1．目的及意义

三聚氰胺（C₃N₃(NH₂)₃，Melamine），俗称密胺、蛋白精，IUPAC命名为“1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺”，是一种三嗪类含氮杂环有机化合物。三聚氰胺为白色单斜晶体，几乎无味，微溶于水，不溶于醚、苯、四氯化碳，可溶于甲醇、甲醛、乙酸、热乙二醇、甘油、吡啶等。低毒。不可燃，一般在常温下性质稳定，高温下可能分解放出氰化物。

三聚氰胺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。三聚氰胺还可以作阻燃剂、减水剂、甲醛清洁剂等。该树脂硬度比脲醛树脂高，不易燃，耐水、耐热、耐老化、耐电弧、耐化学腐蚀，有良好的绝缘性能、光泽度和机械强度，广泛运用于木材、塑料、涂料、造纸、纺织、皮革、电气、医药等行业。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、甲醇醚化后，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、不腐烂的钞票和军用地图等高级纸。
(5)三聚氰胺甲醛树酯与其他原料混配，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。

根据合成路线不同，三聚氰胺生产方法有双氰胺法和尿素法。由于以尿素为原料的生产路线的各项技术经济指标远优于以双氰胺为原料的工艺路线，双氰胺法已逐步被淘汰，尿素法是当今主流的发展方向。

根据操作压力的不同，分为高压法（8-10MPa，代表性的工艺有日本Nissan技术、意大利ETCE技术和意大利Montedison技术）、低压法（0.5-1.0MPa，代表性的工艺有荷兰DSM技术）、常压法（0.05-0.1MPa，代表性的工艺有德国BASF技术、中国烨晶科技的气相淬冷法和半干常压法）。现将各技术的特点、优缺点列表如下。

	ETCE	Nissan	Montedison	DSM	BASF	烨晶淬冷技术	半干常压法
特点	高温高压液相非催化反应	高温高压液相非催化反应	高温高压液相非催化反应	高温低压气相催化反应	高温常压气相催化反应	高温常压气相催化反应	高温常压气相催化反应
优点	体积小、 不需催化剂、与尿素装置联产、可长周期连续稳定运行	生产安全可靠、产品质量高、无需精制、尾气回收方法经济合理	体积小	产品质量高、便于散装运输、物料对设备的腐蚀降低、成本较低	不需精制、流程短、产品质量高、补充氨较少、系统无废液排放、腐蚀情况较轻	流程短、设备少、投资小	流程简单、操作容易、维修简便、对设备材质要求不高、投资省
缺点	产生工艺废水、设备材质选用严格、 投资大、流程长、占地大	工艺流程长、骤冷系统设备多、且腐蚀严重、部分设备需使用钛合金材料	设备腐蚀严重、反应器需内衬高镍合金材料、投资大	工艺流程长、精制工艺复砸、投资大	生产操作和控制要求较高、占地大	长周期运转稳定性差、开停车次数频繁、维修工作量大、产品质量差、优等品率稳定性方面差	自动化程度低、间歇出料、产品需精制、产品质量差、人工费高、原料消耗高、污染环境

经综合分析比较之后，选择投资较小、设备材质要求低的比较经济合理的德国BASF技术。

无论采用哪种工艺技术，其生产都有反应、淬冷和尾气回收三个工序。

（1）反应过程：以熔融尿素为原料，在一定温度、压力下尿素转化为三聚氰胺，同时放出NH₃ 和CO₂。

（2）淬冷过程：反应后生成物可用水、母液或气体进行急冷，以防止高温下产物水解，减少反应副产物的生成。

（3）尾气回收：三聚氰胺生产中生成的NH₃和CO₂ 回收和循环利用是降低消耗，提高生产效率的重要部分。

三聚氰胺行业仍处于上升期，在传统消费领域，全球三聚氰胺需求保持稳定增长。中国和东南亚等新兴经济体随着经济水平、环保要求不断提高，对三聚氰胺需求增长将大大高于全球平均水平，三聚氰胺行业仍有较大的发展空间。随着三聚氰胺下游应用研发不断深入，三聚氰胺衍生材料的新应用逐渐成为现实。三聚氰胺衍生材料的新应用将会大大拓展三聚氰胺市场空间。

目前我国是世界上三聚氰胺生产工艺技术种类最多的国家，三聚氰胺生产技术已出口国外，并已经成为世界最大的三聚氰胺生产基地和出口国，不论是在生产能力，市场需求还是出口贸易方面，我国三聚氰胺产品在国际市场均处于强势地位。

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2. 研究的基本内容与方案

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基本内容：首先通过阅读大量文献了解国内外三聚氰胺生产技术现状及其发展趋势，确定三聚氰胺的合成路线以及工艺流程，并对其进行优化设计。其次明确进行各设备的物料、热量等工艺计算，确定相关工艺参数和几何尺寸，进行非标设备的设计和标准设备型号的选择。最后学习且使用CAD制图，完成设备装配图、工艺流程图、车间布置图等的绘制。

目标：完成年产10000吨的生产工艺设计：查阅不少于15篇的文献资料，完成开题报告；完成不少于3000字的英文文献翻译；完成不少于15000的设计说明书；完成设备装配图、工艺流程图、车间布置图等的绘制。

技术方案：

(1)尿素洗涤系统:通过风扇输送至尿素速融洗涤塔的固体原料尿素被快速加热熔化，然后通过泵输送至反应器，作为反应原料。

(2)反应系统:雾化气体NH₃和CO₂通过喷嘴夹套管喷出，使尿素流化。尿素通过喷嘴中心管喷射到流化床内，在常压、390℃和催化剂SiO₂-Al₂O₃作用下反应生成三聚氰胺。

(3)热气过滤系统:三聚氰胺反应气先通过冷却系统将温度降至330℃，使反应气中的副产物(密勒胺)凝华成固态。之后气体通过热气过滤器，除去副产物以及从反应器带出的少量催化剂。

(4)反应气体的淬冷和捕集：从热气过滤器出来的纯净反应气体进入气体淬冷器于140℃的NH₃和CO₂混合气体接触，温度降至210℃。三聚氰胺气体直接凝华成固体，随混合气体进入旋风分离器。通过旋风分离器分离，混合气体从顶部逸出，固体在底部由出料器排出，经气流输送到成品贮斗。之后混合气体进入尿素洗涤塔，冷却至140℃，未分离的三聚氰胺及未转化的尿素被洗涤回收。从洗涤塔出来的循环气一部分作为冷却气打到气体淬冷器循环使用,一部分进入反应器作雾化气,其余部分进入尾气吸收系统。
(5)尾气吸收系统：进入尾吸收塔的循环气被水吸收形成甲胺溶液，通过泵输送到尿素工段。

(6)熔盐系统:在三聚氰胺反应器中，尿素生成三聚氰胺所需的热量由熔盐系统供给。熔盐由熔盐泵送至加热炉盘管内加热至445℃,之后送进三聚氰胺反应器内。反应器内设有熔盐加热管,熔盐从盘管内流过时给管外的催化剂供热，提供尿素生成三聚氰胺所需的热量。进行换热后的熔盐的温度约为405℃，此后熔盐流回熔盐槽，再由熔盐泵循环回熔盐加热炉。3. 参考文献

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[13] 黄勇，舒楚天，一种节能高产的三聚氰胺结晶装置[P].中国专利：CN108261798A,2018.07.10

[14] 尹明大，一种三聚氰胺热能回收系统和工艺[P].中国专利：CN108409677A,2018.08.17

[15] 荆云峰，一种常压法三聚氰胺反应器内旋风结构[P].中国专利：CN207981117U,2018.10.19

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1．目的及意义

三聚氰胺（C₃N₃(NH₂)₃，Melamine），俗称密胺、蛋白精，IUPAC命名为“1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺”，是一种三嗪类含氮杂环有机化合物。三聚氰胺为白色单斜晶体，几乎无味，微溶于水，不溶于醚、苯、四氯化碳，可溶于甲醇、甲醛、乙酸、热乙二醇、甘油、吡啶等。低毒。不可燃，一般在常温下性质稳定，高温下可能分解放出氰化物。

三聚氰胺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。三聚氰胺还可以作阻燃剂、减水剂、甲醛清洁剂等。该树脂硬度比脲醛树脂高，不易燃，耐水、耐热、耐老化、耐电弧、耐化学腐蚀，有良好的绝缘性能、光泽度和机械强度，广泛运用于木材、塑料、涂料、造纸、纺织、皮革、电气、医药等行业。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、甲醇醚化后，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、不腐烂的钞票和军用地图等高级纸。
(5)三聚氰胺甲醛树酯与其他原料混配，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。

根据合成路线不同，三聚氰胺生产方法有双氰胺法和尿素法。由于以尿素为原料的生产路线的各项技术经济指标远优于以双氰胺为原料的工艺路线，双氰胺法已逐步被淘汰，尿素法是当今主流的发展方向。

根据操作压力的不同，分为高压法（8-10MPa，代表性的工艺有日本Nissan技术、意大利ETCE技术和意大利Montedison技术）、低压法（0.5-1.0MPa，代表性的工艺有荷兰DSM技术）、常压法（0.05-0.1MPa，代表性的工艺有德国BASF技术、中国烨晶科技的气相淬冷法和半干常压法）。现将各技术的特点、优缺点列表如下。