1.消除三廢的理論基礎
通過尿素熱解生成三聚氰胺的化學反應為,在加熱和一定壓力條件下6摩爾的尿素生成1摩爾的三聚氰胺,同時副產3摩爾的二氧化碳和6摩爾的氨。反應的過程是吸熱反應,同時有副反應的存在。要保證反應的選擇性需要控制穩定的進出料流量、反應壓力和熱源供應。
反應方程為:
6CO(NH2)2→C3N6H6+6NH3+3CO2
按照轉化率為100%的理想狀態,而且按沒有副產物計,每噸三聚氰胺產品消耗尿素約2.86t,同時副產的尾氣有二氧化碳約1.05t和氨約0.81t。
由于2摩爾的氨和1摩爾的二氧化碳能夠重新生成1摩爾的尿毒和1摩爾的水,所以理想狀態的生產過程是每3摩爾的尿素可以生產1摩爾的三聚氰胺和3摩爾的水,相當于每噸三聚氰胺的尿素消耗量為1.43t,副產0.43t水,無任何三廢排放,無污染,是個環保型產業產品。
尾氣重新回收合成尿毒的反應方程為:
2NH3+CO2→NH4COONH2
NH4COONH2→CO(NH2)2+H2O
2.產生污染的因素
按照反應方程,由于尾氣副產物二氧化碳和氨的產生量接近產品生成量的2倍,而在實際生產裝置中,最好的生產工藝每噸三聚氰胺也要消耗尿素3.1~3.3t;運行狀況一般的,通常在4t以上;運行狀況相對較差的小裝置經常消耗6t以上。顯然,高于產品量2~5倍的原料尿素在生產過程中以尾氣副產物的形態存在,其回收利用的程度對整個生產過程的影響舉足輕重,如果處理不當,不僅是對原材料的極大浪費,毫無疑問,它們會被當作三廢處理排放,成為污染環境的主要來源,通常也是決定能否開工生產的最大因素。
另一方面,由于尿素生成三聚氰胺的化學反應是個吸熱反應,到目前為止還沒有研究出針對這一單一過程的精確反應條件,并且在工業化生產中,提供熱量的過程無法做到零梯度的傳熱,尿素在被加熱的過程中其化學性質又相對活躍,能夠發生的副反應很多,主要的副產物有縮二脲、三聚氰酸一酰胺、三聚氰酸二酰胺、三聚氰胺的共聚物密伯胺和其高聚物密勒胺和密異。這些副產物必須從三聚氰胺產品中分離出來,工藝技術的先進可靠性和操作控制的穩定性決定副產物的量,分離技術的好壞決定排污量的大小。
主要的副反應議程為:
2CO(NH2)2→NH3+HN(CONH2)2
6CO(NH2)2+H2O→C3N5H5O+3CO2+7NH3
6CO(NH2)2+2H2O→C3N4H4O2+3CO2+8NH3
12CO(NH2)2→C6N11H9+6CO2+13NH3
因此,三廢產生的來源主要分為尾氣回收和副產物分離處理兩個方面。在三聚氰胺生產中,技術路線的選擇和生產過程的控制對于減少三刻排放和消除污染非常重要。
王俊旭
通過尿素熱解生成三聚氰胺的化學反應為,在加熱和一定壓力條件下6摩爾的尿素生成1摩爾的三聚氰胺,同時副產3摩爾的二氧化碳和6摩爾的氨。反應的過程是吸熱反應,同時有副反應的存在。要保證反應的選擇性需要控制穩定的進出料流量、反應壓力和熱源供應。
反應方程為:
6CO(NH2)2→C3N6H6+6NH3+3CO2
按照轉化率為100%的理想狀態,而且按沒有副產物計,每噸三聚氰胺產品消耗尿素約2.86t,同時副產的尾氣有二氧化碳約1.05t和氨約0.81t。
由于2摩爾的氨和1摩爾的二氧化碳能夠重新生成1摩爾的尿毒和1摩爾的水,所以理想狀態的生產過程是每3摩爾的尿素可以生產1摩爾的三聚氰胺和3摩爾的水,相當于每噸三聚氰胺的尿素消耗量為1.43t,副產0.43t水,無任何三廢排放,無污染,是個環保型產業產品。
尾氣重新回收合成尿毒的反應方程為:
2NH3+CO2→NH4COONH2
NH4COONH2→CO(NH2)2+H2O
2.產生污染的因素
按照反應方程,由于尾氣副產物二氧化碳和氨的產生量接近產品生成量的2倍,而在實際生產裝置中,最好的生產工藝每噸三聚氰胺也要消耗尿素3.1~3.3t;運行狀況一般的,通常在4t以上;運行狀況相對較差的小裝置經常消耗6t以上。顯然,高于產品量2~5倍的原料尿素在生產過程中以尾氣副產物的形態存在,其回收利用的程度對整個生產過程的影響舉足輕重,如果處理不當,不僅是對原材料的極大浪費,毫無疑問,它們會被當作三廢處理排放,成為污染環境的主要來源,通常也是決定能否開工生產的最大因素。
另一方面,由于尿素生成三聚氰胺的化學反應是個吸熱反應,到目前為止還沒有研究出針對這一單一過程的精確反應條件,并且在工業化生產中,提供熱量的過程無法做到零梯度的傳熱,尿素在被加熱的過程中其化學性質又相對活躍,能夠發生的副反應很多,主要的副產物有縮二脲、三聚氰酸一酰胺、三聚氰酸二酰胺、三聚氰胺的共聚物密伯胺和其高聚物密勒胺和密異。這些副產物必須從三聚氰胺產品中分離出來,工藝技術的先進可靠性和操作控制的穩定性決定副產物的量,分離技術的好壞決定排污量的大小。
主要的副反應議程為:
2CO(NH2)2→NH3+HN(CONH2)2
6CO(NH2)2+H2O→C3N5H5O+3CO2+7NH3
6CO(NH2)2+2H2O→C3N4H4O2+3CO2+8NH3
12CO(NH2)2→C6N11H9+6CO2+13NH3
因此,三廢產生的來源主要分為尾氣回收和副產物分離處理兩個方面。在三聚氰胺生產中,技術路線的選擇和生產過程的控制對于減少三刻排放和消除污染非常重要。
王俊旭