三聚氰胺联产硝铵运行总结

三聚氰胺简称三胺, 俗称蜜胺, 广泛运用于木材、塑料、涂料、造纸、纺织、皮革、电气、医药等行业, 是一种重要的芳构氮杂环有机化工原料。

三聚氰胺生产过程中会有大量的尾气产生, 其中含有的大量气氨和二氧化碳气体的回收、综合利用是影响企业整体效益的关键因素之一。如何解决尾气问题是决定企业快速发展的前提。目前尾气利用生产的产品主要有:液氨、尿素、碳酸氢铵、氯化铵、硝酸铵和食品级二氧化碳等, 且工艺均较成熟。四川美丰化工股份有限公司的联产硝铵工艺已于2013年10月投产试运行, 联产食品二氧化碳项目也正在建设中。

一、三聚氰胺尾气组分及特性

四川美丰工业园三聚氰胺生产过程中产生的尾气经处理温度140℃, 压力0.4MPa, 尾气组分 (气氨:68.3, CO2:30.8等) 。三胺尾气在温度降低过程中, 其中的气氨易与CO2结合生成氨基甲酸铵, 遇水时气氨和CO2在水中溶解碳化成碳酸氢铵等化合物并释放出部分热量, 如遇酸则会与其中的氨剧烈反应并释放出大量的热量。

二、联产工艺流程

三胺装置的尾气与稀硝酸 (浓度55%—60%) 在中和器中逆流接触并剧烈反应生成硝铵, 溢流进入中和液槽 (浓度约75%—78%) , 反应释放大量的水蒸气。中和液槽的硝铵通过中和液泵送到一段蒸发工段经过闪蒸、一蒸加热提浓 (浓度达到90%—93%) 进入稀硝铵槽。通过稀硝泵, 分别将硝铵溶液送往复合肥装置, 结晶硝铵装置及液体硝铵充装站, 另一部分则送往闪蒸塔 (打循环提浓) 。在循环管线上进行p H分析, 将硝铵溶液p H控制在微碱性。水蒸气和CO2气体经过中和洗涤塔洗涤, 洗涤液回收利用, 冷凝后的CO2放空或者送往梅塞尔生产食品级二氧化碳。

三胺尾气中的气氨与浓度55%—60%的稀硝酸在中和器中反应生产硝铵溶液的反应方程式如下:

中和反应生产的硝铵液浓度与反应放出的热量与所用稀硝酸的浓度和温度、气氨的温度有关。稀硝酸的浓度和温度越高, 得到的硝铵液浓度越高, 反应热量也越高 (如图1)

三、联产存在问题及解决措施

在三胺尾气联产硝铵试生产及运行过程中暴露出了大量问题, 如:中和气相带液, 水蒸气和CO2气体的处理, p H控制, 管道的腐蚀, 尾气管道阀门法兰连接处堵塞等。目前大多数问题已经解决, 部分未解决的也已制定出相应的思路, 将在下一步的大修中解决。

1. CO2和水蒸气气体的处理

三胺尾气和硝酸在中和器中反应会产生大量的水蒸气和二氧化碳, 如若直接放空夹带的气氨和硝铵液将会对严重的环境污染。公司对此的处理是, 将中和产生的气体经过中和洗涤塔, 中和水冷器以及中和水冷后分离器, 通过分离冷凝的工艺冷凝液送车间水处理系统回收利用。分离出的二氧化碳气体放空或生产食品级二氧化碳 (在建中) 。

2. p H控制

p H是中和反应的一个关键工艺指标, 该指标控制不好将直接影响产品的质量。按生产要求一般控制在4—6这种微酸性条件下, 避免碳酸氢铵等副产物的产生造成产品质量不合格或者管道堵塞, 但实际生产中三胺尾气不稳定, 导致硝铵溶液的p H波动较大。首先车间为解决此问题采取在中和器液相和气相管道中安装p H在线监测仪;其次采取手工定时测定;最后在中和液槽和稀硝槽增加气氨管线, 进行微量调节。

3. 尾气管道阀门法兰连接处堵塞

三胺尾气管道在遇到停车之后再次投产时, 管道中的残留的二氧化碳气体和气氨及蒸气冷凝液会发生反应生产碳铵等晶体, 导致止逆阀等部分阀门无法及时打开投入生产。为此, 车间在技术改进中及时加配了氮气, 在停车时用氮气对阀门等进行吹除, 从而避免了此类事故的发生。

此外, 由于硝铵极强的腐蚀性, 为了防止腐蚀, 在硝铵联产系统的设备、管道、管件及阀门等选择了不锈钢材料, 采用聚四氟乙烯材料做密封垫圈。

总结

经过前期对于生产装置工艺与设备的不断探索及完善优化, 使得装置的生产达到了满负荷平稳运行。产品的水分, 酸碱度等均达到指标要求。硝铵工艺水经电渗析处理后回收利用以及公司的循环产业链, 保证了装置的安全运行, 同时降低系统消耗, 取得了一定的经济和社会效益。

摘要：主要介绍三聚氰胺尾气的组成及其特性, 尾气与硝酸联产硝铵的主要工艺流程及对生产过程中存在的问题进行了分析解决。

关键词：三胺尾气,联产硝铵,中和反应,技术分析