三聚氰胺廢水處理系統結晶物堵塞問題分析及對策

王 巍（四川大學化學工程學院，成都 610065）

三聚氰胺廢水處理系統結晶物堵塞問題分析及對策

王 巍
（四川大學化學工程學院，成都 610065）

重慶建峰三胺分公司高壓法三聚氰胺裝置采用意大利歐技公司技術，工藝中產生的大量副產物OAT送廢水處理系統進行分解。導致廢水處理工段頻繁堵塞管線，在國內同類廠家如川化、錦華、中原大化等一樣存在類似問題，對此我們進行了研究分析并采取pH調整和技改處理等措施，效果明顯，目前三胺裝置可長周期平穩運行。

高壓法；三聚氰胺裝置；結晶物；堵塞管線

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.16.020

重慶建峰化工股份有限公司三聚氰胺裝置年產量為30萬噸，采用意大利歐技公司技術，從化肥裝置引進82%尿素溶液，通過真空提濃后達到99.8%的熔融尿素，在8.0MPa、380℃的反應器中反應直接轉化成三聚氰胺。反應器出來的二氧化碳、氨、三聚氰胺和少量縮聚物的液相物料進入急冷工段，產生的主要副產物為三聚氰胺一酰胺和三聚氰胺二酰胺，簡稱OAT。三聚氰胺溶液通過二氧化碳汽提、凈化結晶、離心干燥、氣力輸送包裝、氨回收、OAT結晶系統后，送至廢水處理系統分解。在實際運行中，廢水處理系統頻繁堵塞，不能正常運行，常常導致廢水工段停車，被迫降負荷，造成很大的經濟損失。在裝置大修期間，拆除了FV-16212（流量調節閥）管線及滯留液換熱器，發現在閥門前后及換熱器管內有大量結晶物，特別是閥門后端接近堵死。通過深入研究并采用有效處理措施后，裝置可長周期平穩運行。

1　工藝流程

廢水處理系統的目的是將不合格的廢液送入廢水分解塔裂解，產生的NH3和CO2通過系統再次回收，液相水送入氨洗滌塔吸收氣相中的少量氨，富余部分進入清水系統。

從超濾系統濃縮后的含1.51% OAT溶液送入滯留液儲槽中，通過滯留液泵把料漿打入分解器進料緩沖罐中，為防止OAT料漿溶液在低溫環境中粘壁堵塞管道，在滯留液儲槽到緩沖罐之間裝有滯留液加熱器為OAT料漿溶液升溫，最后通過廢水分解器進料泵將OAT料漿溶液送入廢水分解塔裂解。工藝流見圖1。

圖1　廢水處理系統部分流程

2　廢水處理系統存在的問題

高壓法三聚氰胺裝置開車以來，由于廢水處理系統存在問題，導致降負荷生產已屢見不鮮。在100%負荷生產時，送廢水處理系統的滯留液約12t/h。但在實際生產中，由于各種原因，如操作參數控制不當、管線設計不合理、OAT濃度高等，導致OAT在廢水處理系統大量結晶析出。隨著運行時間延長，OAT結晶物會在管道內結壁，使管徑變細，FIC-16212（流量顯示）的流量也越來越小，嚴重時出現幾乎堵死，不能滿足前端負荷要求，時常引起廢水工段非計劃停車。裝置大修期間拆除換熱器及FV16212（流量調節閥），發現換熱器及閥門前后端嚴重堵塞，特別是閥門后端幾乎堵死，在同類高壓裝置中也出現類似問題。廢水處理系統堵塞情況見表1。

表1　廢水處理系統堵塞情況（以FIC-16212流量計） 單位：t/h

從表1可以看出，開車前2個月FIC-16212（流量顯示）量基本能滿足前端100%負荷要求，從4月下旬開始，每個月都會降低負荷來處理堵塞的廢水管線。下半年堵塞越來越嚴重，就算廢水工段停車處理暢通后流量也達不到要求，只能通過現場加臨時軟管來暫時解決。臨時軟管也易堵塞而且臨時接口有限，一般情況下會降負荷至50%，1～2個班可處理暢通，以1.5個班次計算。每天100%負荷可以產出90t三聚氰胺，每年約需要處理10次，銷售價格按照9000元/t，所以每年少銷售三聚氰胺4050 t，折合人民幣405萬元。

3　問題分析及處理

3.1OAT物理化學性質

OAT是含有羥基和胺基的三氮雜苯，性質穩定，不易分解，能溶于水，有粘性，固態在pH值為7.5時，溶解度最低。

3.2工藝條件的影響

（1）溫度對OAT的影響。由于OAT的溶解度會隨著溫度的升高而逐漸上升，所以溶液溫度高有利于OAT溶于溶液當中，減少OAT的結晶析出。但在實際生產過程中過高的溫度不但會增加設備管道的投資成本，而且還會使管線的流量降低，甚至使泵汽化。非常明顯的是FIC16212（流量顯示）在高溫下比在低溫環境下導致的流量降低要緩慢得多，所以綜合考慮，在廢水系統負荷能承受的范圍內，盡量提高溶液溫度達到歐技要求的145℃。

（2） pH值對OAT的影響。從圖2可以看出，OAT在pH值為7.5左右時溶解度最低，隨著pH值升高或者下降，OAT溶解度也會迅速上升。所以在廢水處理系統中，OAT溶液的pH值盡量控制高上限或者低下限，使OAT溶解在水溶液中，減少OAT結晶析出，堵塞嚴重時用V1113（離心機母液槽）高濃度氨水對管線進行置換。由于V1113（離心機母液槽）中氨的含量為13.17%，pH值為11.72左右，OAT溶解度約5×10-4g/mL，用pH值高的氨水溶液置換該管線效果相當好，OAT很快就能溶解。而在滯留液儲槽中氨含量只有0.03%，pH值為中性，OAT的溶解度很低，還不到3×10-5g/mL；所以在滯留液進料泵入口加入一股從V1113（離心機母液槽）來的氨水溶液中和后效果非常好，廢水管線的OAT溶解度控制在3×10-4g/mL左右，大大降低了OAT的結晶析出。

圖2　OAT溶解度曲線

3.3廢水處理系統堵塞原因分析

從前面分析可以看出，OAT對溫度和pH值都非常敏感，而造成堵塞的主要因素就是pH值和溫度控制過低。當然也有以下因素影響：（1）由于廢水處理系統現場彎頭過多，導致局部受熱不均勻，管線流速不暢，大量OAT結晶物結在彎頭附近，使管徑越來越細。隨著運行時間延長，流量也越來越低，大修期間割管發現彎頭位置堵塞非常嚴重；（2）前端氨回收系統波動造成OAT結晶系統跟著波動，甚至出現OAT結晶系統部分垮壁現象，超濾系統無法運行，只有通過不走超濾直接旁路把大量OAT溶液送入滯留液儲槽中，從而加大廢水處理系統負荷，久而久之管線結壁嚴重；（3）溶液通過FV16212（流量調節閥）后，壓力從1.35MPa降至0.6MPa，減壓閃蒸，溫度驟降，出現大量OAT結晶物堵塞管線；（4）由于溫度控制不達標，OAT溶解度下降，部分OAT結晶析出堵塞管道；（5）由于以上原因造成大量OAT結晶物增加，導致廢水處理系統堵塞。

3.4廢水處理系統堵塞的處理措施

（1）大修期間已將過多彎頭去掉，盡量讓管線走直線。這樣避免了溶液受熱不均；

（2）加入pH值高的堿性溶液能使OAT的溶解度上升，所以在滯留液進料泵進口加入2t/h高濃度氨水溶液。這樣可以減少OAT的結晶析出，使OAT盡量溶解在溶液當中；

（3）在滿足流量的前提下，盡量使OAT料漿溶液保持高溫，向歐技要求的145℃靠攏；

（4）氨回收系統，OAT結晶系統不可大幅波動，必須緩慢調整，防止大量結晶物增加；

（5）在OAT結晶系統后端增加過濾網，將大顆粒的OAT結晶提前過濾，防止送入后端，確保系統長周期穩定運行；

（6）廢水處理系統長時間運行后，如發現管線不暢，不能滿足前端負荷要求，可加入含高濃度氨水溶液對該管線進行置換。一般情況下1～2個班即可處理暢通。完全不用降低前端負荷，確保系統長周期運行。

4　處理后效果

經過處理后，廢水處理系統運行穩定，堵塞現象大量減少，完全不需要像以前一樣降低系統負荷來處理，可保持系統長周期穩定運轉。最近幾次拆開換熱器和FV16212（流量調節閥）檢查，發現OAT結晶物明顯減少。廢水中OAT經過裂解后的氨和二氧化碳再返回系統利用，經濟效益明顯，廢水處理系統運行穩定，沒有出現因堵塞而降負荷及停車處理的情況，也避免了環境污染。高壓法三聚氰胺裝置生產工藝過程中產生的OAT結晶物堵塞問題，經過配管改造和工藝系統調整，有效的解決了OAT結晶堵塞的問題，確保了裝置長周期運行。

王巍（1984-），男，遼寧鞍山人，本科，重慶邦諾物流有限公司助理工程師，研究方向：化工。