本發(fā)明涉及從尿素生產(chǎn)三聚氰胺的領(lǐng)域，具體來說涉及改造高壓三聚氰胺設(shè)備的方法。

背景技術(shù)：

由尿素合成三聚氰胺的方法包括低壓催化法和高壓非催化法，通常高于7mpa。這些方法是本領(lǐng)域熟知的。

使用高壓非催化法合成三聚氰胺的常規(guī)型設(shè)備包括高壓段，所述高壓段基本上限于反應(yīng)器，被稱為三聚氰胺反應(yīng)器。在所述三聚氰胺反應(yīng)器中，通過加入熱量，將尿素熔體進(jìn)料轉(zhuǎn)化為三聚氰胺粗品，添加的熱量例如來自供應(yīng)有熔融鹽的加熱體。

尿素轉(zhuǎn)化成三聚氰胺的過程中還會(huì)產(chǎn)生主要由氨和二氧化碳組成的氣體(所謂的“廢氣”)和多種副產(chǎn)物(主要是oat和縮聚物)。反應(yīng)產(chǎn)物(三聚氰胺和廢氣)、副產(chǎn)物和未反應(yīng)的尿素進(jìn)一步在淬火段中進(jìn)一步加工，該淬火段在明顯較低的壓力和溫度下操作。例如，三聚氰胺反應(yīng)器在約8mpa和380℃下操作，而淬火段在2-3mpa和約160℃下操作。

在淬火段，三聚氰胺被溶解在氨水溶液中，然后輸送到隨后的純化段；廢氣用水飽和并輸送到冷凝段，然后再循環(huán)。

通常，三聚氰胺設(shè)備與尿素設(shè)備組合，尿素設(shè)備以nh3和co2為原料生產(chǎn)尿素熔體進(jìn)料。已知將三聚氰胺設(shè)備產(chǎn)生的廢氣再循環(huán)到尿素設(shè)備中；為此，通常，廢氣用尿素設(shè)備的回收段供應(yīng)的氨基甲酸鹽溶液冷凝，產(chǎn)生含有nh3和co2的溶液，然后將該溶液輸送回到尿素合成回路。

這種配置被廣泛使用，但是存在很多缺陷。主要缺陷是廢氣在低壓和低溫下輸出，并且由于淬火段的飽和而具有顯著的含水量。這些條件對(duì)于再循環(huán)到尿素設(shè)備不是最佳的：低壓不允許廢氣直接再循環(huán)至尿素合成段；此外，眾所周知，不希望將水引入至尿素設(shè)備的合成回路。這種設(shè)備構(gòu)造的另一個(gè)缺點(diǎn)是尿素轉(zhuǎn)化成三聚氰胺的轉(zhuǎn)化率低，造成尿素的更大消耗和下游段更大的能量消耗。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是改進(jìn)上述類型的高壓三聚氰胺設(shè)備，以消除或減少上述缺陷。

所述目的通過根據(jù)所附權(quán)利要求的用于改造高壓三聚氰胺設(shè)備的方法來實(shí)現(xiàn)。

本發(fā)明涉及改造設(shè)備，其中：高壓段包括三聚氰胺反應(yīng)器，其以尿素熔體為進(jìn)料并產(chǎn)生三聚氰胺粗品；所述三聚氰胺粗品進(jìn)行減壓并在淬火段進(jìn)行處理，該淬火段的操作壓力比高壓段的壓力低很多。

根據(jù)本發(fā)明的方法設(shè)想在高壓段中安裝洗滌器和至少一個(gè)第二汽提反應(yīng)器，還設(shè)想：

將至少部分尿素熔體進(jìn)料引導(dǎo)至所述洗滌器，

將從三聚氰胺反應(yīng)器流出的三聚氰胺粗品進(jìn)料至所述第二汽提反應(yīng)器，所述第二反應(yīng)器還進(jìn)料有氣態(tài)氨作為汽提劑，

由所述三聚氰胺反應(yīng)器和/或所述汽提反應(yīng)器收集的廢氣的至少一部分進(jìn)料至所述洗滌器，使所述廢氣在所述洗滌器中與所述尿素熔體進(jìn)料接觸。

術(shù)語“高壓段”表示基本上在相同的標(biāo)稱壓力(去除水頭損失)下操作的一組裝置。根據(jù)本發(fā)明的改造設(shè)備中，三聚氰胺反應(yīng)器，附加的汽提反應(yīng)器和洗滌器基本上在相同的標(biāo)稱操作壓力下操作，所述壓力大于7mpa，優(yōu)選大于10mpa，例如為11mpa。

添加到高壓段的洗滌器基本具有以下功能：利用由第一和/或第二反應(yīng)器供應(yīng)的廢氣的熱量，來預(yù)熱尿素熔體進(jìn)料；同時(shí)冷卻廢氣；在冷凝之前除去廢氣中所含的三聚氰胺(夾帶或升華)。

第二反應(yīng)器，被稱為“汽提反應(yīng)器”，具有以下功能：將由三聚氰胺反應(yīng)器供應(yīng)的三聚氰胺粗品進(jìn)行汽提，以氣態(tài)氨作為汽提劑，具體來說用于分離三聚氰胺粗品中所含的二氧化碳；將副產(chǎn)物(主要是縮聚物)轉(zhuǎn)化為三聚氰胺。將在汽提反應(yīng)器中獲得的純化的三聚氰胺(三聚氰胺熔體)輸送到淬火段和凈化段，其可以保持原始的構(gòu)造，或者必要時(shí)進(jìn)行改進(jìn)。

優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的方法還包括在所述高壓段中安裝蒸汽發(fā)生器，采用來自三聚氰胺反應(yīng)器和/或第二汽提反應(yīng)器的廢氣流作為熱源。

增加到高壓段的其他裝置通常包括尿素循環(huán)泵和其他輔助裝置，這些裝置不再詳細(xì)描述。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，可以保留現(xiàn)有的三聚氰胺反應(yīng)器。這種情況下，高壓段中增加的新安裝的裝置有利地在與現(xiàn)有反應(yīng)器相同的壓力下操作。在另一個(gè)實(shí)施例中，三聚氰胺反應(yīng)器也被改造或用新的反應(yīng)器替換。改進(jìn)或替換三聚氰胺反應(yīng)器可以提高高壓段的操作壓力。

本發(fā)明的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)在于以下事實(shí)：廢氣基本上在與合成三聚氰胺相同的壓力及高溫下產(chǎn)生，具體來說以無水形式產(chǎn)生。這允許廢氣(冷凝之后)再循環(huán)至已經(jīng)處于高壓和高溫下的氨基甲酸鹽流的尿素設(shè)備，即不需要能量就能被壓縮和/或再加熱，并且是無水的，從而避免了將水引入尿素合成回路的缺點(diǎn)。其他優(yōu)點(diǎn)如下：由于廢氣的熱量，有可能在高壓段中增加的蒸汽發(fā)生器內(nèi)，在相當(dāng)大的壓力通常約為0.6mpa下產(chǎn)生蒸汽；尿素轉(zhuǎn)化成三聚氰胺的速度很快；由于第二反應(yīng)器內(nèi)的汽提作用，可以有效地去除溶解在生三聚氰胺粗品中的二氧化碳。

本發(fā)明的另一方面設(shè)想安裝適于冷凝高壓廢氣的廢氣冷凝段。

上述優(yōu)點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生如下結(jié)果：由于轉(zhuǎn)化率提高，尿素具體消耗(用于所生成的三聚氰胺的尿素)降低；由于高壓段蒸汽發(fā)生器和廢氣冷凝器內(nèi)產(chǎn)生的蒸汽，蒸汽具體消耗量較低。

借助于下面多個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述，這些優(yōu)點(diǎn)將更加清楚。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例改進(jìn)的三聚氰胺設(shè)備的高壓段的示意圖。

圖2是根據(jù)圖1的設(shè)備的廢氣冷凝段的示意圖。

具體實(shí)施方式

參見圖1，三聚氰胺設(shè)備的高壓段100最初大體上包括以尿素熔體為進(jìn)料的三聚氰胺反應(yīng)器1，所述反應(yīng)器1中產(chǎn)生的三聚氰胺粗品進(jìn)行減壓，并輸送到淬火段(未示出)。

改進(jìn)高壓段100：安裝第二汽提反應(yīng)器2和洗滌器3以及圖中所示的連接管線。

特別地，高壓段100改進(jìn)之處在于安裝了：用于將尿素熔體4進(jìn)料至洗滌器3而不是直接進(jìn)料至三聚氰胺反應(yīng)器1的管線；用于將離開洗滌器3底部的尿素熔體5進(jìn)料至三聚氰胺反應(yīng)器1的管線；將從反應(yīng)器1輸出的三聚氰胺粗品8輸送到新的汽提反應(yīng)器2的管線。此外，還提供了用于收集來自反應(yīng)器1和2的氣體并將其輸送到洗滌器3的管線，如下所述。

管線5包括尿素泵6，以及有利地還包括管線7，用于使洗滌器3內(nèi)部的尿素熔體的一部分再循環(huán)。有利地，沿再循環(huán)管線7安裝熱交換器16以冷卻尿素，例如產(chǎn)生蒸汽。

汽提反應(yīng)器2還進(jìn)料有氣態(tài)氨9作為汽提劑。通過管線8進(jìn)料的三聚氰胺粗品在反應(yīng)器2內(nèi)與氣態(tài)氨9逆流接觸。離開汽提反應(yīng)器2的經(jīng)純化的三聚氰胺10進(jìn)料至設(shè)備的淬火段，該淬火段通常在比高壓段100更低的壓力下操作。

將分別來自三聚氰胺反應(yīng)器1和汽提反應(yīng)器2的廢氣流11、12合并為流13并引入至洗滌器3。廢氣流12還含有作為汽提劑引入至反應(yīng)器2中的氣態(tài)氨9。在洗滌器3內(nèi)部，氣態(tài)流13用尿素熔體流4和7進(jìn)行洗滌，尿素熔體流4和7分別為進(jìn)料流和再循環(huán)流。主要由氨和二氧化碳組成的無水廢氣14的高壓流從洗滌器3中引出，并被引導(dǎo)到冷凝段，例如以如圖2所示的方式來實(shí)現(xiàn)。

管線15表示熱載體流體，其向三聚氰胺反應(yīng)器1提供熱量以促進(jìn)尿素轉(zhuǎn)化為三聚氰胺的吸熱反應(yīng)。通常，所述熱載體流體由熔鹽組成，所述熔鹽在反應(yīng)器的適于加熱的管內(nèi)循環(huán)。

在一些實(shí)施例中，改進(jìn)了三聚氰胺反應(yīng)器1，優(yōu)選地使其能夠承受更高的壓力。例如可以這樣改進(jìn)反應(yīng)器1：維持內(nèi)部件不變，將外殼替換為適于承受更高壓力的新殼體。以這種方式，根據(jù)本發(fā)明的方法還可以包括使高壓段100的操作壓力的增加。例如，高壓段原來在約7-8mpa下操作，可以改進(jìn)為在約10-11mpa下操作。在其它實(shí)施例中，可以用新的反應(yīng)器替換反應(yīng)器1。

尿素熔體4例如在尿素設(shè)備中生產(chǎn)，所述尿素設(shè)備與包含高壓段100的三聚氰胺設(shè)備連接。廢氣14，鑒于其含有nh3和co2(其為獲得尿素的試劑)，優(yōu)選地被循環(huán)至尿素設(shè)備。

應(yīng)當(dāng)注意，廢氣流14大體上在高壓段100的操作壓力下產(chǎn)生。除了不存在水之外，這種其它壓力與原始構(gòu)造相比是重要的優(yōu)點(diǎn)。有利地，廢氣流14總是在高壓下冷凝，獲得可以直接供給到合成回路以進(jìn)行高壓合成尿素的循環(huán)溶液。

圖2示出了為此目的而設(shè)計(jì)的冷凝段200的優(yōu)選實(shí)施例，即用于冷凝所述高壓廢氣流14。

所述冷凝段200大體上包括串聯(lián)操作的廢氣冷凝器20和氨基甲酸鹽儲(chǔ)存罐21(也稱為氨基甲酸鹽接收器)，還包括氨基甲酸鹽泵送段22。

無水廢氣流14與由尿素設(shè)備供給的少量氨基甲酸鹽溶液23混合，產(chǎn)生兩相流24。

在冷凝器20的上游加入的所述氨基甲酸鹽溶液23，具有促進(jìn)蒸汽冷凝和降低氨基甲酸鹽溶液的結(jié)晶溫度的雙重作用。

所述兩相流24進(jìn)入高壓廢氣冷凝器20，在此發(fā)生廢氣的冷凝，產(chǎn)生冷凝的氨基甲酸鹽溶液25。所述溶液25被輸送到氨基甲酸鹽儲(chǔ)存罐21，由此獲得的流27通過泵送段22直接注入尿素設(shè)備的合成段中。應(yīng)該注意的是，流27在高壓下產(chǎn)生，所述高壓與高壓段100的壓力具有相同的數(shù)量級(jí)(去除水頭損失)，因此本發(fā)明減少了泵送段22的成本和能量消耗。

利用冷凝器20的殼側(cè)產(chǎn)生流26來吸收廢氣的冷凝熱。該流26隨后用于尿素或三聚氰胺設(shè)備，從而進(jìn)一步節(jié)能。