三聚氰胺壁上结晶浅析.doc

t. b: o t# n三聚氰胺壁上结晶浅析1 概述 R/ ?: w% S! d1 Q! f* c( R+ | N$ g: U1 8 7 r6 f目前，一些化肥企业使用尿素生产三聚) k! K/ ; W8 O o氰胺。此工艺是将尿素常压条件下加热到一#定温度(400C左右)使之呈熔融状态，利用特: i2 U1 | f; e制的反应器，在催化剂的作用下，使尿素聚合* 6 D. _0 gP% u- H# 成三聚氰胺、二氧化碳和氨气的气体混合物，) H5 Z6 S7 e- B& b5 b0 c+ Q然后除去催化剂，再用急冷气急冷，产生三聚氰胺固体粉末同二氧化碳和氨气进行分离， 9 n1 u- u8 i/ k. Y以得到三聚氰胺成品，二氧化碳和氨气进人7 k# O1 J4 u8 D/ i2 |) z2 W2 H回收工段进行回收。由于该工艺在反应器后+ m+ x9 U% a! M5 D- G! ?6 _基本上处于气、固两个状态，加上三聚氰胺的7 o0 i* _9 z9 I2 特性，在工业生产中经常出现三聚氨胺在设备、管线内表面结晶，一定时间后积聚过多，堵塞管道生产不能正常进行，只有停车进行$ 0 I6 bf8 p- $ W6 L冲洗，使连续生产工艺的优点不能充分发挥; 5 z, y, D! J. _1 H( i: Z浪费了原材料，提高了产品成本，给企业造成了很大的经济损失9 t# M* z( n C- v% N0 c- O2 结晶原因0 Y; g, c# c) x; h( 7 q& Y/ 6 b( 根据对该工艺的分析，我认为造成结晶7的原因主要是 J：) l, H( g2 y% y21 机械挂壁 由于设备制造过程中焊缝+表面的焊缝纹路、焊接过程的飞溅物、焊渣等1未清理干净，焊缝在规范内的错边、咬边等缺& R(陷，坡口毛刺未打磨干净等设备内表面的不平整，以及管道焊接过程中产生的上述缺陷，使急冷后的三聚氰胺晶体在通过时产生了机$ m2 8 3 n4 z& m8 l1 械挂壁未完全冷却结晶，特别是在冷却效果差的设9 X% J- O& T备边缘部分有一部分未结晶成固体的液态三: ; q2 T8 ?5 e聚氰胺细小液态微粒，由于三聚氰胺自身的粘结特性，使这部分液态微粒易在具有一定温差的设备壁上产生粘壁现象。23 静电挂壁 由于这一有机化合物在高5 C, I( g4 V- a5 Y; r, D温条件下生成，催化剂要在气固分离器中除$ Dn% U1 j8 p4 nS去，只有在高速气流作用下才能达到此目的，这样，混合气体中的三聚氰胺将产生静电，在静电电场的作用下就会产生静电挂壁的现象。3 解决措施5 ?* W- N& Sa5 Os3 S上述对三聚氰胺在设备、管道内表面结0 N8 ; g1 . l1 : H晶的原理进行了分析，由于产生的机理不同、!产生的条件相互影响就机械挂壁和粘壁来1 f Q7 G$ h2 ?& sX8 讲，加大馄合气体(或气固混合体)流速，可以减轻或清除机械挂壁和粘壁的产生，但是随5 Z j& H# & X: % q7 Y着流速的加大，三聚氰胺微粒之间碰撞加剧，有机物之间电荷的产生加快，静电挂壁将更4 V$ 8 U6 j* t: B加严重，如何平衡这一矛盾，需要进行试验。; W1 K9 I9 G& _% . r2 以对三聚氰胺微粒产生静电同流速的关系进行测定，考虑到传热的效果，在前两者和静电挂壁中找出不结晶的最佳点，以此来对工艺参数进行调整，对这个问题就需要研究部门 G) wp9 v; K; a# h, n* B进一步分析，这里只是在工艺现有条件下进行一定的措施，以便挂壁现象得以减轻。31 在设备制造和关键工艺管道的安装上应对内表面的平整度提高要求，在机械加工、焊接过程加强保护，防止内表面机械损伤、焊渣飞溅、焊后对焊缝打平，表面要求平整，在一些关键设备不能出现直角或小于1 35 的- 1 D- 9 Q W/ c5 |3 o钝角连接，应用平滑过渡(使用旋压方式 保0 K% M: k4 |. # I0 j. A- O q证两个部分不出现角连接)减少死角，在安装完成后进行酸洗、钝化处理，以减少或消除机 ?6 o_6 v# u械挂壁。32 对设备的管道的保温从选材、安装上严 ( d5 U. y; m- H: y格把关，减少设备、管道壁与物料的温差，减$ # q F- ?8 S4 小牯壁所需要的温差。; L) S1 k6 s* D9 v, Q% X. x4 p33 对易结晶的设备，注意物料进出口的设置 设置的原则是在不提高流速的前提下加0 l* A# V- m : _ z+ ?5 O大气流的湍流状态，特别是靠近设备壁的9 t 4 y6 q3 U7 V! m ?, q9 W位置，减小层流边界层，增大湍流边界层，提高物料的换热效果或减小设备内的温差，同/ r* S& j( E- S9 B( O# Z/ M4 l, Q时也起到在低流速条件下产生无序状态降低三聚氰胺微粒的能量，减轻静电的产生在管) 7 t. J+ ( Mt4 H1 N道上可以采用加孔板的方式达到此目的。) K3 3 f R$ H T9 K/ v/ c$ G34 对上述方法设备和管道的死角可以加# d1 j; x5 H# r6 i强制搅拌和用急冷气反吹的方式减小层流边界层，降低结晶速度。7 O& , y+ & Lb o! Z_35 注意静电接地的质量，对此严格把关， P2 A3 W, - Z; pG: R4 Z1 f以尽可能地减少设备和管道上的静电，降低电场强度。36 对使用上述方法效果不理想的设备，易结晶的部位安装刮壁器，减轻设备结晶的速2 O# B, B, J* k8 d度，延长正常生产时问。& j$ p x5 R: 7 J* H上述是对三聚氰胺工艺结晶问题的一些* U# b1 h1 A8 C- W4 |& N6 v/ M2 g认识，在实践中还要不断去优化和完善，尽可, s1 |* D& b / s6 v( L( t- C能发挥连续式工艺流程韵优势，使三聚氰胺的产量和质量得到进一步提高。生产负荷保持相对稳定，尽量避免生产负荷的加减，因为负荷的增加必然会造成操作条件的小幅改变；温度等条件的改变，主要是温度影响较大，结晶器器壁上原有均匀完整的结晶可能会因为热涨冷缩的影响而产生裂缝，甚至脱落而掉下。而靠近器壁的结块由于有轻微腐蚀存在，往往曾黑绿色，会被吹到成品三胺中，形成产品色度。不得已增加生产符合是，一定要稳定、缓慢进行。0 U7 U3 g2 o3 tl8 / y$ Z t s- v 另外尿液洗涤塔的操作稳定同样很关键，应避免液相或气相符合的较多幅度的波动，而产生冷气中夹带尿液现象，同样会影响产品色度。过滤器的反吹更应注意，反吹压力不要太高，反吹频率不要过频，以免吹破滤袋，使得催化剂细粉夹杂到成品中，使得成品杂质过高。当然也要在滤袋的制作加工和安装过程中，严加检查，这一点尤为重要。上滤袋时一定要牢固，安装时一定要避免碰撞，而产生硬伤，避免留有潜在的破漏隐患。32 原因分析 . i8 G- V. E) 8 K( X8 Y321 影响装置长周期稳定运行的原因分析(1)由于尿洗塔旋分器除沫效果始终不理想，致使工艺气带液至系统，液体冷却结晶后堵塞冷气管道，载气压缩机叶轮上也有结晶析出，影响打气量，一定时间后被迫停车清理。(2)随着运行时间的延长，尿洗塔中循环尿液的三聚氰胺含量逐渐增大，导致液尿冷却器有结晶析出，产生堵塞，同时尿液循环量也逐渐下降，被迫停车处理。 (3)热气冷却器运行一段时间后有结晶析，产生堵塞，导致换热差，被迫停车处理。 (4)装置运行一段时间后，热气过滤器滤袋滤饼会逐渐增厚，使阻力增大，被迫停车处理。0 ! Y V d$ a. I& y* g(5)结晶器出口管道随装置运行时间的延长会逐渐堵塞，被迫停车处理。# h4 ?- N322 产品质量不稳定的原因分析# h& v/ m# l7 V, g& 5 y4 v产品质量不合格主要是色度、浊度超标。在进行产品甲醛溶解分析时，经常发现有极少量很难溶解的微小黑色或白色颗粒也证明了这一点。色度和浊度超标往往出现在开停车阶段以及中途停料阶段。经过认真分析，笔者认为根本原因有二：一是目前使用的国产玻纤滤袋过滤精度不高，据资料介绍，每立方米气体仍有2l0 mg副产物和催化剂微粒要穿过滤管进到后续系统；二是结晶冷气中会带有颗粒直径小于5 m的带色尿素液雾。当反应器连续投料运行时，穿过滤管的副产物和催化剂微粒以及结晶冷气中的尿素液雾会在结晶器内累积。由于过程连续，加之三聚氰胺产量较大，上述这些极少量的杂质被三聚氰胺充分分散和“稀释”，故一般不会影响到三聚氰胺产品质量(色度、浊度以及灰分等指标)。但是，当反应器没有投料而载气继续通过反应器时，穿过热气过滤器的副产物和催化剂微粒以及结晶冷气中的尿素液雾并没有因为反应器没有投料而大幅度减少，这些极其细小的微粒由于没有被三聚氰胺带出而大量粘附并累积于结晶器和捕集器的内表面，当反应器重新投料后，最初几个小时产出的三聚氰胺必然会集中、大量带出累积于系统内的上述杂质，导致产品质量不合格。关于在做甲醛溶解分析中发现有极少量黑