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1、年产3万吨三聚氰胺工厂设计一、课题的意义三聚氰胺(melamine,C3H6N6)，又称蜜胺，简称三胺，是一种含氮杂环有机化合物，也是有芳环结构的重要有机化工原料。同时也是一种用途广泛的基本有机化工中间产品，最主要的用途是作为生产三聚氰胺/甲醛树脂（MF）的原料。还可以作阻燃剂、减水剂、甲醛清洁剂等。该树脂硬度比脲醛树脂高，具有阻燃、耐腐蚀、耐电弧、耐老化、高光泽、高强度等优良性能，被广泛用作油漆、涂料、粘结剂、装饰材料、层压板、绝缘电器件、纸张、纤维的原料或添加剂。三聚氰胺是一种以尿素为原料的重要有机化工中间体。首先由德国Liebig于1834年用氰化钙与氯化铵加热合成得到的，而对其大规模的
2、工业应用是在20世纪中页，当发现三聚氰胺与甲醛共聚而得到三聚氰胺甲醛树脂后才开始的。其主要用途有以下几方面：（1）装饰面板：可制成防火、抗震、耐热的层压板，色泽鲜艳、坚固耐热的装饰板，作飞机、船舶和家具的贴面板及防火、抗震、耐热的房屋装饰材料。（2）涂料：用丁醇、甲醚化后，作为高级热固性涂料、固体粉末涂料的胶联剂、可制作金属涂料和车辆、电器用高档氨基树脂装饰漆。（3）模塑粉：经混炼、造粒等工序可制成蜜胺塑料，无度、抗污，潮湿时仍能保持良好的电气性能，可制成洁白、耐摔打的日用器皿、卫生洁具和仿瓷餐具，电器设备等高级绝缘材料。（4）纸张：用乙醚醚化后可用作纸张处理剂，生产抗皱、抗缩、不腐烂的钞票和
3、军用地图等高级纸。（5）三聚氰胺甲醛树与其他原料混配，还可以生产出织物整理剂、皮革鞣润剂、上光剂和抗水剂、橡胶粘合剂、助燃剂、高效水泥减水剂、钢材淡化剂等。 二、国内外生产状况三聚氰胺作为现阶段的清洁化工原料，与人们的生活密切相关，市场潜力很大，其生产方法和工艺流程有多种，并各有特点。根据熔融尿素热解的压力不同，尿素法生产三聚氰胺的分为高压法、低压法和常压法。三聚氰胺是一种以尿素为原料的重要有机化工中间体，广泛用于木材加工、塑料、涂料、减水剂、造纸、黏合剂、纺织、皮革、电气、医药、阻燃剂等行业。中国第一套三聚氰胺生产装置于1958年投产，规模为100吨/年，这套装置的投产标志着中国三聚氰胺工业
4、开始起步。目前全球三聚氰胺生产企业主要集中在中国、中东地区和黑海地区；中国主产地集中在河南、四川、山东、山西、新疆等省区。中国已成为全球三聚氰胺最大的生产基地，并在全球市场上拥有一定的实力。2009年底，我国有三聚氰胺的生产厂家80多家，年产能为86万吨，而到了2010年的6月份，仅过了半年生产能力就达到了100万吨，增幅超过了16%。新增的这14万吨产能分别是山东鲁西化工集团有限公司年产6万吨/年装置、成都玉龙化工有限公司5万吨/年装置、山东联合化工有限公司3万吨/年装置。2010年下半年三聚氰胺扩产的势头更猛，众多企业扩产和新项目上马，下半年新增的产能合计达约40万吨。也就是说2010年底
5、我国三聚氰胺的产能约为140万吨左右。中国国内三聚氰胺的主要消费市场是木材加工、涂料和造纸等行业，三聚氰胺深加工产品在建筑、轻工、涂料、塑料、造纸、纺织皮革、电子和材料加工等行业中的应用前景十分广阔。在国外，三聚氰胺的消费主要用于制造涂料、层压板和木材粘合剂。近几年三聚氰胺消费快速增长，中国需求量较大的市场是广东、广西、苏南地区，东北、浙闽、西北、湘赣等地的市场，其需求量不断增加，价格也比较稳定，随着西部大开发的进行，今后西部地区的用量也将不断的增加，预计未来几年中国对三聚氰胺消费增长幅度仍会保持在10%20%，2009年中国消费量达到22万吨左右。在20092010年间，世界三聚氰胺的需求以
6、年平均4.1%的速度增长，2010年需求量达到了175万吨左右。其中，中国市场处于高成长期，欧美地区则处于稳定增长阶段。但由于生产和市场的原因，全球实际产量的150万吨左右用于出口。随着国内和国际市场对三聚氰胺产品需求的增加，必将推动三聚氰胺生产技术和产量的发展，目前各种三聚氰胺生产工艺技术的开发都向着规模大、能耗低和环境污染少的方向发展，国内三聚氰胺技术也有较大的突破，国内的市场潜力也很大，各个生产技术开发公司也正在积极改进技术，扩大规模，以降低产品成本，增强国际市场占有率。三、生产方法三聚氰胺的生产方法按原料分为双氰胺法和尿素法，双氰胺法因能耗大、原料来源困难现在已经被淘汰，尿素法按工艺分
7、为干法、湿法和半干法；根据熔融尿素热解的压力不同，尿素法生产三聚氰胺的工艺路线分为高压法(710 MPa),高压法生产三聚氰胺属于液相反应，温度范围为370450。低压法(0.51 MPa) ，低压法生产三聚氰胺也属于液相反应，温度范围为380440。常压法(0.3 MPa 以下)常压法生产三聚氰胺属于气相反应，温度范围在390左右。三种方法工艺特点比较名称高压法常压法低压法优点(1) 工艺为液相反应，不易结晶堵塞。(2) 反应无需催化剂，不用担心催化剂的中毒和对产品的污染问题，操作稳定，产品质量好。(3) 能耗低，运行费用低。(4) 副产的尾气因压力较高，利用方便，易于联产尿素，降低产品成本
8、。(1) 气相反应，干法捕集，腐蚀小，设备材料等级低，一次性投资小。(2) 工艺简单，设备少、流程短、控制简单，操作压力低。(1) 在催化剂存在的情况下反应，选择性好、产品质量高、副产物少，技术开发较早，比较成熟。(2) 开车后获得合格的三聚氰胺产品时间较长。缺点(1) 在高温高压下，反应介质腐蚀性强，设备材料等级要求较高，控制系统复杂，一次性投资大。(2) 装置操作弹性大，一次开车产出合格成品时间较短。(3) 操作压力高，规模较大。(1) 设备较大，占地面积大，操作繁琐，有一定的劳动强度。(2) 副产的尾气压力低，回收困难，能耗高。(3) 反应使用催化剂，随着催化剂使用时间的延长，生产能力逐
9、渐下降。(4) 装置易堵塞，需要不断停车处理，长周期运行非常困难。(1) 工艺为液相。捕集，设备腐蚀较大，材料等级较高，设备多，占地面积大，一次投资较高。(2) 操作难度大，易堵塞，能耗高。(3) 压力低，尾气利用困难度较大。代表工艺有美国ACC工艺、意大利ETCE工艺和日本的NISSAN工艺。其代表技术有德国BASF、我国的改良型工艺和奥地利LINE等。其代表技术有荷兰DSM、意大利KTI(DSM 改进型)和德国鲁奇等。综上所述，本设计以尿素为原料，Al2O3为催化剂，380440温度下沸腾反应，先分解生成氰酸，并进一步缩合生成三聚氰胺。6mol尿素生成1mol三聚氰胺，同时副产3mol二氧
10、化碳和6mol氨。反应方程式为：生成的三聚氰胺气体经冷却、捕集后得粗品，然后经溶解，除去杂质，重结晶得成品。尿素法生产三聚氰胺每吨产品消耗尿素约3.8t、液氨0.5t。四、工艺流程图三聚氰胺生产工艺流程图五、本设计预期结果1.预期完成设计说明书约4万字左右；2.完成图纸5张，分别为：（1）绘制工厂平面布置图；（2）绘制带控制点工艺流程图；（3）车间平面布置图（每层厂房或构筑物均有）；（4）车间立面布置图（包括正视、侧视图）；（5）工艺流程附图（物料流程图）；六、时间安排周 次设计任务及要求12熟悉工作任务，查阅文献资料、工厂参观。34准备设计，制定设计计划，进行可行性论证。5进行工艺筛选，评价
11、工艺的优缺点，选定工艺路线67对化学反应进行物料、热力学、动力学综合计算。811绘制相关图纸。1215完成设计说明书。16准备答辩。参考文献1柴诚敬化工原理M.北京：高等教育出版社，20052黄璐，王保国化工设计M.北京：化学工业出版社，20103刁玉玮，王立业，喻健良.化工设备机械基础M.大连：大连理工大学出版社，20104王正烈，周亚平物理化学M.天津：高等教育出版社出版社，20015陈新志，蔡振云，胡望明化工热力学M.北京：化学工业出版社，20056王国祥三聚氰胺生产工艺综合比较J化肥工业，2004，23(4)：10147李永庆，王军三聚氰胺的生产与应用J化工科技市场，2004，27(5)：1 2一14，22