三聚氰胺废水处理系统结晶物堵塞问题分析及对策

王 巍（四川大学化学工程学院，成都 610065）

三聚氰胺废水处理系统结晶物堵塞问题分析及对策

王 巍
（四川大学化学工程学院，成都 610065）

重庆建峰三胺分公司高压法三聚氰胺装置采用意大利欧技公司技术，工艺中产生的大量副产物OAT送废水处理系统进行分解。导致废水处理工段频繁堵塞管线，在国内同类厂家如川化、锦华、中原大化等一样存在类似问题，对此我们进行了研究分析并采取pH调整和技改处理等措施，效果明显，目前三胺装置可长周期平稳运行。

高压法；三聚氰胺装置；结晶物；堵塞管线

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.16.020

重庆建峰化工股份有限公司三聚氰胺装置年产量为30万吨，采用意大利欧技公司技术，从化肥装置引进82%尿素溶液，通过真空提浓后达到99.8%的熔融尿素，在8.0MPa、380℃的反应器中反应直接转化成三聚氰胺。反应器出来的二氧化碳、氨、三聚氰胺和少量缩聚物的液相物料进入急冷工段，产生的主要副产物为三聚氰胺一酰胺和三聚氰胺二酰胺，简称OAT。三聚氰胺溶液通过二氧化碳汽提、净化结晶、离心干燥、气力输送包装、氨回收、OAT结晶系统后，送至废水处理系统分解。在实际运行中，废水处理系统频繁堵塞，不能正常运行，常常导致废水工段停车，被迫降负荷，造成很大的经济损失。在装置大修期间，拆除了FV-16212（流量调节阀）管线及滞留液换热器，发现在阀门前后及换热器管内有大量结晶物，特别是阀门后端接近堵死。通过深入研究并采用有效处理措施后，装置可长周期平稳运行。

1　工艺流程

废水处理系统的目的是将不合格的废液送入废水分解塔裂解，产生的NH3和CO2通过系统再次回收，液相水送入氨洗涤塔吸收气相中的少量氨，富余部分进入清水系统。

从超滤系统浓缩后的含1.51% OAT溶液送入滞留液储槽中，通过滞留液泵把料浆打入分解器进料缓冲罐中，为防止OAT料浆溶液在低温环境中粘壁堵塞管道，在滞留液储槽到缓冲罐之间装有滞留液加热器为OAT料浆溶液升温，最后通过废水分解器进料泵将OAT料浆溶液送入废水分解塔裂解。工艺流见图1。

图1　废水处理系统部分流程

2　废水处理系统存在的问题

高压法三聚氰胺装置开车以来，由于废水处理系统存在问题，导致降负荷生产已屡见不鲜。在100%负荷生产时，送废水处理系统的滞留液约12t/h。但在实际生产中，由于各种原因，如操作参数控制不当、管线设计不合理、OAT浓度高等，导致OAT在废水处理系统大量结晶析出。随着运行时间延长，OAT结晶物会在管道内结壁，使管径变细，FIC-16212（流量显示）的流量也越来越小，严重时出现几乎堵死，不能满足前端负荷要求，时常引起废水工段非计划停车。装置大修期间拆除换热器及FV16212（流量调节阀），发现换热器及阀门前后端严重堵塞，特别是阀门后端几乎堵死，在同类高压装置中也出现类似问题。废水处理系统堵塞情况见表1。

表1　废水处理系统堵塞情况（以FIC-16212流量计） 单位：t/h

从表1可以看出，开车前2个月FIC-16212（流量显示）量基本能满足前端100%负荷要求，从4月下旬开始，每个月都会降低负荷来处理堵塞的废水管线。下半年堵塞越来越严重，就算废水工段停车处理畅通后流量也达不到要求，只能通过现场加临时软管来暂时解决。临时软管也易堵塞而且临时接口有限，一般情况下会降负荷至50%，1～2个班可处理畅通，以1.5个班次计算。每天100%负荷可以产出90t三聚氰胺，每年约需要处理10次，销售价格按照9000元/t，所以每年少销售三聚氰胺4050 t，折合人民币405万元。

3　问题分析及处理

3.1OAT物理化学性质

OAT是含有羟基和胺基的三氮杂苯，性质稳定，不易分解，能溶于水，有粘性，固态在pH值为7.5时，溶解度最低。

3.2工艺条件的影响

（1）温度对OAT的影响。由于OAT的溶解度会随着温度的升高而逐渐上升，所以溶液温度高有利于OAT溶于溶液当中，减少OAT的结晶析出。但在实际生产过程中过高的温度不但会增加设备管道的投资成本，而且还会使管线的流量降低，甚至使泵汽化。非常明显的是FIC16212（流量显示）在高温下比在低温环境下导致的流量降低要缓慢得多，所以综合考虑，在废水系统负荷能承受的范围内，尽量提高溶液温度达到欧技要求的145℃。

（2） pH值对OAT的影响。从图2可以看出，OAT在pH值为7.5左右时溶解度最低，随着pH值升高或者下降，OAT溶解度也会迅速上升。所以在废水处理系统中，OAT溶液的pH值尽量控制高上限或者低下限，使OAT溶解在水溶液中，减少OAT结晶析出，堵塞严重时用V1113（离心机母液槽）高浓度氨水对管线进行置换。由于V1113（离心机母液槽）中氨的含量为13.17%，pH值为11.72左右，OAT溶解度约5×10-4g/mL，用pH值高的氨水溶液置换该管线效果相当好，OAT很快就能溶解。而在滞留液储槽中氨含量只有0.03%，pH值为中性，OAT的溶解度很低，还不到3×10-5g/mL；所以在滞留液进料泵入口加入一股从V1113（离心机母液槽）来的氨水溶液中和后效果非常好，废水管线的OAT溶解度控制在3×10-4g/mL左右，大大降低了OAT的结晶析出。

图2　OAT溶解度曲线

3.3废水处理系统堵塞原因分析

从前面分析可以看出，OAT对温度和pH值都非常敏感，而造成堵塞的主要因素就是pH值和温度控制过低。当然也有以下因素影响：（1）由于废水处理系统现场弯头过多，导致局部受热不均匀，管线流速不畅，大量OAT结晶物结在弯头附近，使管径越来越细。随着运行时间延长，流量也越来越低，大修期间割管发现弯头位置堵塞非常严重；（2）前端氨回收系统波动造成OAT结晶系统跟着波动，甚至出现OAT结晶系统部分垮壁现象，超滤系统无法运行，只有通过不走超滤直接旁路把大量OAT溶液送入滞留液储槽中，从而加大废水处理系统负荷，久而久之管线结壁严重；（3）溶液通过FV16212（流量调节阀）后，压力从1.35MPa降至0.6MPa，减压闪蒸，温度骤降，出现大量OAT结晶物堵塞管线；（4）由于温度控制不达标，OAT溶解度下降，部分OAT结晶析出堵塞管道；（5）由于以上原因造成大量OAT结晶物增加，导致废水处理系统堵塞。

3.4废水处理系统堵塞的处理措施

（1）大修期间已将过多弯头去掉，尽量让管线走直线。这样避免了溶液受热不均；

（2）加入pH值高的碱性溶液能使OAT的溶解度上升，所以在滞留液进料泵进口加入2t/h高浓度氨水溶液。这样可以减少OAT的结晶析出，使OAT尽量溶解在溶液当中；

（3）在满足流量的前提下，尽量使OAT料浆溶液保持高温，向欧技要求的145℃靠拢；

（4）氨回收系统，OAT结晶系统不可大幅波动，必须缓慢调整，防止大量结晶物增加；

（5）在OAT结晶系统后端增加过滤网，将大颗粒的OAT结晶提前过滤，防止送入后端，确保系统长周期稳定运行；

（6）废水处理系统长时间运行后，如发现管线不畅，不能满足前端负荷要求，可加入含高浓度氨水溶液对该管线进行置换。一般情况下1～2个班即可处理畅通。完全不用降低前端负荷，确保系统长周期运行。

4　处理后效果

经过处理后，废水处理系统运行稳定，堵塞现象大量减少，完全不需要像以前一样降低系统负荷来处理，可保持系统长周期稳定运转。最近几次拆开换热器和FV16212（流量调节阀）检查，发现OAT结晶物明显减少。废水中OAT经过裂解后的氨和二氧化碳再返回系统利用，经济效益明显，废水处理系统运行稳定，没有出现因堵塞而降负荷及停车处理的情况，也避免了环境污染。高压法三聚氰胺装置生产工艺过程中产生的OAT结晶物堵塞问题，经过配管改造和工艺系统调整，有效的解决了OAT结晶堵塞的问题，确保了装置长周期运行。

王巍（1984-），男，辽宁鞍山人，本科，重庆邦诺物流有限公司助理工程师，研究方向：化工。