一种利用尿素联合生产蜜胺、纯碱和氯化铵的工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种以尿素为原料联合生产蜜胺、纯碱和氯化铵的工艺，该工艺采用了蜜胺生产、盐卤或盐水精制和尾气吸收、重碳酸化析碱、分离纯碱、重碱母液分解精馏脱氮、脱氨液蒸发浓缩分离氯化钠以及从盐清液中分离出氯化铵七步结合的方法，尿素总利用率达１００％，充分利用了蜜胺生产中的尾气；还充分利用了在制备蜜胺工艺中产生的大量余热蒸汽，节约了能源。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种生产蜜胺、纯碱和氯化铵的工艺，特别是利用尿素为 原料联合生产蜜胺、纯碱和氯化铵的工艺，属于蜜胺、纯碱和氯化铵的生 产制备领域。
技术介绍
纯碱化学名为碳酸钠(NaC03),又名苏打、碱灰(Soda Ash)，是一 种重要的、大吨位的基本无机化工原料。纯碱的用途很广泛，可用于制造 玻璃，如平板玻璃、瓶玻璃、光学玻璃和高级器皿等；还可利用脂肪酸与 纯碱反应制肥皂；此外，在硬水软化、石油和油类物质的精制、冶金工业 脱除硫磷杂质、选矿、以及铜、铅、镍、锡、铀、铝等金属的制备、化学 工业制取钠盐和金属碳酸盐、漂白剂、填料、洗涤剂、催化剂及染料中均 得到广泛利用。所以，纯碱具有大量的市场需求。目前，纯碱的生产方法 有索尔维法，侯氏制碱法和天然碱加工法等，所用原料因加工方法不同而 异；常用的主要原料为原盐(包括海盐、池盐、矿盐及地下卣水)、天然碱、 石灰石、氨等。在大规模工业化生产中，纯碱的制备一般是以二氧化碳(C02) 和食盐(NaCl)为原料进行的。氯化铵(NH4C1)是一种速效氮素化学肥料，其适用于小麦、水稻、 玉米、油菜等农作物，尤其对棉麻类作物有增强纤维韧性和拉力并提高品 质的功效；氯化铵同样是一种化工原料，主要用于干电池、蓄电池、铵盐、 鞣革、电镀、医药、照相、电极、粘合剂等领域。同样地，氯化铵的市场 需求量也很大。在工业化生产中，其多以氨(NH3)为原料与纯碱联合生 产而制得。蜜胺((NH2)3C3N3)也称三聚氰胺，是一种用途广泛的有机化工原料。 其可用于制造三聚氰胺-甲醛树脂(密胺塑料)，制造日用器亚、装饰贴面 板、织物整理剂等，还可与乙醚配合作纸张处理剂，此外还可用作涂料交 联剂以及阻燃化学处理剂等。最原始的蜜胺生产方法是双氰胺法，到二十 世纪八十年代以后，工业化生产蜜胺开始以尿素为原料，在一定温度和一 定压力作用下进行如下反应6(NH2)2CO — C3H6N6 + 6NH3 + 3C02上述合成工艺根据反应条件的不同，分为高压液相淬冷法(7-10MPa, 370-450°C)、低压液相淬冷法(0.5-lMPa， 380-440。C)和低压气相淬冷法 (<0.3MPa， 390。C)三种。上述工艺的实现，是在反应器中将颗粒或者无水 液态尿素于一定温度、压力或者催化剂作用下转化为蜜胺，上述反应在生 成蜜胺的同时还会放出大量的氨和二氧化碳混合气，即蜜胺尾气；之后， 利用水或母液或低温工艺气对反应生成的产物进行淬冷，使得生成的蜜胺 产物经结晶析出，结晶后的蜜胺产物再经过液固或者气固分离、净化等处 理之后得到蜜胺产品。在上述合成工艺中，尿素的理论利用率仅为35%， 在大规模工业生产中，由于工艺^^支术和管理水平的限制，导致尿素的实际 利用率只能达到28 33%;那么，在原料尿素中就有70。/。左右的尿素都转化 成了低品质的氨和二氧化碳混合气，可见上述合成工艺的转化率很低，极 大地造成了原料尿素的浪费，同时也增加了工艺成本；另一方面，上述混 合气具有一定的污染性，但是其又极不稳定且难以贮存和运输，所以如果 不能采用合理的处理工艺对其进行回收利用，那么蜜胺尾气很容易对环境 造成破坏。鉴于上述两方面的问题，对蜜胺尾气的利用和处理已经成为了 本领域技术人员急需解决的技术问题。此外，在上述制备蜜胺的过程中， 还产生大量的饱和水蒸汽， 一般生产l吨的蜜胺就可产生0.1 0.4MPa的饱和 水蒸汽2 6吨，如果能够将上述水蒸汽充分利用，就可以节约^f艮多的能源。目前，对于上述问题的解决，国内外技术人员多采用如下方法 方法一、生产尿素将蜜胺尾气制成氨基甲酸铵水溶液送尿素装置中作为原料使用，这样每吨蜜胺的尾气可生产约1.5 1.7吨尿素，尿素总利用 率不足85%。该方法中，由于蜜胺尾气是以氨基曱酸铵水溶液的状态进入 尿素装置中，故不可避免地破坏了尿素装置内的水平衡，从而导致C02单程 转化率降低，装置产能下降，生产尿素的能耗(电、蒸汽)增加。另一方 面，生产蜜胺反应中产生的大量工艺余热蒸汽也不能在后续使用蜜胺尾气 制备尿素工艺中得到充分的利用。方法二、生产碳酸氢铵以蜜胺尾气中的氨为平衡基准，通过调整二 氧化碳的量来制备碳酸氬铵，这样每吨蜜胺尾气可生产至少4.5 p屯碳酸氢 铵。如此大量的碳酸氢铵产量，使得对于上述蜜胺尾气的处理价值严重受 制于碳酸氢铵的市场容量和经济效益的局限。此外，该处理工艺同样不能 实现将生产蜜胺反应中产生的大量工艺余热蒸汽进行综合利用的目的。方法三、分离制备纯氨气和二氧化碳该处理方法多采用成熟的"非 平衡吸收脱碳一精馏分氨"工艺和"加压稀释脱碳一精馏分氨"工艺，这 两项处理工艺流程长、设备多、投资大且能耗较高；另一方面，生产蜜胺 反应中产生的大量工艺余热蒸汽也不能在该分离蜜胺尾气中的纯物质工艺 中得到充分的利用。方法四、生产其他铵类化合物可用于生产硝酸铵、硫酸铵、磷铵等， 但此类处理工艺最大的弊病在于蜜胺尾气中的二氧化碳无法在该工艺中得 到有效利用，只能作为废气排入大气中，尿素总利用率约63%,对环境不 友好。此外，生产蜜胺反应中产生的大量工艺余热蒸汽也不能在该工艺中 得到充分的利用。在上述四种处理方法中，其利用蜜胺尾气制备得到的单一产物的市场 需求量不大；又或者可以获得市场需求量较大的纯氨气和二氧化,友，但是 其耗资巨大，可取性不强。最为重要的是，上述处理方法都无法将制备蜜 胺工艺中产生的大量工艺余热蒸汽进行充分利用。在上述四种处理方法的 基础上，本领域技术人员进一步发展了 一种可以由蜜胺尾气制备得到两种 具有广泛市场需求的物质的方法，即蜜胺工艺装置与大规模联合法纯碱装 置联产。联合法纯碱工艺也称"侯氏(侯德榜)制碱"工艺或"双产品制6碱"工艺，该工艺将纯碱和氯化铵两种产品在同一个生产线(装置)内进 行联合生产。在现有技术中，中国专利CN1208328C公开了一种常压一步法三聚氰 胺联产方法，其将合成氨工段的氨气直接送入三聚氰胺工段，经蒸汽和熔 盐预热后，进入流化床，在设置有尿素的流化床内作为流化床载体使用， 并在硅胶/硅铝胶催化剂的作用下，实现原料尿素生成三聚氰胺的反应。同 时从液态尿素洗涤塔出来的气体一部分返回结晶器作冷气，另一部分直接 送入碳酸氢铵/纯碱、氯化铵的联产装置中，从而实现将制备三聚氰胺的尾 气处理合成碳酸氢铵/纯碱、氯化铵。在上述联产方法中，限于碳酸氢铵/ 纯碱、氯化铵联产装置的规模，如果要实现对三聚氰胺尾气的充分处理利 用，那么必然导致三聚氰胺(蜜胺)生产规模严格受制于碳酸氪铵/纯碱、 氯化铵联产装置的规模，从而使得蜜胺的产量大大减少，相应于该联产装 置中碳酸氢铵/纯碱和氯化铵的产量而言，制备得到的蜜胺只能算是联合法 碳酸氬铵/纯碱、氯化铵联产装置的副产品。另一方面，如果不考虑将蜜胺 尾气全部吸收，那么在该专利中公开的纯碱和氯化铵联产装置中的重要工 艺参数oc值(FNH3/C02=2.15~2.35)的限制，必然导致与蜜胺生产装置配 套的纯碱、氯化铵联产装置只能消化掉少量的蜜胺尾气，因此纯碱、氯化 铵联产装置中所需的其余原料还得靠另外补充纯NH3和不含NH3的C02气 体；那么，按照该专利中公开的上述联产装置的生产数据计算，1万吨/年 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以尿素为原料联合生产蜜胺、纯碱和氯化铵的工艺，其包括如下步骤：　（ａ）以尿素为原料生产蜜胺；　（ｂ）将步骤（ａ）中生产蜜胺得到的氨和二氧化碳混合气通入一定量钙镁离子总浓度低于２０ｐｐｍ的氯化钠（ＮａＣｌ）含量为２０～３０ｗｔ％的盐水中，并控制温度为３０～５０℃，形成氨含量为７～１０ｗｔ％的碳酸化氨盐水；　（ｃ）向步骤（ｂ）中制备得到的碳酸化氨盐水中通入一定量的二氧化碳气体，控制反应温度为６０～８０℃，使得碳酸化氨盐水和二氧化碳反应生成碳酸氢钠；之后进一步降低温度并恒定为１５～４５℃，得到碳酸氢钠晶体含量为１２～２２ｗｔ％的悬浮浆液；　（ｄ）对（ｃ）所述碳酸氢钠悬浮浆液进行过滤，将得到的碳酸氢钠滤饼于１６０～２５０℃进行煅烧，即可制得纯碱；　（ｅ）将步骤（ｄ）中过滤得到的滤液，在步骤（ａ）中制备蜜胺产生的余热蒸汽作用下，保证滤液所在反应塔内的塔釜温度为１００～１２０℃，塔顶绝对压力为９０～１０５ＫＰａ，使得滤液中的碳酸氢铵、碳酸铵以及水合氨（ＮＨ↓［４］ＯＨ）分解并逸入气相，在塔顶形成含氨气、二氧化碳以及饱和水蒸汽的混合气，在塔釜内生成氯化铵和氯化钠混合水溶液；将上述氨气、二氧化碳以及饱和水蒸汽的混合气返回步骤（ｂ）中进行处理；　（ｆ）将步骤（ｅ）中得到的氯化铵和氯化钠混合水溶液，在６５～１６５℃及相应温度的饱和压力下，采用低压蒸汽加热多效蒸发技术对氯化铵和氯化钠混合水溶液进行脱水，使得混合溶液首先浓缩析出氯化钠结晶，对上述析出氯化钠结晶的盐浆悬浮液进行过滤分离，将氯化钠和盐清液分离；　（ｇ）设定加热温度为４０～１１０℃，或冷却温度为２５～４０℃，将步骤（ｆ）中的盐清液进行结晶，过滤分离得到氯化铵。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：唐印，王以贵，易江林，刘文信，龚元德，钱怀国，陈辉，苏刚，
申请(专利权)人：北京烨晶科技有限公司，洪泽银珠化工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]