關于三聚氰胺生產若干問題的探討

丁茂（中鹽安徽紅四方肥業股份有限公司，安徽肥東231602）

1 三聚氰胺兩種生產工藝的比較

目前，全國三聚氰胺生產裝置年生產能力20 余萬噸，年實際生產量在15萬噸，大大超過了國內的生產需求和出口能力。各三聚氰胺生產廠家紛紛停產和限產，當前三聚氰胺的主要原料尿素價格已上漲至1700 元/噸，而三聚氰胺的售價仍然徘徊在7500元/噸，這說明三聚氰胺的產能過剩，必須要有一部分廠家退出該生產領域市場才能維持平衡。我認為當前主要競爭存在于類似我公司的“兩步法”生產廠家和“一步法”生產廠家，而競爭的實質是產品成本之間的競爭。現將兩種生產工藝的制造成本列表（主要）對照如表1：

表1 “兩步法”與“一步法”工藝制造成本對照表

上表只是列出主要消耗的成本對照表。一步法生產工藝的原料成本要比兩步法生產工藝的原料成本低570元，同時有的一步法生產廠家的尿素消耗能夠達到3.0～3.1 噸尿素/噸三聚氰胺。所以降低原料成本是兩步法工藝廠家在市場上能否立足的關鍵。

2 降低兩步法生產工藝原料成本的設想

尿素消耗是三聚氰胺生產中的關鍵，根據近年來的摸索和實踐，兩步法生產廠家普遍采用醋酸法生產工藝，摒棄了離交法生產工藝。我公司根據現有的設備狀況采用連續溶解、風冷結晶的醋酸法生產工藝，尿素單耗由3.8 噸降到3.4 噸，產品質量能夠達到國標一級品以上標準。在此基礎上如果采取相應措施尿素單耗還能夠進一步降低到3.4 噸尿素/噸三聚氰胺以下。

2.1 流化床的選型

流化床是兩步法生產工藝的主反應器，其選型的好壞直接關系到尿素單耗的高低。根據大多數生產廠家以及我公司的生產實踐：流化床的長徑比選擇在6～8：1，流化床的直徑選擇在不超過4.5m 最佳直徑控制在4m 以下，空床流速控制在0.06～0.10m/s，進氣方式采用‘泡罩式’，這樣流化床能夠控制較佳的流化狀態，達到良好的傳熱和傳質效果。根據多年的生產實踐針對現有設備暫定主要工藝指標如下：

流化床載氣流量：3600～4000m/s(狀態流量：表壓0.10～0.15MPa，溫度40～60℃)

流化床反應溫度：370～400℃

催化劑靜床高度：5.5～6.0m（催化劑總量為45～50噸）

氨冷干燥溫度：≤0℃

2.2 催化劑的使用

催化劑使反應按生成三聚氰胺的主反應的方向進行，并最大限度地抑制付反應的發生，減少付產物的生成。可以作為尿素低壓催化合成三聚氰胺的催化劑的物質很多，如鋁膠、硅膠、硅鋁膠、鈦鋯釷等金屬的氧化物、高嶺土、膨潤土、鐵礬土、硅藻土等，在工業上獲得應用的只有三種：鋁膠、硅膠、硅鋁膠。我國目前三聚氰胺裝置采用的催化劑主要有兩種：硅膠和硅鋁膠。

硅鋁膠因其比重較大（0.6～0.7g/ml）不適用于“兩步法”生產工藝，所以目前主要使用粗孔微球硅膠作為“兩步法”工藝的催化劑，硅膠的質量要求嚴格按照國標進行控制，特別是強度和堆積比重。硅膠的堆積比重未使用前一般為450～500g/l，在使用過程中，堆積比重逐漸增大。當堆積比重≥650g/l時，硅膠的活性明顯下降，應對硅膠進行活化再生或更換。

硅膠堆積比重增大的主要原因有：硅膠表面被難揮發或難解析的物質分子或積碳所覆蓋；硅膠的表面及孔道被反應物、生成物或其它物質覆蓋；硅膠破碎嚴重等。一般可通過以下這些現象來判斷硅膠堆積比重是否增大：（1）三聚氰胺的尿素單耗增大，（2）三聚氰胺產品質量下降（如濁度變大）。

控制或減緩硅膠堆積比重增大可通過如下途徑來實現：（1）嚴格控制流化床反應的工藝指標，（2）硅膠負荷控制：50～60 克尿素/公斤硅膠?小時，（3）控制循環氨氣的帶油量、采用無油潤滑或離心式壓縮機，（4）定期進行氨氣活化并補充部分新鮮硅膠：在連續生產一周或稍長一段時間采用流化床停止投料、增大循環氣量及溫度的方法來使硅膠表面和孔道中吸附的物質解析出來，并補充部分新鮮硅膠以維持流化床內的硅膠總量和靜床高度。

2.3 氨冷溫度的控制

循環氣在經過CO2吸收塔洗滌后含有大量的水分（可根據氣體分壓表查得），在經過氨冷降溫、旋風分離后循環氣中的水分含量大幅下降，所以根據生產實踐一般控制在≤0℃。

2.4 精制的生產控制

兩步法生產工藝精制的重點是壓濾器控制和母液的循環利用。現就這兩點分別加以說明。

2.4.1 壓濾器的使用

就精制生產而言壓濾器的使用效果好壞是關系產品質量和消耗的關鍵。控制質量主要指壓濾器在正常使用時要加強監控，在壓濾器的出口每隔一定時間就要取樣分析一次，發現問題應及時將壓濾器切換下來進行檢查，以消除缺陷。

2.4.2 壓濾器母液回收和廢渣的綜合利用

在壓濾器使用一段時間后，因濾餅增厚壓濾器的阻力增大，就要對壓濾器進行切換。通常的做法是將切換下來的壓濾器排空，然后加清水熱煮再排空，依次循環直至壓濾器清煮干凈。然而這樣做會流失部分三聚氰胺，因為切換下來的壓濾器中是三聚氰胺的飽和溶液，壓濾器的容積一般在2.5m3，切換排空一次要損失三聚氰胺約65kg。另外濾餅中亦有部分未溶解的三聚氰胺會在壓濾器清煮過程中損失掉。按照正常的生產負荷，年產5000噸的裝置須配備六臺壓濾器，五開一備，每臺壓濾器作業周期為40小時，每八個小時切換一臺，一天切換三臺，則每天損失的三聚氰胺為約195kg，一年按作業300 天計算則要損失約58.5 噸。因此采取相應的措施回收這部分三聚氰胺對于降低消耗有著非常重要的意義。

對于壓濾器中三聚氰胺的回收，我們采取了以下三個步驟進行回收：

（1）將切換下來的壓濾器中含有的飽和三聚氰胺溶液直接放入母液池中作為母液使用。

（2）排空后的壓濾器加水清煮3～4小時后將壓濾器內的清煮液排放至過濾池中，過濾的濾液回收至母液池作為母液使用。

（3）排空后的壓濾器再加水清煮3～4小時后將壓濾器內的清煮液排放至沉降池中，待充分沉降后將沉降池中的上層清液回收作為壓濾器的清煮補水使用。

對壓濾器內三聚氰胺的回收利用可使每噸三聚氰胺的水耗降到了10噸以下，尿素消耗降到3.4噸以下。同時，兩步法工藝每噸三聚氰胺還副產4.5噸高濃度碳化氨水，價值在800元左右，這樣兩步法工藝的制造成本就能夠降低到6500元以下，完全具備了與一步法工藝競爭的實力。