用于三聚氰胺生产设备的加热单元以及三聚氰胺生产设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于三聚氰胺生产设备的加热单元以及使用所述加热单元的三聚氰胺生产设备。
[0002]特别地，本发明涉及一种使用熔盐回路的加热单元，其有利地具有低的形成烧碱的风险，并且本发明进而涉及一种三聚氰胺生产设备，在该设备中因熔盐中存在烧碱而产生的SCC(应力腐蚀破裂)现象被最小化，或者优选地被消除。
【背景技术】
[0003]在本说明书中，缩写“SCC"旨在表示一种腐蚀过程，所述腐蚀过程发展为穿晶破裂或晶内破裂，这会导致穿透有关壁部的泄漏，或者导致结构的完全崩坏。
[0004]在三聚氰胺生产设备的情况中，SCC可以例如导致热交换器的部分或生产反应器的管束的一根或更多根管崩坏，所述热交换器用于对相关组的氨进行过热加热。
[0005]在三聚氰胺的生产过程中，在高压和低压两个情况中都有必要在生产过程的反应区域或者生产过程的其他区域中供应特定量的高温氨，以便避免会导致三聚氰胺固化的局部冷却(发生在354°C)发生。
[0006]优选地，在等于大致380°C的反应温度下供应氨。该反应温度远高于氨的临界温度(132.4°C)，这样，处于该反应温度的氨通常定义为过热氨。
[0007]在三聚氰胺生产过程中，尤其在没有催化剂并且因此处于高压的情况下进行处理操作的过程中，通过栗将氨压缩至期望的压力。为实现该目的，通常使用往复式栗，例如由液氨供给的活塞栗或隔膜栗。
[0008]因此接下来，必须经历若干步骤以便将上述的氨加热至期望的温度，所述若干步骤包括:将温度升高至与压力平衡的沸点的第一步骤，直到完成液相到气相的转变的第二沸腾步骤，以及将气相的氨的温度升高至反应温度的第三步骤。
[0009]氨的前两个加热步骤优选地通过使用热交换器实现，所述热交换器使用在工业化设备中可获得的低压、中压或高压蒸汽作为加热流体。例如，可以使用压强为5_6bar的蒸汽用于加热至沸点温度并完成汽化。同一蒸汽还可以用于将氨的温度升高至大致150°C，保证处于该温度值的所有的氨都为气相。
[0010]随后可以通过使用中压或高压蒸汽作为加热流体的热交换器、根据所述蒸汽的情况持续尽可能地升高氨的温度，所述蒸汽能够从工业设备中获得，所述蒸汽在工业设备中进行操作。
[0011]关于加热氨的第三步骤，不能使用蒸汽，因为要到达的温度(S卩380°C)高于水的临界温度373.936°C，相应的压强为220.58bar。
[0012]因此，排除了使用蒸汽用于加热氨的第三步骤的现实可能性。
[0013]目前，为执行所述的第三步骤，已知的是使用已存在于三聚氰胺生产设备中的其他加热流体，并且所述其他加热流体被用于提供反应热和/或用于保持装备和/或管线处于高于三聚氰胺的固化点的温度，即处于高于354°C的温度，优选地，处于等于或高于380°C的温度。
[0014]在目前已知的三聚氰胺生产设备中两种流体是通常可获得的并且具有适于实现上述目的的温度，所述流体即导热油(例如道式热载体)以及熔盐，两者都通过两个分离闭合的环形回路进行管理和操作，每一个回路包括一加热炉、至少一个循环栗、储箱、相关的管线、阀以及用于系统管理所必须的任何其他装置。
[0015]导热油在持续使用中其温度限于380°C。因此，为避免因裂解而快速分解，这样的流体通常用于保持已处于反应温度的流体的温度。换而言之，所述导热油用于避免在管线中循环的三聚氰胺冷却。
[0016]事实上，导热油在连续使用中的最大温度等于380°C，这不允许获得可用的温度差以管理用于加热氨的热交换器，所述氨必须被准确地加热到380°C的温度。
[0017]因此，可获得并且能够有效地用于过热加热氨的唯一流体只剩下熔盐的混合物，所述熔盐此外还构成了同样提供反应热的加热流体。
[0018]如已知的，熔盐由持续保持在高于380°C的温度的亚硝酸钠和亚硝酸钾以及硝酸盐的混合物构成。该类型的混合物有很强的氧化作用，因此为避免与氧气和环境水分接触，熔盐回路保持在大致0.5bar的氮气的正压强下。
[0019]为过热加热氨，目前使用由能够耐受380°C的氨的材料制成的热交换器，所述材料例如是具有高的镍含量的合金(高镍合金)制成，所述合金的一个示例为Hastelloy C276。
[0020]该类型的材料通常还用于制造使用熔盐作为加热流体的设备中的三聚氰胺生产反应器。
[0021]如图1所示，通常从储箱101提取熔盐并且通过循环栗送至加热炉102。所述熔盐从循环栗被输送至三聚氰胺生产反应器103，并且被输送至用于过热加热氨的热交换器(所述热交换器还称作过热交换器，或者简称为过热加热器104)的部分，以随后从反应器和过热加热器两者返回至回路的储箱101。
[0022]随后，在用作反应器103的加热流体的熔盐量和用作过热加热器104的加热流体的熔盐量之间的组分和温度没有变化的情况下，连续地搅动所述熔盐。
[0023]申请人已考虑到在热交换器中，要被加热的流体为气相，所述流体必须以一定速度循环以便产生湍流运动，从而获得能够接受的热交换率的值。
[0024]申请人还考虑到在由汽化的液体形成的气体中，可能存在残留的液滴，例如在汽化步骤中发生故障的情况中。
[0025]申请人因此发现了因获得好的热交换效果所需的湍流运动而进行高速运动的残留液滴的存在所导致的侵蚀/腐蚀的风险。
[0026]申请人还观察到侵蚀/腐蚀现象会导致管壁(要被加热的流体在所述管壁内流动)穿孔，使得管与管外的区域连通，并且因此导致热交换器发生泄漏。
[0027]具体而言，根据热交换器所制成的机械结构的类型，热交换器可能会遭受内部泄漏(即，热交换器的两种流体(要被加热的流体和用于加热的流体)相互流通)和/或外部泄漏(即，交换器的流体与环境连通)。在内部泄漏的情况下，会产生两种流体的混合物。
[0028]在用于供给过热氨的热交换器104、105中，最具风险的部分在于热交换器中氨达到汽化温度的区域。在这样的区域中，蒸汽和液体的混合相会存在一段时间。热交换器的这样的临界区域通常包含在热交换器的用于汽化氨的部分中，也称为汽化热交换器105(或简称为汽化器)。
[0029]不过申请人还发现，由于异常情况，例如蒸汽采集故障、蒸汽压力下降或缺失、缺乏合适的热隔绝等，液体形式的氨液滴也可能存在于过热交换器104中，如已经说明的，所述过热交换器使用熔盐作为热源。
[0030]申请人还发现，在三聚氰胺生产设备中，氨的压力高于熔盐的压力。
[0031]因此，在过热加热器处发生热交换器的内部泄漏的情况中，会发生氨进入熔盐回路，并且这两种制品之间必然立即发生反应。
[0032]由于熔盐本身转化慢，总会有特定量的氧化钠存在于熔盐的混合物中。此外，氨与熔盐的反应会导致水的形成，原因在于在熔盐(亚硝酸盐和硝酸盐的混合物)中存在氧化剂化合物。
[0033]因此，在氨和熔盐接触的情况中，由于氧化钠和所形成的水之间的反应会形成氢氧化钠。
[0034]进入熔盐回路的氨的量与通量截面直接成比例。
[0035]在相当量的氨进入熔盐回路的情况中，会发生强烈的放热反应，并且熔盐回路的压力和温度会上升。这样的紧急情况能够直接探测到，这允许人们及时地停止生产设备以对其进行维护。尤其地，有必要更换熔盐，因为它们将因为存在氨