专利名称：一种用三聚氰胺尾气生产纯碱、氯化铵的“非联碱法”生产方法
技术领域：
本发明涉及一种生产纯碱、氯化铵的方法，特别是一种用三聚氰胺尾 气替代合成氨生产纯碱、氯化铵的"非联碱法"生产方法。
背景技术：
目前，纯碱生产方法， 一般采用氨碱法或联碱法，随着科学技术的发展， 三聚氰胺生产技术的不断进步，其装置越来越趋于大型化，单套三聚氰胺
已经可达6万吨/年，在三聚氰胺生产过程中会产生大量尾气，其尾气的回 收利用在国内外始终是个难题，极大地限制了三聚氰胺产业的发展，尾气 的处理方法，直接关系到三聚氰胺装置的投资和运行成本以及环境的保护， 一般的处理方法是将尾气生产氨水或碳铵等附加值较低的产品，较为合算 一些的处理方法是采用联碱法，但是必须要有合成氨装置配套，因而成本 较高，特别不适于与生产能力较大一些的三聚氰胺厂相配套使用，至今还 没有完全用三聚氰胺尾气独立配套的纯碱、氯化铵的生产方法和装置产生， 给大型三聚氰胺产生发展带来障碍。
发明内容
本发明所要解决技术问题是克服现有的联碱法必须要有合成氨装置配 套、成本较高等弊端，而提供一种不需要合成氨装置、成本较低、而是利 用三聚氰胺尾气替代合成氨生产纯碱、氯化铵的"非联碱法"生产方法。
本发明用三聚氰胺尾气生产纯碱、氯化铵的"非联碱法"生产方法，
它可通过下述步骤制得 一、 纯碱的制备
(1)将来自循环法三聚氰胺生产装置产生的2/3尾气经高位吸氨器 用母液II吸收制取氨母液II并进入氨母液II桶内储存，高位吸氨器应垂直安
装，其相对地面的高度为35米，母液n吸氨其化学反应式如下-NH3+H20=NH40H
NH3+H20+C02=(NH4)2C03 上述反应均为可逆反应，由于尾气温度较高带入显热外，其反应皆为放热 反应，致使氨母液II温度比正常情况要高3 5'C，因而在氨母液II进入清 洗塔前要用冷却器冷却；
(2) 用石灰窑煅烧石灰石，从窑气中获得二氧化碳，作为对尾气中 二氧化碳不足的补充，窑气经净化、冷却后进入压縮机，升压至0.6MPa， 同时来自纯碱煅烧炉的净化炉气经压縮机升压至0.6MPa，然后窑气、炉 气分别进入清洗塔、碳化塔的中部和底部；虽然三聚氰胺尾气中氨气与二 氧化碳的摩尔比为2: 1，理论上与生产纯碱、氯化铵所需氨气与二氧化碳 的摩尔比相同，但在纯碱、氯化铵的实际生产中，二氧化碳的实际利用率 仅为65 75%，氨的实际利用率则达到90%，尽管母液II吸氨的同时一部 分二氧化碳亦被吸收下来，但这部分二氧化碳远远不能满足制碱的实际需 要，经计算得知，每制取1吨纯碱还需要补充二氧化碳150 160标准立方 米；
(3) 将氨母液II用泵送入冷却器降温3 5°C，然后进入清洗塔进行 预碳酸化再由泵转入制碱塔制碱，从清洗塔、制碱塔出来的残余混合气及 夹带的液体进入气液分离器将氨盐水回收，再返到制碱塔中，少量残余氨 气、二氧化碳进入洗涤塔，用淡液吸收微量的氨气、二氧化碳，至淡液增 浓后送回氨母液II桶中或用作真空过滤机的洗水；
(4) 从制碱塔出来的重碱浆靠自压流入出碱槽，再进入真空过滤机 过滤得到粗重碱经煅烧得纯碱，过滤液作为母液I送往氯化铵制备过程作 吸收液。
二、氯化铵的制备-(1)将来自循环法三聚氰胺生产装置产生的1/3尾气经高位吸氨 器用母液I吸收制取氨母液I并进入热氨母液I桶内储存，高位吸氨器应垂 直安装，其相对地面的高度为35米，母液I吸收氨后，温度由30 35°C 升高至43 48°C，该温度值比正常情况要高3°C，这是因为尾气温度较高 以及氨和二氧化碳发生化学反应放热的缘故，所得氨母液I称为热氨母液 I ，母液I吸氨其化学反应式如下-NH3+H20=NH4OH (A)
NH3+H20+C02= (NH4) 2C03 ( B )
2NaHC03+2NH4OH=Na2C03+ (NH4) 2C03+2H20 ( C )
NH4HC03+NH40H= (NH4) 2C03+H20 ( D )
上述反应均为可逆反应，母液I吸氨时，尾气中有一部分二氧化碳被吸收 下来生成(朋4)20)3，因此当溶液中(朋4)20)3浓度增大时，从反应式(C)、 (D) 可知，反应的平衡常数K将减小，溶液中[HC03 —]浓度增加，这将使少 量重碳酸盐NaHC03、朋4^03与氯化铵在结晶器内同时析出而影响氯化铵的 质量，为此需采取一些措施从三聚氰胺装置的氨蒸发系统补充少量纯氨 进入三聚氰胺反应器的液尿喷嘴入口处使液尿雾化，采取这些措施不仅可 以提高尿素生成三聚氰胺的转化率，降低三聚氰胺生产成本，同时这些补 充的氨将使尾气中氨组分的比例增加而使二氧化碳组分的比例降低，从反 应式(A)、 (C)、 (D)可知，它将有利于抑制溶液中[HC03 —]浓度的增加， 使反应朝着生成溶解度比氯化铵大的Na2C03、(朋4)20)3方向进行，抑制溶 液中重碳酸盐NaHC03、 N^HC03的析出，在实际生产中为满足氯化铵的结晶 条件，可在高位吸氨器的气体入口处设有备用氨气以作调节；
(2) 热氨母液I用泵送入换热器换热，换热器共设置为5台，第1台 为水冷却器，后面4台为串联换热，冷却后的氨母液I温度接近氯化铵的 结晶临界点进入氨母液I桶中，再用泵送往结晶器进行结晶；
(3) 氯化铵结晶是由先冷析后盐析两部完成的，从简化流程和节省冷 冻量来看，应该将两步合二而一，但这样做，氯化铵的过饱和度很大，而 介稳结晶区又很窄，因此冷却器很易结疤堵死，无法连续工作，采用先冷 析后盐析，在冷析结晶器中析出1/3后，再送入盐析结晶器，加入氯化纳 进行盐析时，温度稍有回升，过饱和度稍有下降，使氯化铵结晶的最终温 度达到15°C，由于盐析结晶器不再设置冷却器，也就避免了在冷却器表面 上氯化铵结疤的问题；冷氨母液I由泵送入冷析结晶器，与自外冷却器中 回来进入分配箱上的循环母液一起流入冷析结晶器的中央循环管内，下行 至器底，再折回向上穿过悬浆层，使晶体成长，而溶液中的氯化铵过饱和 度也随之消失，如此周而复始地循环，成长后的晶体经晶浆管取出，在第 二增稠器中增稠；在冷析结晶器中冷析后的母液称为半母液II，它靠自压流入盐析结晶器的中心循环管顶部入口处，借轴流泵的驱动在中心循环管 内向下流动，洗盐及氯化铵滤液在中心循环管的中部加入，晶浆在中心循
环管底部流出，经过悬浮的晶浆段、澄清段，又进入中心循环管的顶部入 口，如此溶液一边循环，氯化钠一边溶解，氯化铵一边结晶，成长后的晶
桨经取出管流入第一增稠器，盐析结晶器与第一增稠器溢流的清液即为母
液n，收集于桶中，经冷母液n用泵送入换热器换热后返回纯碱的制备过 程；
(4)第一增稠器底部流出的氯化铵浓浆，流入第二增稠器并与冷析结 晶器出口的晶浆一起增稠，第二增稠器底部流出的浓浆至离心机过滤，滤 饼即为氯化铵，第二增稠器的溢流液与离心机滤液一起进入滤液桶，用泵
送回盐析结晶器；
本发明所述用三聚氰胺尾气生产纯碱、氯化铵的"非联碱法"生产方 法，其母液II吸氨量应满足游离氨浓度与氯化钠浓度之比为1.04 1.12;
所述用三聚氰胺尾气生产纯碱、氯化铵的"非联碱法"生产方法，其
特征在于所述的母液I吸氨量应满足游离氨浓度与二氧化碳浓度(以
HC03 —计)之比为2. 1 2.4;
所述用三聚氰胺尾气生产纯碱、氯化铵的"非联碱法"生产方法，所 述的母液II应满足钠离子浓度与结合氨C(NH3)的浓度之比为1. 5 1. 8。
本发明所提供的这种用三聚氰胺尾气生产纯碱、氯化铵的"非联碱法" 生产方法，它利用三聚氰胺尾气替代合成氨来生产纯碱、氯化铵，由于省去 合成氨，纯碱和氯化铵的"双吨"成本要比联碱法低30%以上，因而收益 高，投资少，采用"一次碳化，两次吸氨， 一次加盐和冰机制冷"区别于 传统的联碱法方法，工艺简单，易操作，可完全独立建厂，为三聚氰胺尾 气的利用找到了更好的出路，提升了三聚氰胺尾气利用的附加值，不污染 环境，为保护环境作出了贡献。
图1为本发明所提供的一种用三聚氰胺尾气生产纯碱、氯化铵的"非 联碱法"生产方法流程示意图。
具体实施方式
参照附图，首先是纯碱的制备将来自循环法三聚氰胺生产装置31产生的尾气的2/3经高位吸氨器i用母液n吸收制取氨母液n并进入氨母液II桶2内储存，所述的高位吸氨器1应垂直安装，其相对地面的高度为35 米，其母液II吸氨量应满足游离氨浓度与氯化钠浓度之比为1.04 1.12，在氨母液II进入清洗塔前用冷却器4冷却；用石灰窑煅烧石灰石，从窑气中获得二氧化碳，作为对尾气中二氧化碳不足的补充，窑气经净化、冷却后进入压縮机10A升压至0.6MPa ， 二氧化碳含量为35 40%，同时来自 纯碱煅烧炉9的净化炉气经压縮机10B升压至0. 6MP a ， 二氧化碳含量为 35 40%，然后窑气、炉气分别进入清洗塔5、碳化塔7的中部和底部； 将氨母液II用泵3送入冷却器4降温3 5°C,然后进入清洗塔5进行预碳 酸化再由泵6转入制碱塔7制碱，从清洗塔5、制碱塔7出来的残余混合 气及夹带的液体进入气液分离器ll将氨盐水回收，再返到制碱塔7中，少 量残余氨气、二氧化碳进入洗涤塔12，用淡液吸收微量的氨气、二氧化碳， 至淡液增浓后送回氨母液II桶2中或用作真空过滤机14的洗水；从制碱塔 7出来的重碱浆靠自压流入出碱槽13，再进入真空过滤机14过滤，得到粗 重碱送去煅烧炉9经煅烧得纯碱，过滤液作为母液I送往氯化铵制备过程 作吸收液。然后是氯化铵的制备将来自循环法三聚氰胺生产装置31产生的尾 气的1 / 3经高位吸氨器15用母液I吸收制取氨母液I并进入热氨母液I 桶16内储存，所述的高位吸氨器15应垂直安装，其相对地面的高度为35 米，母液I吸收氨后，温度由30 35'C升高至43 48°C，其母液I吸氨量 应满足游离氨浓度与二氧化碳浓度(以HC03 —计)之比为2. 1 2.4;所 述的高位吸氨器15的气体入口处设有备用氨气以作调节，氨气流量应为一常 数，确保氨母液I氨浓度与二氧化碳浓度(以HC03 —计)之比为2. 1 2. 4; 热氨母液I用泵17送入换热器18换热，换热器18共设置5台，第1台为 水冷却器，后面4台串联换热，冷却后的氨母液I温度接近氯化铵的结晶 临界点进入氨母液I桶19中，再用泵20送往结晶器进行结晶；氯化铵结 晶是由先冷析后盐析两部完成的，在冷析结晶器中析出1/3后，再送入盐 析结晶器；冷氨母液I由泵20送入冷析结晶器21，与自外冷却器23中回来进入分配箱上的循环母液一起流入冷析结晶器21的中央循环管内，下 行至器底，再折回向上穿过悬浆层，使晶体生长，而溶液中的氯化铵过饱 和度也随之消失，如此周而复始地循环，成长后的晶体经晶浆管取出，在 第二增稠器27中增稠；在冷析结晶器21中冷析后的母液称为半母液II, 它靠自压流入盐析结晶器22的中心循环管顶部入口处，借轴流泵的驱动在 中心循环管内向下流动，洗盐及氯化铵滤液在中心循环管的中部加入，晶 浆在中心循环管底部流出，经过悬浮的晶浆段、澄清段，又进入中心循环 管的顶部入口，如此溶液一边循环，氯化钠一边溶解，氯化铵一边结晶， 成长后的晶浆经取出管流入第一增稠器24，盐析结晶器22与第一增稠器24 溢流的清液即为母液II，收集于桶25中，冷母液II用泵26送入换热器18 换热后返回纯碱的制备过程；所述的母液II应满足钠离子浓度与结合氨 的浓度之比为1.5 1.8;第一增稠器24底部流出的氯化铵浓桨，流入第二 增稠器27并与冷析结晶器21出口的晶浆一起增稠，第二增稠器27底部流 出的浓浆至离心机28过滤，滤饼即为氯化铵，第二增稠器27的溢流液与 离心机滤液一起进入滤液桶29，用泵30送回盐析结晶器22。
权利要求
1. 一种用三聚氰胺尾气生产纯碱、氯化铵的“非联碱法”生产方法，其特征在于它可通过下述步骤制得一、纯碱的制备(1)将来自循环法三聚氰胺生产装置产生的尾气的2/3经高位吸氨器用母液II吸收制取氨母液II并进入氨母液II桶内储存，高位吸氨器应垂直安装，其相对地面的高度为35米，在氨母液II进入清洗塔前用冷却器冷却；(2)用石灰窑煅烧石灰石，从窑气中获得二氧化碳，作为对尾气中二氧化碳不足的补充，窑气经净化、冷却后进入压缩机，升压至0.6MPa，同时来自纯碱煅烧炉的净化炉气经压缩机升压至0.6MPa，然后窑气、炉气分别进入清洗塔、碳化塔的中部和底部；(3)将氨母液II用泵送入冷却器降温3～5℃，然后进入清洗塔进行预碳酸化再由泵转入制碱塔制碱，从清洗塔、制碱塔出来的残余混合气及夹带的液体进入气液分离器将氨盐水回收，再返到制碱塔中，少量残余氨气、二氧化碳进入洗涤塔，用淡液吸收微量的氨气、二氧化碳，至淡液增浓后送回氨母液II桶中或用作真空过滤机的洗水；(4)从制碱塔出来的重碱浆靠自压流入出碱槽，再进入真空过滤机过滤得到粗重碱经煅烧得纯碱，过滤液作为母液I送往氯化铵制备过程作吸收液id="icf0001" file="S2008100549028C00011.gif" wi="1" he="3" top= "186" left = "38" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="no"/>二、氯化铵的制备(1)将来自循环法三聚氰胺生产装置产生的尾气的1/3经高位吸氨器用母液I吸收制取氨母液I并进入热氨母液I桶内储存，高位吸氨器应垂直安装，其相对地面的高度为35米，母液I吸收氨后，温度由30～35℃升高至43～48℃，为满足氯化铵的结晶条件，可在高位吸氨器的气体入口处设有备用氨气以作调节；(2)热氨母液I用泵送入换热器换热，换热器共设置5台，第1台为水冷却器，后面4台串联换热，冷却后的氨母液I温度接近氯化铵的结晶临界点进入氨母液I桶中，再用泵送往结晶器进行结晶；(3)氯化铵结晶是由先冷析后盐析两部完成的，在冷析结晶器中析出1/3后，再送入盐析结晶器，冷氨母液I由泵送入冷析结晶器，与自外冷却器中回来进入分配箱上的循环母液一起流入冷析结晶器的中央循环管内，下行至器底，再折回向上穿过悬浆层，使晶体生长，而溶液中的氯化铵过饱和度也随之消失，如此周而复始地循环，成长后的晶体经晶浆管取出，在第二增稠器中增稠；在冷析结晶器中冷析后的母液称为半母液II，它靠自压流入盐析结晶器的中心循环管顶部入口处，借轴流泵的驱动在中心循环管内向下流动，洗盐及氯化铵滤液在中心循环管的中部加入，晶浆在中心循环管底部流出，经过悬浮的晶浆段、澄清段，又进入中心循环管的顶部入口，如此溶液一边循环，氯化纳一边溶解，氯化铵一边结晶，成长后的晶浆经取出管流入第一增稠器，盐析结晶器与第一增稠器溢流的清液即为母液II，收集于桶中，经冷母液II用泵送入换热器换热后返回制碱过程；(4)第一增稠器底部流出的氯化铵浓浆，流入第二增稠器并与冷析结晶器出口的晶浆一起增稠，第二增稠器底部流出的浓浆至离心机过滤，滤饼即为氯化铵，第二增稠器的溢流液与离心机滤液一起进入滤液桶，用泵送回盐析结晶器。
2、 按照权利要求1所述的用三聚氰胺尾气生产纯碱、氯化铵的"非联碱法"生产方法，其特征在于所述的母液n吸氨量应满足游离氨浓度与氯化钠浓度之比为1. 04 1. 12。
3、 按照权利要求1所述的用三聚氰胺尾气生产纯碱、氯化铵的"非联碱法"生产方法，其特征在于所述的母液I吸氨量应满足游离氨浓度 与二氧化碳浓度(以HC03 —计)之比为2. 1 2.4。
4、 按照权利要求1所述的用三聚氰胺尾气生产纯碱、氯化铵的"非联 碱法"生产方法，其特征在于所述的母液II应满足钠离子浓度与结合氨的浓度之比为1.5 1.8。
全文摘要
本发明公开了一种用三聚氰胺尾气生产纯碱、氯化铵的“非联碱法”生产方法。该方法是将三聚氰胺尾气充分利用，并替代合成氨，它区别于传统的联碱法，生产工艺简单合理，采用“一次碳化，两次吸氨，一次加盐和冰机制冷”，并用石灰窑煅烧石灰石，从窑气中获得二氧化碳，作为对尾气中二氧化碳不足的补充，为满足氯化铵的结晶条件，特在高位吸氨器的气体入口处设有备用氨气以作调节，由于省去合成氨，纯碱和氯化铵的“双吨”成本要比联碱法低30％以上，因而收益高，投资少，易操作，可完全独立建厂，为三聚氰胺尾气的利用找到了更好的出路，提升了三聚氰胺尾气利用的附加值，不污染环境，为保护环境作出了贡献。
文档编号C01C1/16GK101269825SQ20081005490
公开日2008年9月24日 申请日期2008年4月30日 优先权日2008年4月30日
发明者淼 何, 健 刘, 李可大, 郑鸿飞, 马德义 申请人:淼 何