10000t/a三聚氰胺生产装置的工艺设计(化工毕业设计）
摘要：本文采用国内先进的改良低压气相淬冷法生产三聚氰胺，简化了分离过程，缩短了流程和能耗，体现了该方法较其它方法的更合理性及适用性。在技术与经济评价中，气相淬冷法三聚氰胺生产工艺在原料耗、能耗和三废排放等方面均优于引进技术。所以本设计对该工艺进行了设计计算，绘制了工艺流程简图与流程框图。对系统的各单元操作进行了物料与能量衡算，并对系统中的主要设备进行了设计计算，完成了反应器的强度设计与换热器的选型。计算结果表明,设计结论较科学合理。
关键字：三聚氰胺；低压；气相淬冷法
10000 t/a Melamines Produce the Working
Procedure Process Design
Abstract: The main body of a book has adopt advanced reform of in the homeland low pressure to get angry quenching cold law each other having produced the melamine , simplification separating process , has shortened technological process and energy consumption , has embodied that method comparatively other method's more rationality and serviceability. In the technology and the economic evaluation, the gas appearance is quenched the cold law melamine productive technology consumes in raw material , energy consumption and the three wastes discharge introduction of new technology without exception better than waiting for aspect. Therefore designing that the design having been in progress to that handicraft secretly schemes against originally, have drawn the process flow sketch and the technological process block diagram. Every element to system handles the accounting having carried out material and the energy , the design having been in progress to main equipment in system secretly schemes against and , the intensity having accomplished a reactor designs the selections type with the heat exchanger. The conclusion indicating calculation bear fruit , designing is more rational than science.
Key words: Melamine ；Low pressure ；Gas phase quenching law
目 录
第一章 引言………………………………………………………………………………………1
1.1三聚氰胺………………………………………………………………………1
1.2三聚氰胺生产方法及比较……………………………………………………2
1.3生产路线的确定及生产流程图………………………………………………6
第二章 工艺计算………………………………………………………………………………8
2.1 设计基准………………………………………………………………………8
2.2 系统总衡算……………………………………………………………………8
2.3 流程框图………………………………………………………………………9
2.4 反应器内的衡算………………………………………………………………9
2.5道生冷凝系统的衡算…………………………………………………………14
2.6气体淬冷塔内的衡算…………………………………………………………15
2.7旋风分离器内的衡算…………………………………………………………17
第三章 设备工艺设计…………………………………………………………………………18
3.1 反应器的设计…………………………………………………………………18
3.2 换热器的设计…………………………………………………………………20
第四章 结论…………………………………………………………………26
参考文献……………………………………………………………………27
致谢…………………………………………………………………………28
附录……………………………………………………………………………………………………29
第一章 引言
1.1 三聚氰胺
1.1.1 三聚氰胺的性质
三聚氰胺是一种重要的氮杂环有机化工原料,目前是重要的尿素加工产品．三聚氰胺是学名，别名又称蜜胺、氰尿酰胺、三聚氰酰胺。
三聚氰胺性状为纯白色单斜晶体。其分子式：C3N6H6，分子量：126.12，，密度：1570kg/m3,堆积密度：700—900 kg/m3。在常压下，354℃分解，升华，比热：1.473kJ/㎏·℃,能溶解于甘油、吡啶、热乙二醇、乙酸、甲醛等有机溶剂。无毒，无味。三聚氰胺呈弱碱性，能够与各种酸分反应生成三聚氰胺盐。在中性或微弱碱性情况下，与甲醛缩合而成各种羟甲基三聚氰胺。在微酸性中（PH值5.5~6.5）与羟甲基的衍生物进行缩聚反应而生成树脂产物。在强酸和强碱液中，三聚氰胺发生水解，胺基逐渐被羟基取代，生成三聚氰胺二酰胺，三聚氰胺一酰胺和三聚氰酸。三聚氰胺与醛类反应生成加成化合物，其中三聚氰胺与甲醛水溶液的反应是最重要的。
1.1.2三聚氰胺的用途
三聚氰胺是一种用途广泛的基本有机中间体，主要用于生产三聚氰胺-甲醛树脂，广泛用于木材加工、塑料、涂料、造纸、纺织、皮革、电气、医药等行业，目前是重要的尿素后加工产品。此外三聚氰胺还可以作阻燃剂、减水剂、甲醛清洁剂等。
1.1.3三聚氰胺的生产现状
我国三聚氰胺生产起步于1958年，20世纪60年代初由苏联提供技术援助，在天津津化化工厂首先采用双氰胺法生产制得三聚氰胺。随后出现了以尿素为原料生产三聚氰胺的工艺技术。20世纪70年代，该工艺得到了迅速的发展和完善。全国各地陆续建成以尿素为原料生产三聚氰胺的小工业装置，使我国的三聚氰胺行业有了一定的基础。我国三聚氰胺生产企业共58家，分布于全国各地，总生产能力从1990年的26kt提高到现在的200kt以上[1]。
世界三聚氰胺的生产主要集中在日本美国西欧等发达地区，装置的生产能力都在30—60 kt/a，其余装置也大都在 10kt/a以上。据不完全统计，目前世界上三聚氰胺的总生产能力约为1000kt/a，其中西欧占36％、美国占11％、日本占11％，其它国家占42％。荷兰、美国、日本是世界上最主要的三聚氰胺生产和出口国，占全球总生产能力的1/3以上。
1.1.4 三聚氰胺的应用市场
我国三聚氰胺消费市场主要集中于木材加工、装饰板、涂料、造纸、纺织、皮革等行业，其中木材加工占国内总消费量的56%。另外我国三聚氰胺约有50%用于出口，主要出口到日本、韩国、新加坡、西班牙、德国、印尼、意大利等国家。
国内需求量较大的市场是广东、广西、苏南地区，年需求量在1.25万吨左右。东北、浙闽、西北、湘赣等地市场需求量不断增加，价格也比较稳定，西部地区随着大开发的进行，今后的用量也将不断的增加，重点在建筑、油漆业、涂料等方面[2]。
1.2 三聚氰胺生产方法及比较
三聚氰胺作为尿素深加工产品,深受化肥行业的关注。根据原料路线的不同有双氰胺法和尿素法[3]，国际上生产三聚氰胺的厂家都采用尿素法。双氰胺法因成本高而且难以实现连续化生产，已逐渐被淘汰。尿素法原料易得价格低廉，设备体积小产品收率高，是今后发展的主要方向。根据生产工艺参数的不同分为高压法、低压法和常压法。国内三聚氰胺的生产方法大致也为上述三种方法。
尿素法三聚氰胺的生产工艺主要分为3个过程：
(1)反应过程。即熔融尿素在一定的温度、压力下转化成三聚氰胺，同时放出氨气和二氧化碳。按操作压力条件该工艺又可分为高压法、低压法和常压法。高压法操作压力一般为8．0—15．0 Mpa,反应不用催化剂。低压法操作压力一般为常压至1．0Mpa，反应需要催化剂。
(2)急冷过程。即反应后的生成物用水、母液或气体进行急冷，以防止高温下产物发生水解，从而减少反应副产物三聚氰胺酰胺和三聚氰胺二酰胺的生成。
(3)尾气回收。即回收反应过程中生成的NH3和CO2。
目前世界上技术先进、竞争力较强的三聚氰胺生产工艺主要有日本的Nissan高压法、荷兰的DSM低压法和德国的BASF常压法。这三种工艺技术成熟、先进，各有其特点。本设计从以下几个方面进行比较分析。
