常压法三聚氰胺催化剂消耗经济指标探讨

荆云峰，孙双红，郑保平，周伟峰

（阳煤丰喜肥业（集团）有限责任公司技术中心，山西运城 044000）

常压法三聚氰胺催化剂消耗经济指标探讨

荆云峰，孙双红，郑保平，周伟峰

（阳煤丰喜肥业（集团）有限责任公司技术中心，山西运城 044000）

三聚氰胺催化剂的消耗直接影响到三聚氰胺的生产成本。从三聚氰胺催化剂消耗的控制方法、技术经济指标等方面来探讨三聚氰胺催化剂的消耗指标。

三聚氰胺；催化剂；消耗指标

阳煤丰喜肥业（集团）有限责任公司是一个集化肥、化工制造于一体的国家大型煤化工企业集团，化肥、化工产品实物总量360万t以上。下辖的丰荷公司成立于2008年，共有四套三聚氰胺（以下简称：三胺）装置，总产能5.2万t/a，其中一套1万t/a常压气相淬冷“一步法”联产纯碱装置。三套（1.5×2+1.2）计4.2万t/a常压气相淬冷“循环法”三胺装置，分别联产纯碱和碳酸氢铵。

近年来，我公司在三胺装置上，不断研究、创新、改造，现我公司三胺的消耗、成本，尤其是催化剂消耗方面，与装置建成初相比，取得了很大的进步。在我公司众多的化工产品中，三胺是保持盈利，而且是投产以来从未发生过亏损的少数产品之一。现就三胺催化剂消耗方面进行探讨。

1 三胺催化剂使用种类

我国是世界上最大的三胺生产国，其产能占全世界总产能的50%以上，生产工艺主要有欧技高压法、荷兰DSM法（低压）、干捕法和气相淬冷法（常压法）。其中高压法不需要催化剂，DSM法、干捕法和气相淬冷法需要使用催化剂，催化剂的质量、消耗直接影响到装置的生产运行。据文献报道，氧化铝、氧化钛、硅藻土、硅胶、硅铝胶等，对尿素生产三胺都有催化作用。工业上主要用硅胶、硅铝胶作为三胺反应催化剂。

2 我公司三胺装置催化剂消耗情况

2007年我公司三胺装置运行初期，以硅胶做催化剂，催化剂消耗水平为17kg/t三胺，近年来，通过不断地摸索、改造，我公司三胺催化剂改为硅铝胶，催化剂消耗降为1.0kg/t三胺，随后又调整为2.5～3.5kg/t三胺。

3 催化剂消耗对三胺生产的影响

3.1 三胺催化剂的性能指标

硅铝胶催化剂的堆密度为（1±0.05）g/mL，Al2O3含量＞25%，S含量＜1 000×10-6，粒径＜125μm的占比为50%～85%，粒径＜40μm的占比为2%～15%，粒径＜20μm的占比为0～1%，有效载荷为80～130g/（kg·h-1）。

硅胶催化剂的堆密度为0.6～0.7g/mL，Al2O3含量为0，粒径80～200μm的占比为≥90%，有效载荷为50～80g/（kg·h-1）。

3.2 催化剂消耗对三胺生产的影响

在载气的作用下，三胺催化剂在流化床反应器内沸腾，雾状的液尿与催化剂充分接触，反应生成三聚氰胺及少量高聚物，但随着时间的推移，催化剂磨损程度增加，若不能将磨损的催化剂粉末带出系统，反应器内催化剂的堆密度将增大，空隙率降低，活性越来越差，液尿在反应器内生成的副产物也会升高，吨三胺的尿素消耗越来越高。若过量的催化剂带出反应器，虽保障了催化剂的活性，但生产成本增加，同时也使反应器出口的冷却器堵塞，影响装置稳定运行。

3.3 催化剂消耗、堆密度、尿素消耗对比

经生产实际运行，催化剂消耗、堆密度与尿素消耗的比较见表1：

表1 催化剂消耗、堆密度与尿素消耗的比较

从以上数据分析，可得出在使用同一种催化剂，同样的运行环境下，催化剂消耗越高，催化剂活性越大，吨三胺的尿素消耗就越低。在催化剂消耗与尿素消耗之间，寻找一个平衡点，是生产成本管理控制的关键。

4 催化剂消耗的改造情况

4.1 影响催化剂消耗的因素

催化剂本身的质量、载气压缩机气量及压力的波动、反应器催化剂分离器的分离效果等都是影响催化剂消耗的因素。

4.2 降低催化剂消耗的相关措施

（1）催化剂种类、质量的选择。

（2）保证A因子在指标范围内，即反应器的投料量与载气压缩机气量的比例。

（3）反应器内旋风的分离效果设计最佳，根据催化剂的比重、载气量、反应器内压力、流速等因素设计旋风分离器。

（4）保证反应器内旋风分离器卸料管的位置及卸料阀的密封效果。

（5）反应器内换热管及分布器的布置型式科学、合理。

（6）系统停车时的反应器活化温度和时间控制，保证催化剂的活性。

5 催化剂消耗经济指标分析

据有关报道，如催化剂消耗指标控制在0.1kg/t三胺以内，反应器内催化剂使用3a后须重新更换，以1.5万t/a三胺装置为例，催化剂装填量为140t，催化剂价格按1万元/t，则三年内消耗催化剂总量为：140+（1.5×10 000×0.1÷1 000×3）= 144.5（t），即144.5万元，吨三胺催化剂成本为：144.5× 10 000÷（15 000×3）=32.1（元）

若反应器内催化剂不进行整体更换，一直补充催化剂来弥补催化剂的消耗，则催化剂的消耗经济指标为：140×1 000÷（1.5×10 000×3）=3.1（kg/t），即吨三胺催化剂成本31（元）。若催化剂消耗指标为4kg/t三胺，则吨三胺催化剂成本为40元/t三胺。通过以上分析，三胺催化剂经济消耗指标定为2.5～3.5 kg/t最节省。

6 结论

影响三胺催化剂消耗的因素很多，需要在实践中不断总结、探讨。但不管什么原因，首先稳定操作，杜绝操作的波动对催化剂消耗带来的影响；其次，通过不断地创新、改造，使催化剂的消耗指标能够降下来；再次，通过操作数据分析，考虑催化剂、尿素等成本，寻找最经济的催化剂消耗指标。

Catalyst Consumption of Melamine Under Normal Pressure

Jing Yun-feng，Sun Shuang-hong，Zheng Bao-ping，Zhou Wei-feng

Catalyst consumption directly affects the cost of melamine production，this paper discussed catalyst consumption from the aspects of technical and economic indicators and others.

melamine；catalyst；consumption index

TQ317

B

1003-6490（2016）11-0001-02

2016-10-10

荆云峰（1974—），男，山西临猗人，工程师，主要从事化工技术与生产管理工作。