三聚氰胺尾氣聯產尿素生產工藝綜述及比較

楊清

摘 要：本文對國內外三胺尾氣聯產尿素的生產工藝作了概述，從聯產目的、聯產方式、聯產工藝、尾氣處理、經濟效益等方面對不同生產工藝進行比較，為氮肥企業利用三胺尾氣聯產尿素指出了思路。

關鍵詞：三聚氰胺；尾氣；尿素；生產工藝

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.14.041

三聚氰胺（C3H6N6），簡稱三胺，是一種具有氮雜環結構的重要有機化工中間體，主要用于三聚氰胺甲醛樹脂的生產，在餐飲、裝飾、油漆、印染、造紙、電器等行業應用廣泛，前景開闊。目前，國內外三胺工業化生產主要以尿素為原料，將熔融尿液先轉化為尿氰酸和氨，再由尿氰酸聚合生成三胺與二氧化碳，最后降溫結晶分離產品，并排出NH3與CO2尾氣，在實際生產中，每噸三胺產出約排放1.05t NH3和1.17t CO2。NH3與CO2是生產尿素等氮肥的主要原料，國內外許多大型三胺生產企業都配有尿素裝置，回收三胺尾氣生產尿素，實現循環利用。近年來，隨著國際原油、煤炭價格上漲引起尿素生產成本的上升，利用三胺尾氣聯產尿素更是成為氮肥企業節約成本、綠色生產的必選途徑。

1 國內外三胺尾氣聯產尿素生產工藝概述

1.1 國外三胺尾氣聯產尿素概況

國外三胺尾氣聯產尿素的技術已研發多年，工藝先進，優勢突出。其中，日本的Nissan法在高溫（380～400℃）高壓（10Mpa）條件下將尿素轉化為三胺，尾氣用稀甲銨液吸收濃縮為濃甲銨液后送至尿素裝置；意大利的Montedison法在380℃高溫和8Mpa高壓下熔融尿素生成三胺，塔頂尾氣處理后送至尿素裝置，塔底尾氣吸收為稀甲銨液返回作冷卻液；荷蘭的DSG法為尿素在高溫（390℃）低壓（0.7Mpa）使用催化劑的條件下生產三胺，塔頂氣氨洗滌后直接返回反應塔，塔底尾氣則吸收稀甲銨液用于尿素生產；德國的BASF法在高溫（380～400℃）常壓下以氧化鋁為催化劑用尿素生產三胺，尾氣洗滌后加熱直接進入反應器霧化尿素。

1.2 國內三胺尾氣聯產尿素現狀

國內三胺尾氣聯產尿素技術研發至今十余年，總體技術還不成熟，有待深入研究。河南中原大化是國內最早投入聯產研發的氮肥企業，其于2000年、2002年、2005年陸續建成三套三胺生產裝置，年產量達6萬噸，在國內領先。該企業三胺生產采用意大利ETCE高壓工藝，在380℃高溫和8Mpa條件下由尿素生產三胺，其尿素生產則是由公司自主研發與三胺生產線相配套的水溶液全循環尿素生產工藝，將三胺生產副產品甲銨液作為原料，經多道工序生產尿素和液氨再送回三胺生產裝置實現全循環。山東海化魁星三胺聯產尿素工藝的研發也較早，其三胺生產采用的是改良低壓工藝，在常壓下使用催化劑進行生產，實現了設備國產化和流程簡單化，與三胺生產配套的是其與省規劃院合力研發的水溶液全循環液尿生產裝置，聯產工藝為將尾氣用水吸收制取稀甲銨液，再進一步濃縮送至尿素裝置，然后熔融尿素再送回三胺反應器。四川錦華化工的三胺聯產尿素工藝也有特點，其三胺生產同樣采用意大利ETCE高壓工藝，尾氣回收也制成甲銨溶液，但在聯產中，其將520kt/a的尿素生產裝置與30kt/a三胺生產裝置配套，尿素產量略有增加，但成本上升，總體效益僅優于新增小尿素裝置。

2 三胺尾氣聯產尿素生產工藝的比較分析

2.1 聯產目的比較

利用三胺尾氣聯產尿素實際生產中，部分企業重視生產成本降低和尿素產量提升，聯產時會配置新裝置將三胺尾氣全部用于尿素生產，如中原大化；也有部分企業由于添置新設備資金不足，或對尿素產量要求不高，僅利用部分尾氣生產尿素，其余則用于生產碳銨等其它產品。

2.2 聯產方式比較

利用三胺尾氣聯產尿素，主要有兩種方式：①新建與三胺生產工藝配套的尿素裝置，實現全循環，如中原大化、海華魁星，此方式雖投入資金多，建設耗時長，但尾氣全部利用，且生產持續穩定；②將三胺尾氣送入原有尿素裝置實現聯產，如錦華化工，該方式較為簡便，投入也少，被國內多數氮肥企業所采用，但總體效益不高。

2.3 聯產工藝比較

不同三胺生產工藝產生的尾氣形式不同，對聯產影響各異。高壓法尾氣壓力達4Mpa，可以氣相形式直接送入尿素生產的中壓或低壓系統，能耗少，成本低。低壓法尾氣壓力為0.5Mpa，尾氣以稀甲銨液存在，須經中壓分解、吸收才能用于尿素生產，能耗增加，且產率不高。常壓法尾氣壓力僅為25kPa，須先用水吸收為稀甲銨液，在再低壓系統中與二甲液混合，經中壓系統才能進入尿素裝置，過程復雜，能耗高于低壓法。改良加壓法尾氣壓力為0.4Mpa，該法尾氣制成的稀甲銨液濃度高于常壓法，能耗較常壓法低，對系統影響也較小。

2.4 尾氣處理比較

從理論角度而言，低壓法與常壓法產生的尾氣在加壓后壓力高于尿素生產的中壓環境，將其送入尿素裝置操作簡單，耗能較低。然而，三胺尾氣中含有的水蒸氣在加壓過程中會冷凝成液態水，進而會與NH3、CO2產生碳銨結晶，對工況造成較大影響。而采用水吸收尾氣制成稀甲銨液，再用泵將其壓進尿素系統的方式則成功解決了水蒸氣冷凝的問題。

2.5 經濟效益比較

在我國上述三家企業中，海化魁星采用的是改良低壓法水溶液全循環尿素生產工藝，中原大化采用的是高壓法水溶液全循環尿素生產工藝，而錦華化工則采用高壓法部分循環尿素生產工藝。前兩者相比，高壓法的能耗、成本明顯低于改良低壓法，而后兩者相比，全循環持續發展顯然遠遠優于與原有裝置聯產的部分循環。

3 結論

（1）新建配套的三胺尾氣聯產尿素裝置，實現全循環要明顯優于借助原有尿素裝置進行聯產。

（2）高壓法將三胺尾氣以氣相形式送入尿素裝置，技術較為成熟，經濟效益最好。低壓、常壓法則以水吸收尾氣制成稀甲銨液，再用泵加壓送入尿素系統的效果最佳。

值得說明的是，以上均為理論分析，在實際生產中企業還須結合自身實際情況進行選擇。

參考文獻：

[1]陳健，張宜振.利用三聚氰胺尾氣生產尿素的工藝技術[J].化肥設計，2006，44（02）：33-35.

[2]殷建玲，莊肅霞.改良低壓法三聚氰胺生產技術及尾氣聯產尿素工藝[J].氮肥技術，2007，28（01）：19-25.

[3]尚俊法.關于三聚氰胺尾氣聯產尿素的技術探討[J].氮肥技術，2017（01）.