三聚氰胺尾气处理新技术

三聚氤胺尾气处理新技术提要概述了三聚氤胺尾气处理新工艺开发原理，原则流程、主要设备及推广应用前景。关键词选择吸收剂，溶解度控制，吸收，解吸中图法分类号：X78TheNewTechnologyoftheOff-gasTreatmentofMelamineWangMingke,ChengFenghua,MengLixin,WangXueyan(TheDesignInstituteofCangzhouDahuaGroupCo.,Cangzhou,061000)AbstractThepaperdescribesbrieflythedevelopmentprincipleofthenewprocessfortheoff-linetreatmentofmelamine,theprocessflowandtheprospectofthemainequipmentapplicationandpopularization.Keywordsselectiveabsorbent,solubilitycontrol,absorb,desorb三聚氤胺是一种用途十分广泛的化学中间体。除少量作为特殊医药原料，其主要用途是与甲醛缩合制成塑料和其他日用化工品。目前，国内外工业化生产的原料路线有两条，即双氤胺法和尿素法，双氰胺法工艺落后，生产成本高，且难以实现大规模连续化生产，已处在淘汰之中。现在国内外广泛采用的是尿素法，尿素法按压力等级可分为高、中、低三种方法。其典型代表为NISSAN、DSM、BASF工艺流程，操作压力分别为8〜10MPa、0.78MPa、0.1MPa，反应温度380〜400°C。我国现有的三聚氤胺生产，除了天津双氤胺法外，其余全部采用中、低压尿素分解法，由于装置规模小，设备效率低，工艺落后，催化剂活性差，尿素的转化率不高，加上没有完善的尾气处理技术，因此消耗大，成本高，经济效益低，难以与国际先进工艺技术相竞争。三聚氤胺尾气中含有少量的固体粉尘，主要是三聚氤胺密伯胺和密勒胺等，气相系NH和CO双组分体系。根据NH3和CO2在水中溶解的速度与溶解度的不同，选用水作吸收剂，通过文丘里喷射吸收器快速除去混合气体中的NH3，剩余的气体中绝大部分是CO2,再通过酸性液体洗涤器除去剩余的NH3，最后得到纯净的CO2气体可送往尿素装置。针对我国现有三胺生产尾气处理的落后工艺，本文提出一种新的尾气处理工艺尾气还原分离法(还原分离法工艺流程示意图见图1)。1尾气还原分离法尾气与吸收液在文丘里喷射吸收器中经过三次短暂的接触，最终的氨水浓度为15%（质量分数），通过泵提压到2.0MPa，与解吸塔废液换热后进入解吸塔提馏段上部喷头，解吸塔由蒸馏釜、提馏段、精馏段构成，精馏段选用新型浮阀板式塔，提馏段选用不锈钢规整填料，塔釜通A2.5MPa中压蒸汽，精馏塔顶部返回一部分来自中压吸收塔的甲铵液，在解吸塔内，经过逐段传质、传热后，使出塔废液基本不含NH，浓度正常控制在10以下，出塔气体温度控制在125°C。解吸废液与进料换热后再通过一个循环水冷却器后去第三级文丘里喷射吸收器，达到水的循环使PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建用，多余部分经过液位调节阀排入脱盐水贮槽。从解吸塔顶部出来的解吸气，进入中压吸收塔，在此，少量的CO2与足量的NH3被水吸收为甲铵液。中压吸收塔的操作压力控制在2.0MPa，操作温度控制在90C。吸收塔设两个填料段，顶部为nh3洗段，中部为nh3、水吸收段，底部为鼓泡段，反应热被气氨带入氨冷凝器，液相组成为：NH3为43%、CO2为31%、H：O为26%，系高于熔点20C的不饱和溶液。与此同时液体平衡的气相中CO为0.1%（体积分数），进入中部氨水吸收段被氨水吸收捕集后，纯净的nh3气进入氨冷凝器变为液态氨。少量的不凝性气体经酸性液体吸收后放空。液氨可送往硝铵和三胺制备装置。来自中压吸收的少量甲铵液可送往尿素装置，也可以送到低压精馏塔，闪蒸出来的NH3和CO2与经加热分解的NH3与CO2混合返回到一级文丘里喷射吸收器入口。该工艺能使尾气中的NH3与CO2基本还原成气体CO2和液体NH3,可以重新加工成固体尿素。而不会给尿素装置造成任何影响，对环境无污染，比较接近国外的先进生产工艺。图1还原分离法工艺流程示意图2开发三胺尾气处理新工艺的技术依据2.1吸收剂的选用选择水作三胺尾气的吸收剂，是因为水不仅对nh3的溶解度大，吸收剂用量小，而且因其为中性介质，无毒、无腐蚀、蒸气压又低，化学稳定性好，价格低廉，来源充足，能本厂取材，又易再生，对环境无污染。2.2平衡溶解度相差大当气体分压为101.33kPa时，单位体积的液体所吸收的CO2标准体积数随着温度的升高而减小，PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建当操作温度为50C时，其平衡溶解度为0.463m3/m3；在相同的温度和分压下，单位体积的液体所能吸收的氨气的标准体积数为303m3/m3,因此不难看出，气体NH3的溶解度是气体CO2的600多倍。2.3吸收速度的差异常压下用水吸收CO2气体的操作，吸收速度较慢，属于物理吸收。当用水吸收NH3时，因为NH易溶于水，且伴有飞速的化学反应，生成氢氧化氨，并放出一定量的反应热，属于化学吸收。随着吸收过程的进行，溶液的碱度提高，在液相中会发生碳酸铵生成反应，并放出热量。伴随着大量氨气的溶解，溶液的温度会上升，导致溶液中游离CO2浓度降低，在不移出反应热时，会自行减慢碳酸铵的生成反应。为了减少气液接触面积和接触时间，在工艺设计中，选用喷射吸收器而不使用填料吸收塔。2.4设置低压精馏分解塔溶入氨水中的CO2与少量的碳酸铵，经过中压解吸后在吸收塔底部生成甲铵液，若联产尿素时，甲铵液可直接送往尿素装置，若进行还原分离时，就将此部分甲铵液再通过一个低压精馏分解塔，将分解出来的氨和二氧化碳气体再返回到一级喷射吸收器入口，实现尾气中氨与二氧化碳的完全分离。2.5CO气体的净化尾气经过三级吸收后，气相中绝大部分是二氧化碳，但仍含有少量的氨，再经过一个稀硝酸吸收槽，除去残余的氨，二氧化碳的纯度可以达到99.5%以上（干基），可做尿素原料。如果二氧化碳气体不做它用，也可以不经处理直接放空。3新技术应用前景目前国内已建和在建的三聚氤胺工程，基本都是中、低压尿素分解法生产装置，其尾气处理技