一个水入口和一个蒸汽出口；所述水入口与设于汽包底部的汽包出水口连通，所述 蒸汽出口与设于汽包的蒸汽进口连通。换热装置包含许多换热管，换热管内介质为水。三聚 氰胺床层中的结晶热加热换热管内的水，使水汽化，汽水混合物由出口总管上升至流化床 结晶器外的汽包内，分离水后的蒸汽由蒸汽出口总管引出，分离下来的水靠位差流入流化 床结晶器换热管下部的水入口总管，形成自然循环。
[0044] 所述的汽包位于流化床结晶器上方，与流化床结晶器中的换热装置相连。具体地， 汽包出水口和蒸汽进口分别与换热装置的水入口和蒸汽出口相连接。所述汽包的蒸汽出口 装有压力调节阀，通过压力调节阀控制水的汽化压力来控制相应的汽化温度。由于汽包与 换热装置中的水汽形成自然循环系统，只要压力恒定不变，温度也会恒定不变，三聚氰胺床 层就不会超温。
[0045] 在冷却装置的上方，设置有挡气除尘器。通过该挡气除尘器，可以破除结晶器内的 大气泡，同时将气体中夹带的大量三聚氰胺分离下来，使进入结晶器壳体外部旋风分离器 的气体中三聚氰胺浓度大大降低，减轻了旋风分离器的负荷，提高了旋风分离器的分离效 果。作为一种优选的实施方案，所述的挡气除尘器为由多个爪状交叉结构构成的筛状部件。 爪状交叉结构形成了一定的上下重叠区，以及一定的镂空区域，由此形成了成上下空间分 布(三维分布）的筛状结构。挡气除尘器具有两层以上，每层挡气除尘器的爪状结构呈垂直 交错分布。
[0046] 需要特别指出的是，该挡气除尘器的设置是非常有利的，尤所述的挡气除尘器用 于阻挡大部分的三聚氰胺颗粒。挡气除尘器优选设有两层以上挡气除尘层，更优选三层以 上挡气除尘层。在所述壳体内部，气体分配器间隔一定距离的上方，设置有用于阻隔固体颗 粒的挡气除尘器，该挡气除尘器可以是开孔板(例如具有多个圆形、方形或其他形状的孔）、 或者网状、筛状的部件，优选具有两层或以上的呈相互上下分布的开孔板、或者网状、筛状 的部件。当结晶气体连同固体颗粒经过该挡气除尘器时，气体可继续扩散至挡气除尘器上 方的空间，而三聚氰胺固体颗粒受到较大的阻力从而大部分被阻挡在挡气除尘器下方的空 间，从而，挡气除尘器下方直至气体分配器上方的空间为结晶器中的固体颗粒密相区，三聚 氰胺得到充分的利用，结晶冷却以较高的速率进行，而挡气除尘器的上方空间形成另一个 固体颗粒稀相区，以便于气体进一步最终与三聚氰胺的有效分离。