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三聚氰胺尾氣聯(lián)產(chǎn)尿素生產(chǎn)工藝綜述及比較

2017-07-18 16:52楊清
山東工業(yè)技術(shù) 2017年14期
關(guān)鍵詞:三聚氰胺尾氣生產(chǎn)工藝

楊清

摘 要:本文對國內(nèi)外三胺尾氣聯(lián)產(chǎn)尿素的生產(chǎn)工藝作了概述,從聯(lián)產(chǎn)目的、聯(lián)產(chǎn)方式、聯(lián)產(chǎn)工藝、尾氣處理、經(jīng)濟效益等方面對不同生產(chǎn)工藝進行比較,為氮肥企業(yè)利用三胺尾氣聯(lián)產(chǎn)尿素指出了思路。

關(guān)鍵詞:三聚氰胺;尾氣;尿素;生產(chǎn)工藝

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.14.041

三聚氰胺(C3H6N6),簡稱三胺,是一種具有氮雜環(huán)結(jié)構(gòu)的重要有機化工中間體,主要用于三聚氰胺甲醛樹脂的生產(chǎn),在餐飲、裝飾、油漆、印染、造紙、電器等行業(yè)應(yīng)用廣泛,前景開闊。目前,國內(nèi)外三胺工業(yè)化生產(chǎn)主要以尿素為原料,將熔融尿液先轉(zhuǎn)化為尿氰酸和氨,再由尿氰酸聚合生成三胺與二氧化碳,最后降溫結(jié)晶分離產(chǎn)品,并排出NH3與CO2尾氣,在實際生產(chǎn)中,每噸三胺產(chǎn)出約排放1.05t NH3和1.17t CO2。NH3與CO2是生產(chǎn)尿素等氮肥的主要原料,國內(nèi)外許多大型三胺生產(chǎn)企業(yè)都配有尿素裝置,回收三胺尾氣生產(chǎn)尿素,實現(xiàn)循環(huán)利用。近年來,隨著國際原油、煤炭價格上漲引起尿素生產(chǎn)成本的上升,利用三胺尾氣聯(lián)產(chǎn)尿素更是成為氮肥企業(yè)節(jié)約成本、綠色生產(chǎn)的必選途徑。

1 國內(nèi)外三胺尾氣聯(lián)產(chǎn)尿素生產(chǎn)工藝概述

1.1 國外三胺尾氣聯(lián)產(chǎn)尿素概況

國外三胺尾氣聯(lián)產(chǎn)尿素的技術(shù)已研發(fā)多年,工藝先進,優(yōu)勢突出。其中,日本的Nissan法在高溫(380~400℃)高壓(10Mpa)條件下將尿素轉(zhuǎn)化為三胺,尾氣用稀甲銨液吸收濃縮為濃甲銨液后送至尿素裝置;意大利的Montedison法在380℃高溫和8Mpa高壓下熔融尿素生成三胺,塔頂尾氣處理后送至尿素裝置,塔底尾氣吸收為稀甲銨液返回作冷卻液;荷蘭的DSG法為尿素在高溫(390℃)低壓(0.7Mpa)使用催化劑的條件下生產(chǎn)三胺,塔頂氣氨洗滌后直接返回反應(yīng)塔,塔底尾氣則吸收稀甲銨液用于尿素生產(chǎn);德國的BASF法在高溫(380~400℃)常壓下以氧化鋁為催化劑用尿素生產(chǎn)三胺,尾氣洗滌后加熱直接進入反應(yīng)器霧化尿素。

1.2 國內(nèi)三胺尾氣聯(lián)產(chǎn)尿素現(xiàn)狀

國內(nèi)三胺尾氣聯(lián)產(chǎn)尿素技術(shù)研發(fā)至今十余年,總體技術(shù)還不成熟,有待深入研究。河南中原大化是國內(nèi)最早投入聯(lián)產(chǎn)研發(fā)的氮肥企業(yè),其于2000年、2002年、2005年陸續(xù)建成三套三胺生產(chǎn)裝置,年產(chǎn)量達6萬噸,在國內(nèi)領(lǐng)先。該企業(yè)三胺生產(chǎn)采用意大利ETCE高壓工藝,在380℃高溫和8Mpa條件下由尿素生產(chǎn)三胺,其尿素生產(chǎn)則是由公司自主研發(fā)與三胺生產(chǎn)線相配套的水溶液全循環(huán)尿素生產(chǎn)工藝,將三胺生產(chǎn)副產(chǎn)品甲銨液作為原料,經(jīng)多道工序生產(chǎn)尿素和液氨再送回三胺生產(chǎn)裝置實現(xiàn)全循環(huán)。山東?;侨仿?lián)產(chǎn)尿素工藝的研發(fā)也較早,其三胺生產(chǎn)采用的是改良低壓工藝,在常壓下使用催化劑進行生產(chǎn),實現(xiàn)了設(shè)備國產(chǎn)化和流程簡單化,與三胺生產(chǎn)配套的是其與省規(guī)劃院合力研發(fā)的水溶液全循環(huán)液尿生產(chǎn)裝置,聯(lián)產(chǎn)工藝為將尾氣用水吸收制取稀甲銨液,再進一步濃縮送至尿素裝置,然后熔融尿素再送回三胺反應(yīng)器。四川錦華化工的三胺聯(lián)產(chǎn)尿素工藝也有特點,其三胺生產(chǎn)同樣采用意大利ETCE高壓工藝,尾氣回收也制成甲銨溶液,但在聯(lián)產(chǎn)中,其將520kt/a的尿素生產(chǎn)裝置與30kt/a三胺生產(chǎn)裝置配套,尿素產(chǎn)量略有增加,但成本上升,總體效益僅優(yōu)于新增小尿素裝置。

2 三胺尾氣聯(lián)產(chǎn)尿素生產(chǎn)工藝的比較分析

2.1 聯(lián)產(chǎn)目的比較

利用三胺尾氣聯(lián)產(chǎn)尿素實際生產(chǎn)中,部分企業(yè)重視生產(chǎn)成本降低和尿素產(chǎn)量提升,聯(lián)產(chǎn)時會配置新裝置將三胺尾氣全部用于尿素生產(chǎn),如中原大化;也有部分企業(yè)由于添置新設(shè)備資金不足,或?qū)δ蛩禺a(chǎn)量要求不高,僅利用部分尾氣生產(chǎn)尿素,其余則用于生產(chǎn)碳銨等其它產(chǎn)品。

2.2 聯(lián)產(chǎn)方式比較

利用三胺尾氣聯(lián)產(chǎn)尿素,主要有兩種方式:①新建與三胺生產(chǎn)工藝配套的尿素裝置,實現(xiàn)全循環(huán),如中原大化、海華魁星,此方式雖投入資金多,建設(shè)耗時長,但尾氣全部利用,且生產(chǎn)持續(xù)穩(wěn)定;②將三胺尾氣送入原有尿素裝置實現(xiàn)聯(lián)產(chǎn),如錦華化工,該方式較為簡便,投入也少,被國內(nèi)多數(shù)氮肥企業(yè)所采用,但總體效益不高。

2.3 聯(lián)產(chǎn)工藝比較

不同三胺生產(chǎn)工藝產(chǎn)生的尾氣形式不同,對聯(lián)產(chǎn)影響各異。高壓法尾氣壓力達4Mpa,可以氣相形式直接送入尿素生產(chǎn)的中壓或低壓系統(tǒng),能耗少,成本低。低壓法尾氣壓力為0.5Mpa,尾氣以稀甲銨液存在,須經(jīng)中壓分解、吸收才能用于尿素生產(chǎn),能耗增加,且產(chǎn)率不高。常壓法尾氣壓力僅為25kPa,須先用水吸收為稀甲銨液,在再低壓系統(tǒng)中與二甲液混合,經(jīng)中壓系統(tǒng)才能進入尿素裝置,過程復(fù)雜,能耗高于低壓法。改良加壓法尾氣壓力為0.4Mpa,該法尾氣制成的稀甲銨液濃度高于常壓法,能耗較常壓法低,對系統(tǒng)影響也較小。

2.4 尾氣處理比較

從理論角度而言,低壓法與常壓法產(chǎn)生的尾氣在加壓后壓力高于尿素生產(chǎn)的中壓環(huán)境,將其送入尿素裝置操作簡單,耗能較低。然而,三胺尾氣中含有的水蒸氣在加壓過程中會冷凝成液態(tài)水,進而會與NH3、CO2產(chǎn)生碳銨結(jié)晶,對工況造成較大影響。而采用水吸收尾氣制成稀甲銨液,再用泵將其壓進尿素系統(tǒng)的方式則成功解決了水蒸氣冷凝的問題。

2.5 經(jīng)濟效益比較

在我國上述三家企業(yè)中,海化魁星采用的是改良低壓法水溶液全循環(huán)尿素生產(chǎn)工藝,中原大化采用的是高壓法水溶液全循環(huán)尿素生產(chǎn)工藝,而錦華化工則采用高壓法部分循環(huán)尿素生產(chǎn)工藝。前兩者相比,高壓法的能耗、成本明顯低于改良低壓法,而后兩者相比,全循環(huán)持續(xù)發(fā)展顯然遠遠優(yōu)于與原有裝置聯(lián)產(chǎn)的部分循環(huán)。

3 結(jié)論

(1)新建配套的三胺尾氣聯(lián)產(chǎn)尿素裝置,實現(xiàn)全循環(huán)要明顯優(yōu)于借助原有尿素裝置進行聯(lián)產(chǎn)。

(2)高壓法將三胺尾氣以氣相形式送入尿素裝置,技術(shù)較為成熟,經(jīng)濟效益最好。低壓、常壓法則以水吸收尾氣制成稀甲銨液,再用泵加壓送入尿素系統(tǒng)的效果最佳。

值得說明的是,以上均為理論分析,在實際生產(chǎn)中企業(yè)還須結(jié)合自身實際情況進行選擇。

參考文獻:

[1]陳健,張宜振.利用三聚氰胺尾氣生產(chǎn)尿素的工藝技術(shù)[J].化肥設(shè)計,2006,44(02):33-35.

[2]殷建玲,莊肅霞.改良低壓法三聚氰胺生產(chǎn)技術(shù)及尾氣聯(lián)產(chǎn)尿素工藝[J].氮肥技術(shù),2007,28(01):19-25.

[3]尚俊法.關(guān)于三聚氰胺尾氣聯(lián)產(chǎn)尿素的技術(shù)探討[J].氮肥技術(shù),2017(01).

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