三聚氰胺的生产工艺及尾气处理研究

作者简介：姓名：田晓辉（1981.01）;性别：男，民族：汉，籍贯：山西省运城市人，学历：本科;现有职称：中级工程师;研究方向：化工工艺。

摘要：三聚氰胺产品适用性较广，生产原料以尿素为主。在此产品生产程序中，以高压尿素生产工艺为出发点，探索尾气净化回收方式。本文简要介绍了生产聚氰胺产品的各类方法：双氰胺法、尿素法等;阐述了在高压尿素法生产体系中，对反应尾气的净化回收机制，以期为化工原料生产提供依据，助力化工生产生态良性发展，减少尾气环境污染问题。

关键词：三聚氰胺;温度;尾气

分类号：TE980

引言：在有机化工原料中，三聚氰胺扮演重要角色，此产品能够与甲醛反应，在反应中获取三聚氰胺树脂。此生成物具有较高硬度、结构性能平稳、不易受到外界因素干扰、光泽度较好、机械强度优异等优势，在众多领域中获得了广泛应用。三聚氰胺树脂具有一定环保性，在民用建筑、室内装置中，获取了全面开发使用，顺应国内生态环保的发展理念。

一.聚氰胺各类生产工艺

1.双氰胺法

在电石生产程序中获得氰胺化钙，生成物在水解、二聚作用下，能够获取双氰胺。所获得的双氰胺，将其放置在甲醇溶剂中，设定反应温度为200摄氏度，能够与氨反应获得生成物三聚氰胺。

2.尿素法

以尿素为生产原料，在特定温度、压力条件下，获取三种生成物：其一为三聚氰胺、其二为CO2、其三为氨气。在各类化学反应条件下，尿素生产工艺有三种类别，以压力等级为划分依据。

（1）高压法

高压尿素生产方式，其压力条件为8MPa，温度条件为390摄氏度左右，生产环境为液相，在不使用催化剂的情况下，完成三聚氰胺生產。在此工艺中，产生的环境污染物有：小量废弃活性炭、废水等。此生产工艺运行成熟，生成物化学属性稳定。

（2）中压法

中压法在生产三聚氰胺时，压力取值为[0.7，1]MPa，反应温度控制在390摄氏度以内，反应环境为气相，反应需用氧化铝，作为催化剂。生产废物与高压生产工艺一致。

（3）低压法

低压生产三聚氰胺的工艺方法，压力取值为[0.1，0.2]MPa，反应温度控制在380摄氏度以内，反应环境为气相，反应需用氧化铝，用作反应催化剂。生产废物与低压高压生产工艺存在差别，有小量废渣生成。此生产工艺运作较为成熟。

（4）高压生产优势

㈠在反应期间，未添加任何催化剂，具有生产成本经济性，能够规避催化剂中毒问题，保障产品品质[1]。

㈡产品品质达标率较高，较少发生产品品质问题，产品纯度高达99.99%。在中压、低压生产工艺中，产品纯度最大值为99.5%.

㈢生产工艺具有操作平稳性，在负荷条件过高的情况，同样能够完成化学反应，堵塞问题并不严重。

二.高压尿素法尾气处理

1.高压尿素法的工艺内容

⑴三聚氰胺的生产工艺

高压法生产法的工艺流程为：在尿液缓冲槽中添加尿液，浓度取70%，用于尿液生产运输与保存，生产温度条件为95摄氏度。在给料泵作用下，将尿液泵送至换热器中，温度条件增加至145摄氏度。在此基础上，在浓缩环节中进行尿液输送，旨在浓缩尿液。在浓缩完成时，尿液浓度达到了99.8%。在三聚氰胺反应容器中，添加了145摄氏度温度浓缩处理获取的尿液、380摄氏度温度条件过热生成的氨，此时反应器压力条件设定在8MPa，温度条件设计为380摄氏度，在此条件下，获取了三聚氰胺反应生成物。

⑵生成物分离工艺

在急冷塔中接收生成物，压力条件设定为2.5MPa、温度条件设定为162摄氏度，膨胀处理生成物，提升生成物快速冷却溶解效果。在膨胀处理完成时，在汽提塔中放置膨胀处理完成的生成物，以期完成生成物的分离操作。分离操作获取的气体，作为尿素生产的合成物，再次循环生产三聚氰胺。在溶液槽中收集三聚氰胺，温度条件设定为158摄氏度，压力条件设定为0.5MPa。

⑶净化工艺

在溶液槽中完成三聚氰胺收集程序，将其转移至净化系统。在生成三聚氰胺环节中，存在副产物生成现象。此时，在副产品作用下，三聚氰胺溶液含有杂质、产品纯度较低。将低纯度三聚氰胺溶液，转送至净化体系中，会获取更为纯度较高的溶液。净化体系的运作目标，旨在去除溶液中的副产品。

净化体系共有四个环节：环节一为水解塔、环节二为过滤器、环节三为炭床反应器、环节四为炭过滤器。低纯度三聚氰胺溶液，在环节一水解塔的作用下，能够使副产品转化为液体。在环节四炭过滤器中，有效去除了溶液中的不溶物。在环节三的炭床反应器中，有效分解有色物质，发挥活性炭的吸附功效。在净化处理完成时，三聚氰胺溶液纯度较高。

⑷获得三聚氰胺产品

将较高纯度的三聚氰胺产品，放置在结晶器中，使其充分结晶。在离心机分离完成时，会获得三聚氰胺产品。将晶体分离产品，转移至干燥器中，充分干燥处理完成时，蒸发去除水分，使其含水比例控制在0.2%范围内，符合三聚氰胺生产需求[2]。

2.尾气处理

在反应器中的尿素溶液，能够获取三聚氰胺生成物，此时三聚氰胺为液态，另外两个生成物为气体，包括二氧化碳、氮气。此两种气体生成物，称作为尾气。对其进行处理时，使用尾气冷凝器，借助冷凝处理中，产生的热量，为尿素浓缩环节提供能量。在尾气生成物混合于碳铵溶液时，冷凝反应将会继续。在尾气冷凝处理完成时，使其用于尿素合成。尿素作为三聚氰胺的生产原料，能够借助尾气处理机制，形成循环生产体系。急冷塔内尾气排放并不完全时，剩余生成物转送至汽提塔中，旨在分离反应生成物。在分离完成时，将分离获取的尾气，回收至急冷塔中，对其进行尾气处理，补充尿素生产原料。

在离心机生成物分离作用下，能够获得三聚氰胺晶体生成物。在分离完成的母液中，含有的成分包括：（）AT、氨。在氨汽提塔中，输入母液，分离提取氨气，剩余溶液用于合成尿素。（）AT溶液，在净化机制处理后，能够获取高纯度副产品。（）AT过滤操作，在超滤程序中完成，过滤程序中，对于三聚氰胺溶液予以保留。高纯度（）AT溶液，会在结晶干燥程序完成时，作为其他化工生产的原材料。

从高压尿素生产体系中能够发现：此生产工艺具有较高的清洁环保功效，能够提升副产物的循环利用效果，保障三聚氰胺的生产纯度，减少尾气排放，补充尿素生产原料，副产品在结晶干燥处理后，能够作为其他化工生产的用料，减少了资源浪费，提升了反应中各项资源的利用效率。

三.三聚氰胺的其他生产工艺

1.熔融尿素生产工艺

熔融处理尿素，将处理完成的尿素放置在贮槽中，再转送至流化床反应器，在冷却处理完成时，对反应尾气进行洗涤，循环反应剩余尿素。循环反应装置中，尾气同样是二氧化碳与氨气。在尾气洗涤处理完成，采取温度增加措施，将温度升至400摄氏度，在反应器中雾化处理尿素，同时流化处理催化剂。此时尿素在一般压强、390摄氏度条件下，将会生成三聚氰胺。此反应由熔盐系统供给热量。反应气体在余热回收体系中，会生成一定量的蒸汽，在降温调节至330摄氏度时，在过滤器中完成副产物的净化。副产物以催化剂粉尘为主。在过滤处理副产物完成时，进行结晶器开展净化处理。在洗涤塔中，对尿素进行温度控制，让结晶器温度控制在200摄氏度左右，以此获取三聚氰胺结晶。晶体在分离器作用下，会获得三聚氰胺产品。在分离器位置汇聚的尾气，将会在尿素洗涤塔中，转化成流化气，用于结晶器冷却处理[3]。

2.间歇干燥工艺

用于间歇干燥工艺的生产装置，规模大于1且小于6，单位kt/a。此工程運行程序为：

（1） 在320摄氏度预热处理完成时，从合成氨反应中获得氨气，与生产原料尿素，在流化床反应器底部共同进入。设定流化床生产尿素的反应条件为：温度390摄氏度、压强[0.05，0.20]MPa，在此条件下完成三聚氰胺的生产。

（2）在流化床反应器顶部，流出反应生成物，包括三聚氰胺。在分离器作用下，使催化剂以粉末状态输送至过滤器中，在过滤处理生成物完成时，将生成物输送至凝华器。在温度控制、凝华、物理沉降、生成分离各项操作完成时，获取的三聚氰胺纯度较低，对其开展纯度精炼。在凝华器输出的气体，在稀氨水洗涤净化完成时，获取碳化氨水，可将其用于生产硫胺。

（3）较低纯度三聚氰胺生成物，混合于循环母液中，在加热处理下能够获取溶解。在溶解完成时，在溶液中添加活性炭、醋酸，尝试对溶液开展脱色、酸碱度调节各项活动，以完成不溶杂质的去除。过滤液在冷却完成时，将去除杂质的三聚氰胺溶液输送至结晶器，在离心机作用下完成脱水处理，再经产品干燥、结晶粉碎处理后，获取三聚氰胺成品。

3.低压三聚氰胺生产的优化方法

由山东省化工研究院与化工企业建立的合作关系，联合开发获得了低压三聚氰胺生产新方法。使用的三聚氰胺生产装置规格为12kt/a。此工艺的生产特点如下：

（1）反应气采取分层次完成，逐一开展冷却去除杂质活动，在气相粹冷完成后，持续分离生成物，在压强作用下，能够连续获取三聚氰胺产品，具有工艺的先进性特点，在生产流程中，能够直接获取高纯度三聚氰胺产品。

（2）在多种先进性技术作用下，比如分布板、内旋风等，能够有效减少催化剂损失问题，提升生成转化率至90%。

（3）在此生产工艺，处理尾气时，使其转化成甲铵液，在高压环境中，完成尿素生成，成功回避了尾气问题。

（4）双压缩机技术的充分利用，能够保障三聚氰胺生产流程的平稳性。此生产工艺的运作成功性，促使国内三聚氰胺生产获得了有序发展，使其能够跟进国际生产发展脚步，对国内三聚氰胺行业发展具有积极作用。

4.气相淬冷法

此工艺由北京科技公司研发而成。生产工艺为：蒸发提纯尿素，经熔融泵送至反应器，再进行物化气喷处理，在完成处理时，在反应器排出生产气体时，再将尾气传送至冷却器中，进行尾气收集。在换热处理完成时，合理控制温度。此时气相中氨分解的产物，以聚集状态在容器中。在冷却器中的溶液，在过滤处理完成时，有效去除了氨产物、催化器等各类杂质时，在结晶器顶端输入溶液。在结晶器内，溶液与冷气混合，在温度较低的情况下，析出获取三聚氰胺。在分离操作后，获得三聚氰胺成品，再对其开展出料包装处理。

生产尾气经分离器运输至尿液洗涤塔，塔中部分尾气在加压、压缩处理完成时，在反应器中形成了流化气，部分用作冷气，另一部分在尾气净化处理后，进行液氮回收。

此工艺在生产运作期间，温度条件设定在380摄氏度，压力控制在0.2 MPa以内，工艺特点如下：

（1）生产装置内设备以常压规格为主，在尿素、三聚氰胺等生产环节中，设备以不锈钢材质为首选，其他程序设备用料使用碳钢，设备整体投建成本较少。

（2）工程程序中，原料尿液浓度取70%，在常压生产工艺下，能够获得三聚氰胺，生产期间，无提纯去杂质环节，直接获得高纯度优质产品，节能性优异。

（3）在生产期间，不会产生废水，将会生成少量废渣，以副产品为主，对环境产生的污染程度较小。

结论：综上所述，在生产三聚氰胺时，高压尿素法的工艺程序，具有较高的节能性，尾气、副产物能够获得循环利用。相比中低压生产工艺，高压尿素生产工艺，对催化剂无使用需求，具有较高的生产经济性，产品品质与生产纯度较高，能够保障产品优质性，同时高压尿素法具有较高的生产平稳性，在生产中不会发生严重堵塞问题。

参考文献：

[1]王斐.简述三聚氰胺的生产工艺及高压尿素法尾气处理[J].四川化工，2020，23（3）：7-8，11.

[2]侯晓东.几种三聚氰胺生产工艺综合比较[J].中国化工贸易，2020，12（7）：93-94.

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