常压全氨催化循环一步法生产三聚氰胺的方法 【技术领域】
本发明涉及一种三聚氰胺的制取方法，更准确地说本发明涉及常压全氨催化循环一步法生产三聚氰胺的方法。属于化学工艺技术领域。
背景技术
国内使用三聚氰胺常压全氨催化循环法的生产企业比较多，企业数量要占整个生产三聚氰胺的企业约80％左右，在这些企业中，产能小到单套装置1000吨/年，大到多套装置18000吨/年(单套最大产能为5000吨/年)。该类型企业100％地沿续2步法生产工艺，而且这类型的企业虽然占三聚氰胺生产企业总数的80％以上，产能却只占三聚氰胺总产能40％左右。二步法生产三聚氰胺的缺陷是(一)产品纯度偏低，达不到优级品，即达到99.8％的纯度比较困难；(二)产品结晶颗粒大，用户使用时反应慢如甲溶(即三聚氰胺在甲醛中的溶解度)速度慢，只能提高温度来加快甲溶，因此不受用户欢迎；(三)是产品经重结晶出来PH值偏低，用户要求的PH值一般是8.2-8.6，但重结晶出来的PH一般都在7.8-8.2，因此对PH值要求高的行业无法使用；(四)是产品损失大、消耗高，以2步法最好水平来算的话，尿素消耗要在3.3吨以上才可能获得1吨三聚氰胺成品，比一步法(一步法消耗在3.1吨尿素/吨产品)多消耗0.15-0.25吨尿素/吨产品，也就是一步法获取产品1吨，2步法最多只能获取0.95吨产品，导致成本偏高。究其原因：主要是：1、产品组分切割不合理，一步法收集产品范围是195℃-320℃，而2步法是150℃-360℃；2、产品不能连续出料，结晶析出的产品要在结晶器中受200度以上高温7天时间，这时部分产品已经脱氨，生成其它物质如一酰胺、二酰胺类副产物，使产品纯度大幅下降。
BASF一步法生产工艺简述是：从液尿洗涤塔洗完以后地气体在140℃左右，然后送到结晶器与A、B热气过滤器出来的高温气体混合，使三聚氰胺气体降到220℃以下，再进入旋风分离器分出三聚氰胺产品，分离后的气体再经风机升压送入洗涤塔形成一个循环。产品经出料口送往料仓。
洗塔出来的气体另一路去载气压缩机升压后，经载气预热器进入反应器，反应器出来的气体经热气冷却器降温到325℃(正负5度)，进入热气过滤器，过滤后气体再进入结晶器，与冷气混合形成另一个循环。该方法投资成本大，带液尿雾滴，严重影响产品质量。
【发明内容】
本发明的目的是针对现有常压全氨催化循环法存在缺陷，提出一种新的常压全氨催化循环一步法生产三聚氰胺的方法。
本发明是采取以下的技术方案来实现的：
一种常压全氨催化循环一步法生产三聚氰胺的方法，它包括下列步骤：
(1)从反应器出来的气体经高效调温器将温度降到320-330度；在这个温度范围时三聚氰胺还没有结晶，而高温产物已经结晶；
(2)经步骤(1)降温后的气体经外过滤除去杂质后的净化气进入旋风结晶器；
(3)进入旋风结晶器的气体经旋风调温器将温度调节到出口温度旋风结晶器(1)为275-280度、旋风结晶器(2)为235-240度、旋风结晶器(3)为195-200度；经旋风结晶器(4)和(5)的出口温度为150度。
前述常压全氨催化循环一步法生产三聚氰胺的方法，经旋风结晶器(4)和旋风结晶器(5)出来的气体经喷淋罐进入洗塔(1---5)将二氧化碳洗净；气体经水冷和氨冷脱水，经脱水后的氨气进入载气压缩机又进入循环；母液即碳化氨水送往综合利用装置。
本发明是经过发明人多年来的研究和摸索，同时分别在山东、安徽、南京、天津等厂家实际取样检测，在出料时将最后出料的产品，也就是停车出料到几小时的产品进行检测，结果含量要比中间和最前面出料的产品纯度高出3-4个百分点，达到98.5％-99％，这一总结和发现证实了产品进入结晶器后应尽快地给其降温，脱离高温状态，以保住已达到产品纯度，为使这一发现得到进一步证实，就对常压氨碳混合气催化循环法一次出成品进行总结，该方法是20世纪80年代以来，南京、山东引进的德国BASF(巴斯夫)生产工艺。但由于该装置投资大，是国内同类装置投资1-1.5倍，同时还存在产品中液体雾滴无法分清这一个严重缺陷。结果更进一步证实：BASF工艺要求进过滤器温度325℃-330℃，出过滤器温度为315℃-320℃，结晶器与冷气混合在旋风捕集器，气相出口温度为195℃-210℃，采取连续出料，在此条件下出来的产品含量均在99.8％以上。而本发明在1#、2#、3#旋风结晶器分离出来的产品为成品三聚氰胺，其含量达到99.8％以上，4#、5#旋风结晶器分离出来的三聚氰胺副产物重返反应器。既减少了投资成本，又提高了产品纯度。
【附图说明】
图1是三聚氰胺传统生产工艺流程装置示意图：其中熔盐加热炉(1)、熔盐槽(2)、熔盐泵(3)、废热锅炉(4)、烟囟(5)、加料罐(6)、反应器(7)、熔盐载气预热器(8)、蒸汽载气预热器(9)、氨气贮罐(10)、载气压缩机(11)、外过滤(12)、捕集器(13-1至5)、吸收塔地罐(14-1至5)、吸收塔(15-1至5)、排液泵(16)、吸收塔母液循环泵(17-1至7)、尾气水冷器(19)、尾气氨冷器(20)、气液分离器(21)、喷淋器(22)和粗制品料仓(23)；
图2是三聚氰胺常压氨碳混合气循环一步法生产工艺流程装置图(引进BASF)：其中热气冷却A、B(24)、导生冷凝器(25)、中压汽包(26)、A、B热气过滤器(27)、结晶器(28)、A、B旋风分离器(29)、过滤器出灰搅拌(30)、结晶器出料搅拌(31)、A、B旋风分离器出料搅拌(32)、出料螺旋(33)、冷气风机(34)、液尿洗涤塔(35)、雾沫分离器(36)、雾沫分离高效旋风(37)、液尿冷却器(38)、低压蒸气冷凝器(39)、液尿泵(40)和成品料仓(41)。
图3是本发明三聚氰胺生产工艺流程装置图：其中高效调温器(42)、旋风式结晶器(43---1至5)、出料风机(44---1至4)、出料搅拌和螺旋出料(45---1至5)、吸氨塔地罐(46)、旋风除尘器(47)、出料尾气吸氨塔(48)、出料尾气吸氨母液泵(49)和旋风结晶器调温器(50)；
图4是老式捕集器示意图；其中气体入口(51)、冷却结晶区(52)、沉降区(53)、出料快开门(54)、清理手孔(55)和气体出口(56)；
图5是本发明的旋风结晶器：其中旋风结晶区(57)、出料搅拌(58)、出料搅拌减速机(59)、连续出料螺旋(60)、料封配重阀(61)、旋风调温器气体入口(62)、旋风调温器气体出口(63)和成品风送料口(64)。
图6是本发明三聚氰胺生产工艺流程方框示意图。
【具体实施方式】
实施例1
如图3--6所示本发明的常压全氨催化循环一步法生产三聚氰胺的方法，其出成品重点由以下3个部位组成。
1、老式捕集器(结晶器)与旋风结晶器的比较：
A、老式捕集器效率低，而且调温系统全凭自然降温；
B、新的捕集器也就是旋风结晶器，是靠高效的调温器(42)将旋风结晶器(43)调整到工艺规定的温度条件。
2、发明之一是把传统隔板式捕集器改为旋风式捕集器或者叫旋风式结晶器(43)：
将已达到结晶三聚氰胺的微小颗粒，通过旋风式的离心作用迫使它进入下降到扩大了的沉降区，此沉降区由于容积扩大了一倍，使气体流动的速度慢了许多，有充分的沉降成长时间，从而落入产品区。
3、发明之二是对温度的调节，即图3中的旋风结晶器调温器(50)：
老工艺的捕集器全凭自然温度进行冷却，无法掌握和控制，产品分布主要是在捕集器(13-1到3)，捕集器(13-4到5)约占不足20％，其中尤以捕集器(13-1到2)居多，要占55％左右。本发明是根据三聚氰胺捕集温度的控制，也就是外过滤器出来的含三聚氰胺的载气315℃-320℃到降为195℃，正常反应的情况下，此段结晶出来的产品全部为优级品，将旋风式结晶器的上部，加上风冷调温装置。为提高传热效率，故选用板翅形式，这时就可以根据风速和风量来调节旋风结晶的温度，结晶器的降温要求，旋风式结晶器(43--1)进口为320℃，出口应降为275℃-280℃，旋风式结晶器(43--2)进口275℃-280℃度，出口应降为235℃---240℃，旋风式结晶器(43--3)进口为235℃-240℃，出口应降为195℃-200℃，旋风式结晶器(43-4和5)出来的料收集后返回反应器，具体调节手段为风机送经预热到100℃---130℃的冷风进入旋风式结晶器(43--5)，再转入旋风式结晶器(43--4)，旋风式结晶器(43--4)空气温度在120℃-140℃左右经过风机增压进入旋风式结晶器(43--3)，同时根据实际温度由进风量来调节，然后经增压后进入旋风式结晶器(43--2)，再经增压后进入旋风式结晶器(43--1)，旋风式结晶器(43--1)热空气出口有一风机送往前面再次换热后，送去熔盐加热炉，既解决工艺难题又大幅节约了能源，预计总带进熔盐加热炉的热量大约在200万千卡左右，每一台旋风式结晶器空气入口均有风量调节器，用以调节旋风后结晶器的温度。由于板翅式换热形式比普通换热器的效率要高20倍左右，所以风量的调节为非常有效的措施，同时为防止旋风式结晶器器璧结晶而影响开工周期，在每台旋风式结晶器的旋风段和沉降结晶段，各布置2台轻度定时震动器，使结在壁上的料经振动而落入料仓。
4、发明之三是图3中的出料系统即图3中的出料搅拌和螺旋出料(45---1到5)和出料风机(44---1到4)：(1)中间出料搅料和螺旋出料，转速很慢，每分钟4圈左右，按理论计算每圈出料3kg左右(44-1到3平均值)，同时均衡出料。(2)料封配重阀(图5中的61)在出料口安装的一只可以进行配重调节的料封配重阀，目的是旋风式结晶器仍然正压，为防止载气外泄，需要按排一定量的料封，使其只出料不出气。(3)出料搅拌和螺旋出料由出料控制伐出来，脱离系统的料用螺旋连续输送进入风送管路。(4)出料风机的风(空气)必须是净化过滤以后而不能夹带任何外来颗粒杂质以免污染产品，用风送到三聚氰胺接受料仓，空气经旋风除尘后，再经净氨塔将氨吸收后放空。
上述实施例不以任何形式限定本发明，凡采取等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案均落在本发明的保护范围之内。