CN1054378C - 一种三聚氰胺生产方法及其设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及三聚氰胺生产方法及设备，本方法中尿素在流化床反应器中反应后，出来的三聚氰胺物料气除尘后进入循环流化床结晶器，与冷的三聚氰胺固体相遇并混合后，三聚氰胺结晶析出，经气固分离后，气体进入流化床反应器，三聚氰胺固体一部分作循环冷料，一部分作为产品排出。本发明的工艺流程紧凑、控制方便，气体循环量小，设备投资少、能耗低。
Description
本发明涉及化学工程领域，特别是三聚氰胺的生产工艺及设备。
三聚氰胺生产是化学工业中的一个重要工业过程。目前较为流行的生产工艺如图1所示。从流化床反应器〔1〕出来的三聚氰胺物料气，经换热器〔2〕和过滤管除尘器〔3〕后，进入淬冷结晶器〔4〕，与循环冷气相遇，骤冷而以结晶态析出，通过产品捕集器〔5〕而得到最终产品；析出三聚氰胺后的气体再进入尿素洗涤塔〔8〕，洗去气体中未反应的尿素和少量三聚氰胺颗粒，同时使气体降温，一部分作为结晶器〔4〕的冷气而循环使用，一部分作为流化气进流化床反应器〔1〕，一部分进尾气处理装置。这种工艺的主要缺点是尿素洗涤塔材质要求高，气体循环量大，能量消耗高。
本发明的一个目的是提供一种三聚氰胺的新的生产方法，该方法克服了现有技术的缺陷，气体循环量大大降低，能量消耗也显著下降。
本发明的另一个目的是提供上述三聚氰胺的生产方法所用的设备。
本发明的方法为使尿素在流化床反应器中反应，出来的三聚氰胺物料气经过除尘器除尘后，进入循环流化床结晶器，与冷的三聚氰胺固体颗粒相遇并混合后，三聚氰胺结晶析出，固体三聚氰胺与物料气一起并流向上，经气固分离装置将三聚氰胺颗粒捕集下来，气体一部分作为流化气进入流化床反应器，一部分进尾气处理装置；捕集到的热的三聚氰胺固体在循环床伴床内，经换热管束冷却后，一部分作为产品从排料口排出，一部分作循环冷料与进入循环流化床结晶器的物料气接触。
本发明的方法的特点是采用循环床结晶器用冷的固态三聚氰胺对物料气进行急冷，而使物料气中的三聚氰胺结晶析出，而不是用循环冷气对物料气淬冷，本发明的方法省去了尿素洗涤装置，减少约三分之二的气体循环量，大大降低了能量消耗，同时由于循环流化床伴床内设有换热管束，可以回收热量，富产蒸汽；生产过程中，蒸汽的产生和消耗可基本达到平衡。本发明的方法对结晶器材质要求不高，可以用低合金钢制造，省去了现有技术中的淬冷结晶器和尿素洗涤系统，而尿素洗涤系统需要价格昂贵的耐腐不锈钢制造。可见本工艺的优势集中体现在节约设备投资和节约能量消耗上。
本发明的工艺中所述的尿素可在一尿素熔化罐中熔化后，进入流化床反应器，反应器中用雾化喷嘴喷射液态尿素，雾化喷嘴最好用舌形雾化喷嘴，参见本发明人的另一专利CN89207064.9，该喷嘴有雾化气进口管、液态尿素进口管、金属靶、混合室和喷头，混合室管径50～80mm，长400～600mm，喷嘴喷头采用舌形喉道结构。这种喷嘴喷出物料颗粒度小，物流发散，在流化床内分布面积大、分散性好，提高了反应的转化率和设备的生产能力。
本发明的工艺中所用的一种特别优选的循环流化床结晶器设有在上部相通的主床壳体和伴床壳体，主床壳体下方设物料气进口，该进口上方有气体分布器，分布器侧面的壳体上设二次风入口，该分布器上方是流化床区，该区上方设有气固快分装置，伴床壳体上部设旋风分离器，该分离器下部有换热管束，换热管束侧面的壳体上设产品排料口，在换热管束下部侧面的壳体上设与主床壳体相通的循环物料斜管，换热管束下方是伴床气体分布器，该分布器下方设伴床气体进口。其中气固快分装置特别选用本发明人的另一专利CN87205749.6，这种装置为同轴双锥型喷射分离器，由锥形喷嘴和倒锥形集气筒构成，其内部为气固物流喷射端，呈上细下粗的锥形，外部为上粗下细的锥形，同轴安装，接于结晶器主床的出口端。本循环流化床通过二次风流量控制三聚氰胺循环量，通过伴床中换热蒸汽量控制三聚氰胺温度，从而达到控制流化床结晶器内物料温度的目的，使物料气出口温度保持在170～180℃，既让绝大部分的三聚氰胺得以结晶捕集，又使高沸点的尿素和聚合物不结晶下来，保证捕集的三聚氰胺不进行精制即可达到产品质量要求。
在本发明工艺中，从循环流化床结晶器出来的气体可以经过一个冷凝器，使气体进一步冷却，以充分回收尾气中含有的三聚氰胺和未反应的尿素，回收的物料可以重新加入反应器生产系统中去，使尿素消耗保持在较低的水平上。所述冷凝器也可用洗涤装置代替。
从而，本发明的方法所用的设备包括流化床反应器、除尘器、循环流化床结晶器、尾气处理装置、透平式风机及其连接管线，还可进一步包括尿素熔化罐、冷凝器，反应器和除尘器之间还可连有换热器。反应器中还可内设雾化喷嘴，特别是舌形雾化喷嘴。所述除尘器特别选用过滤管式除尘器。所述循环床结晶器设有主床壳体和伴床壳体，内设气固快分装置、旋风分离器和换管束等。
下面结合附图描述本发明的一种特别优选的方案，本发明的上述和其它特点将会更清楚。
图1是一种现有的三聚氰胺生产工艺示意图。
图2是一种本发明的三聚氰胺生产工艺示意图。
图3是本发明工艺中所用的一种循环流化床结晶器的示意图。
图中标号1为流化床反应器，2为换热器，3为过滤管除尘器，4为淬冷结晶器，5为产品捕集器，6为风机，7为冷却器，8为尿素洗涤塔，9为尿素储罐，10为尿素熔化罐，11为尿素泵，12为尿素循环泵，13为气液分离器，14为透平式风机，15为循环流化床结晶器主床，16为循环流化床结晶器伴床，17为换热管束，18为冷凝器，19为伴床气体分布器，20为二次风进口，21为物料气气体分布器，22为产品排料口，23为循环物料斜管，24为气固快分装置，25为旋风分离器，26为舌形雾化喷嘴，27为物料气进口，28为伴床气体进口，29为主床壳体，30为伴床壳体。
本发明的一种特别优选的三聚氰胺生产工艺过程为将尿素粒料加入尿素熔化罐〔10〕，在其中加热熔化为液体，加入流化床反应器〔1〕，经两个舌形雾化喷嘴〔26〕用雾化气〔本工艺的尾气)雾化，从反应器〔1〕出来的三聚氰胺物料气经过换热器〔2〕，过滤管除尘器〔3〕后，经物料气进口〔27〕进入循环流化床结晶器主床壳体〔29〕，经过气体分布器〔21〕与来自循环物料斜管〔23〕的冷三聚氰胺混合、换热后，气相中的三聚氰胺结晶析出，气固两相流经过气固快分装置〔24〕分离后，固体物料进入循环流化床伴床壳体〔30〕，气体进旋风分离器〔25〕，将气体中夹带的三聚氰胺进一步捕集下来，除尘后的气体经冷凝器〔18〕回收未反应的尿素后，一部分用透平式风机〔14〕送入流化床反应器〔1〕，一部分多余气体进行尾气处理，分离出的热态的三聚氰胺在循环床伴床〔16〕中经换热管束〔17〕换热后，一部分作为产品从排料口〔22〕排出，其余作为冷态的三聚氰胺从循环物料斜管〔23〕进入循环床主床〔15〕循环使用，少量伴床气体由伴床气体进口〔28〕进入伴床壳体后，通过伴床气体分布器〔19〕，使伴床内的三聚氰胺物料呈流态化状态，以提高床内的换热效果，少量的二次风由二次风进口〔20〕进入主床壳体〔29〕，以改善结晶器中的物料流动特性并控制固体物料循环量。
Claims (9)
1、一种三聚氰胺生产方法，其特征是使尿素在流化床反应器中反应，出来的三聚氰胺物料气经过除尘器除尘后，进入循环流化床结晶器，与冷的三聚氰胺固体颗粒相遇并混合后，三聚氰胺结晶析出，固体三聚氰胺与物料气一起并流向上，经气固分离装置将三聚氰胺颗粒捕集下来，气体一部分作为流化气进入流化床反应器，一部分进尾气处理装置，捕集到的热的三聚氰胺固体在循环床伴床内经换热管束冷却后，一部分作为产品从排料口排出，一部分作循环冷料与进入循环流化床结晶器的物料气接触。
2、如权利要求1所述的方法，其特征是所述尿素在一尿素熔化罐中熔化后，进入流化床反应器，反应器中用雾化喷嘴喷射液态尿素。
3、如权利要求1所述的方法，其特征是在所述循环流化床结晶器中用二次风调节固体三聚氰胺循环量。
4、如权利要求1所述的方法，其特征是在所述循环流化床结晶器中用伴床气体使伴床内的三聚氰胺物料呈流态化状态。
5、如权利要求1所述的方法，其特征是通过调节循环流化床结晶器中的换热管束的换热量来控制物料气出口温度为170-180℃。
6、如权利要求1所述的方法，其特征是从循环流化床结晶器出来的气体经过一个冷凝器或洗涤装置。
7、一种三聚氰胺的生产设备，其特征是包括流化床反应器、除尘器、循环流化床结晶器、尾气处理装置、透平式风机及其连接管线；所述除尘器与流化床反应器相连，循环流化床结晶器与除尘器相连，尾气处理装置与循环流化床结昌器相连，透平式风机与循环流化床结晶器和流化床反应器相连。
8、如权利要求7的设备，其特征是进一步包括与流化床反应器相连的尿素熔化罐，流化床反应器和除尘器之间连有换热器，循环流化床结晶器与尾气处理装置、透平式风机之间连有冷凝器或洗涤装置，流化床反应器内设雾化喷嘴。
9、如权利要求7的设备，其特征是所述循环流化床结晶器有主床壳体和伴床壳体，主床壳体下部设物料气进口、二次风进口、物料气气体分布器，壳体上部设气固快分装置，旋风分离器，旋风分离器下方的伴床壳体内设有换热管束，换热管束侧面的伴床壳体上设排料口、循环物料斜管，换热管束下方设有伴床气体分布器、伴床气体进口。
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