用于生产三聚氰胺的反应器、系统及方法技术方案

用于生产三聚氰胺的反应器、系统及方法。本发明专利技术涉及一种反应器和包括该反应器的生产系统，该反应器为一个两段式筒形反应器，包括反应段和冷却段、介于所述反应段和所述冷却段之间的气体分布器以及设置在所述冷却段的旋风分离器，所述反应段和冷却段设有催化反应床。该反应器和系统可以提高产品的单程收率，降低能耗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于化工产品三聚氰胺生产领域。具体涉及使用一种多层流化床制备三聚氰胺的工艺技术和装备。
技术介绍
目前，三聚氰胺的生产普遍采用尿素原料路线。三聚氰胺的催化合成反应方程式 如下<formula>formula see original document page 4</formula>生成的三聚氰胺可能进一步缩合生成蜜勒胺、蜜白胺等副产物，其反应方程式如 下2C3H6N6 — C6H6N10+2NH3(3)生成蜜勒胺、蜜白胺等副产物的反应是可逆的，其反应方程式如下C6H6N10+2NH3 — C3H6N6(4)国内典型气相催化淬冷三聚氰胺生产工艺过程如图-1所示，描述如下熔融尿素 加入到一个温度在355-455°C，压力在0. 1-0. 7MPa的以氧化铝或硅铝胶或硅胶作催化剂， 氨和二氧化碳混合物为载气的流化床反应器2中，在此发生反应方程式(1)、(2)和(3)的化学反应。反应过程所需热量由熔盐炉8过来的高温熔盐流经流化床反应器内部的加热盘 管15提供，为了在流化床反应器2内获得富含氨的气氛，气氨作为雾化气通过尿素喷嘴进 入到流化床反应器中。由气态三聚氰胺、少量的蜜勒胺、蜜白胺、未反应的尿素(以其分解产物异氰酸和 氨的形式)、氨和二氧化碳(一部分是新生成的，一部分是在流化气体里)及少量夹带催化 剂细颗粒组成的反应生成气从流化床反应器2顶部排出的。流化床反应器2排出的反应生 成气(热气)在热气冷却器9中被冷却到300_355°C，使得蜜勒胺、蜜白胺等副产物从气相 中结晶出来，同时降温产生的热量通过热气冷却器壳程的道生油移出到道生冷却器10，用 于生产2. 2MPa蒸汽。蜜勒胺、蜜白胺等副产物结晶粉末连同夹带的细催化剂颗粒随气流进入热气过滤 器11，在热气过滤器中进行气固分离，固相由热气过滤器底部排除，含气态三聚氰胺、未反 应的尿素(以其分解产物异氰酸和氨的形式)、氨和二氧化碳气相产物进入结晶器12。过滤后的气相物流从结晶器12顶部进入，在结晶器12里与125-165°C的逆流而上 的激冷气体(冷气)接触混合，温度下降到180-230°C，超过99%的三聚氰胺从气相中结晶 析出。含三聚氰胺结晶的气固混合物进入捕集器13进行气固分离，粉状三聚氰胺从捕集器底部排出，作为产品直接送去存储，不需进行处理，产品的最低纯度99. 9%，粒径5至50微 米。几乎不含三聚氰胺的气相物流从捕集器13顶部出来后进入尿素洗涤塔1，用 125-155 的熔融尿素洗涤，以除去气相中少量的三聚氰胺粉尘和未反应的尿素(以其分 解产物异氰酸和氨的形式)，同时将气相物流降温到125-155 。洗涤后的气相物流离开尿 素洗涤塔1，部分回送到流化床反应器2作流化气体(载气)，部分回送结晶器13作为激冷 气体(冷气)，剩余的气体(尾气)输送到尾气处理系统。上述三聚氰胺生产工艺存在一些不足。一方面，尿素在反应器中的转化率较低，一 般在80-92%之间，这样总有较高比例的尿素在系统中循环，增加了生产过程的能耗，降低 了装置的产量。另一方面，反应器中有大量的副产物(蜜勒胺、蜜白胺等)需要从过滤器中 收集后，作为副产物排除。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供新的用于生产三聚氰胺的反应器，以克服现有技术中尿素转 化率低、产生副产物过多缺陷。本专利技术的另一目的是提供与上述反应器相适应的反应系统，以及相关的生产方 法。根据本专利技术的反应器为一个两段式筒形反应器，包括反应段和冷却段、介于所述 反应段和所述冷却段之间的气体分布器以及设置在所述冷却段的旋风分离器，所述反应段 和冷却段设有催化反应床。优选地，该筒形反应器为立式，其中反应段位于冷却段的下面，旋风分离器设置在 冷却段，该旋风分离器的出料腿延伸至反应段。更优选地，该反应器还包括一个或多个溢流 管，该溢流管穿过上述分布器，上端位于冷却段的浓相区与稀相区的交界处，下端位于反应 段的浓相区。本专利技术还涉及用于生产三聚氰胺的方法，其特征在于，在一个两段式反应器中进 行尿素的催化反应，具体包括以下过程一将载气和尿素输送到所述两段式反应器的第一反应段，并将所述第一反应段维 持在355-455 °C的温度；一将经历第一反应段反应后的混合气导入到第二反应段(冷却段)；一将所述第二反应段(冷却段)维持在300_355°C的温度，以便从混合气中结晶出 反应副产物蜜勒胺和蜜白胺，并继续进行异氰酸的聚合；以及一通过旋风分离器将结晶出的副产物送回所述第一反应段。本专利技术还涉及用于生产三聚氰胺的系统，包括上述反应器。采用本专利技术的装置或方法，可以明显提高三聚氰胺的单程收率，降低了流程负荷， 从而降低了能耗。附图说明图1为传统的三聚氰胺生产系统的流程简图；图2为根据本专利技术的用于生产三聚氰胺的反应器的一个具体实施例的示意图3为根据本专利技术的用于生产三聚氰胺的系统的一个具体实施例的示意图；图4为用于图3所示生产系统的熔盐循环系统的示意图。具体实施例方式图2示出根据本专利技术的反应器的一个具体实施例。图中，反应器2为一个立式筒 形物，其由冷却段气体分布器23分割为下部的反应段21和上部的冷却段22。在冷却段22 中设有一个或多个旋风分离器24，旋风分离器的出料腿242延伸至反应段21。优选地，延 伸至反应段的浓相区中。反应器2中还设有溢流管25，用于平衡反应段21和冷却段22中 的物料。在使用状态下，溢流管25的上端口位于冷却段的浓相区与稀相区的交界处，下端 位于反应段的浓相区。作为优选，溢流管下端设置一个双锥构件252，以防止气体的短路。 反应段气体分布器26位于反应段的下部，用于均布进入反应段的载气(氨气和二氧化碳的 混合气)。在图2示出的实施例中，反应段中的反应床为可以是单层或多层，优选为多层，其 中装载有催化剂颗粒；冷却段的反应床可以为单层，其中也装有催化剂。但是本专利技术不限于 此，冷却段的反应床也可以为多层。但是单层结构是优选的，因为冷却段的目的主要是换热 和副产物结晶，反应的负担较小。作为图2中示出的变型例，可以省去溢流管25。在这种情况下，可以在冷却段气体 分布器23上设置一个或多个开口，通常一个就足够。当发现冷却段22中的浓相区超过预 订高度时，可以打开该开口，以释放一定的物料到反应段21。为此，可以在反应器壁的适当 位置设置一个或多个观察窗，以观察冷却段22中浓相区的高度。作为另一种变化，可以对 旋风分离器的出料腿242进行改进，使其兼起溢流管的作用。具体地说，在出料腿242的适 当位置设置适宜尺寸的开口，当浓相区达到该开口的高度时，多余的液态物料即被出料腿 导入反应段21。根据本专利技术的反应器并不局限于立式，其也可以是平式(卧式)，即反应段和冷却 段平行且串联设置，只要在使用状态下，将反应段和冷却段控制在预订的温度即可。在这种 情况下，反应床可以为固定床，优选为均勻分布在反应器内的多个小单元，这些单元最好彼 此间相错排列，以使前进的物流与固定床上的催化剂充分接触。在这种实施方式中，用于冷 却段的气体分布器由一个上部带有若干开孔的隔板代替。在使用状态下，这些开孔将反应 段上部稀相区的气流导入冷却段。该实施例的反应器不再包含溢流管，并且旋风分离器的 布置也有所改变，其靠近冷却段的出口垂直设置，由出料腿本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生产三聚氰胺的反应器，其特征在于，所述反应器为一个两段式筒形反应器，包括反应段和冷却段、介于所述反应段和所述冷却段之间的气体分布器以及设置在所述冷却段的旋风分离器，所述反应段和冷却段设有催化反应床。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：易江林，唐印，龚元德，熊锡焜，陈勇恩，付源夔，匡向东，
申请(专利权)人：北京烨晶科技有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]