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1、龚学礼等双氰胺生产节能改造双氰胺生产节能改造龚学礼,王金玉(宁夏英力特化工股份有限公司氰胺分公司,宁夏石嘴山753202)摘要:本公司双氰胺生产线平均月生产双氰胺850吨,生产中聚合、沙滤、洗涤等多个工艺工序控制点需要消耗蒸汽和热水,所用的热量采用机车锅炉生产高压蒸汽,通过保温管道输送到各热交换器转换,而且所有蒸汽余热及冷凝水无回收装置,全部外排,造成极大的浪费。生产每吨双氰胺消耗烟煤1.15吨,烟煤消耗量较高。通过对生产工艺和设备的改造。提高了资源的利用率,降低了生产消耗。关键词:工艺改进;消耗能源;节能改造1原生产工艺概述双氰胺生产是
2、水解、聚合、结晶、烘干等几个工序连续控制的生产过程,生产工序中有放热反应,也有加热反应。第一道工序在水解工段用氰胺化钙(石灰氮)和二氧化碳反应生成单氰胺液,其液体主要成份是单氰胺和碳酸钙组成的悬浮液,再通过沙滤池过滤分离出单氰胺液和碳酸钙废渣,抽滤后废渣中含有一定量的有效成份,需用热水洗涤充分提取废渣中的单氰胺。洗涤热水是用钢制容器内加入冷水通过蒸汽加热到90℃,随着水温上升吸热效率下降,在达到70℃以上时热交换量减少,大量蒸汽从排空管排出,接近90℃时热水吸热饱和蒸汽排空量更大,此工艺控制点是双氰胺生产所有工序中热能消耗浪费最大的地方,
3、也是日常生产管理监控中的重要工艺控制点。第二步工序双氰胺聚合工艺,通过聚合单氰胺生成双氰胺,在聚合釜内将40℃的单氰胺液加热到68—72℃。聚合生成双氰胺液,聚合釜金属夹套通入蒸汽热传导,用一次蒸汽通入传导热加温聚合液,装置设计的流程尾气无法回收利用,排出的蒸汽热能全部浪费。因此,通过部分设备、工艺改造,导热油锅炉烟气尾气余热,导热油回油管余热、聚合釜热水恒温循环。通过热能替代利用,提高了设备的利用率,降低了生产·收稿日期:2010-05—13运行成本。2改造实施方案2.1双氰胺水解放料工艺改造2.1.1原生产状况双氰胺原运行的水解反应塔
4、塔体高9m,采用分批次投料放料,即每批次投料1.1t经水解搅拌后用打料泵打入碳化塔,与来自石灰窑的窑气进行反应,待碳化反应完(水解液)再全部放料。投入水解塔的固液量是3m3。水解反应是用浓度为28%的CO:气体和CaCN2水溶液反应生成单氰胺,此反应是放热反应,操作中需控制反应温度,此过程在水解装置完成,水解脱钙反应释放的热量,是通过水解塔塔体夹套内冷却水来降低反应温度,并通过调整pH值控制放料时间。因在水解反应过程中产生副反应,先生成单氰胺,再生成双氰胺。在碱性条件下,温度达到68~72℃时单氰胺聚合生成双氰胺。水解反应温度经统计200
5、9年8月份平均温度为68℃,水解反应温度越低,越有利于生产。因此,必须将反应温度控制在68℃以下,以避免水解高温反应提前生成双氰胺,减少水解副反应。而且双氰胺在80℃以上分解成气态氨释放,造成生产消耗上升。反应温度应控制在68℃以下,溶液的pH值应在9.5左右,2第六届宁夏青年科学家论坛论文集以避免双氰胺的生成。水解反应方程式t2CaCN2+2H20=Ca(HCN2)2+Ca(OH)2Ca(HEN2)2+2H20=2H2CN2+Ca(OH)2同时副反应:CaCN2+3H20=2NH3+CaC03J,H2CN2+H20=(NH2)2CO在沙
6、滤水洗时,因双氰胺存在,且双氰胺溶解度低于单氰胺,延长水洗时间,不能彻底洗涤,造成一定量双氰胺与废渣一起沉淀后排出,造成浪费。因此,水解反应放料温度要求控制在68℃以下或更低,反应时控制料液以单氰胺的状态存在,是生产工艺操作要求的重要指标。裹1双氰胺在水中的溶解度温度℃双氰胺克/100克水单氰胺溶解度:在43qC能够完全溶解于水中。2.1.2改造方案本次改造将水解塔塔体由9米加高至11.5米,水解塔塔体增高,相应增高气体(co:)与物料反应区间段,将原来的分批次间断投放料改为连续投放料方式,使用pH自动控制仪监测放料指标,原来分批次间断投
7、料使用pH试纸检测,控制范围基本在9.5±0.5之间,改造后使用pH自动控制仪监测,使pH值更加精确。通过增加塔体高度,相应增加冷却段距离,从而使反应温度从原来的分批次间断投放料的68℃下降到58~60℃,从而降低因水解反应温度过高造成双氰胺分解成气态氨。采用连续投放料工艺生产,石灰氮在配浆槽配浆后,再输送到搅拌槽充分水解反应,用连续加料配浆,石灰氮可在搅拌槽内充分水解,提高了氰胺化钙转化率,延长搅拌时间,同时还有利于水解反应热量释放,输入水解塔内的母液温度将比原来降低。改变工艺后,脱钙反应连续把母液从上塔加入,反应达到pH值要求,合格后
8、从塔体下部放料口排出,减少了反应热集聚和双氰胺气态氨分解流失。反应时间比原工艺缩短,减少了人工和设备问歇作业时间。双氰胺水解反应温度的降低,抑制了双氰胺的生成,固液过滤时,废渣中残存的有效成份
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