Уротропинийн үйлдвэрлэлийн нүүрсүүдийн хийн фазын аргаар үзүүлэлт

Уротропин, химийн нэр нь гексаметилентетрамин (бүхэлд нь HMTA) бөгөөд гексамин гэж ч нэрлэдэг, формальдегид ба аммиакын конденсацийн үр дүнд үүсдэг цикл амин нүүрсустар. Үйлдвэрлэлд хийн фазын технологи нь гол үйлдвэрлэлийн зам бөгөөд түүнд тасралтгүй ажиллах, урвалын дулааны үр дүнтэй ашиглалт, материн уусмалыг дахин ашиглах зэрэг онцлогууд оройн. Бүтээдийн цэвэршилт 99,3% юм уу түүнээс дээш хүрдэг, өндөр чанарын бүтээдийн цэвэршилт 99,5%-ийг хүртэл хүрдэг, түүн дотор эмнэлгийн бүтээдий, реагент, смолын хатуургууд, тааруулан задрах бүтээдийн синтез гэх мэт салбаруудын шаардлагыг хангаж буй.

1. Технологийн зам
Хийн фазын уротропиний үйлдвэр нь ихэвчлэн гурван хэсгээс бүрддүг—аммиакжүүлэх урвал, кристаллизација ба хуурайшуулал, аммиакын сарнил—материн уусмалын тойрог дунд сарнил ба аммиакын сарнил үүсгэдүг.

Аммиакжүүлэх урвалын хэсг нь үндсэн урвалын нэгж. Дэд байрлах формальдегидийн үйлдвэрээс иржүүлсэн өндөр температурт формальдегидийн хий ба ууршсэн аммиакийн хий пропорционально циркуляцијан материн уусмал агуулжүүлсэн аммиакжүүлэх реакторт оруулдүг, түүнд шингэн фазын бөмбөлөг-колонн урвал явдүг, уротропин үүсдүг. Реактор дотор урвал ба концентрација нь зэрэг явдүг: формальдегидийн далд дулаан ба урвалын дулаан (745.29×10³ Ж/моль)-ын тусламжтайгаар вакуум доор ус ба зарим урвалд ороогүй бүтээдүс хасдүг, үүнээр урвалын дулааныг хасаж, концентрација хийнхүүлдүг.

Кристаллизацийн ба хуурайшуулалтын хэсэг нь реактороос ирж буй шингэн фазын материалаар ажиллаж. Төвдүүршүүлсэн шингэн (хатуу-шингэн харьцаа ойролцоогоор 15–30%) анхны хатуу-шингэн тусгаарлалтын хүлээгчид орж, дээд талын шингэн реактор руу буцаж орж, доод талын төвдүүршүүлсэн шингэн центрифугад усыг хасах үйлдэлд орж, чийглэг 3–5%-т хүртэл буурж, чийглэг материал хуурайшуулагчид илгээдэг; эцсийн бүтээдийн чийглэг ≤0,5% болой, цэвэрлэг ≥99,3%. Хуурайшуулалтын арын хий циклон тусгаарлалт ба угаалт үйлдлүүдэд орж, нүүрсний хуримтлалыг саваар хүлээдэг. Шингэн буцаж орхих үед, хөнгөн өнгө хязгаараас давчих тохиолдолд, шингэний тодорхой хэсгийг идэвхт нүүрсний өнгө тайлах саванд боловсруулж, хавтгай-хүрээлэг шүүртүүр дээр шүүж, системд буцаж орж. хөнгөн өнгө хязгаараас давчих тохиолдолд, шингэний тодорхой хэсгийг идэвхт нүүрсний өнгө тайлах саванд боловсруулж, хавтгай-хүрээлэг шүүртүүр дээр шүүж, системд буцаж орж.

Аммиакын сэргээлт хэсэг нь урвалын бүтээдэс хийг нуурж, усаар шүүрч дараа нь үүссэн зөөлөн аммиакын усыг боловсруулдаг. Зөөлөн аммиакын усыг аммиакын десорбционы цагаан (хөвөртүүрт) цагаан дотор уургаар шүүрдэг; түүний доод хэсгийн температур ихэвчлэн 125°C орчим, даралт 0.4 МПа орчим байдаг; цагааны дээд хэсгээс гаргаж авсан аммиакын усыг урвалын сав руу буцаадаг, доод хэсгээс гаргаж авсан бохир усыг тойрон бүрдүүлэх усны хувилбар хийгдүүрт ашигладаг.

2. Үндсэн төхөөрөмж
Түлшний үйлдвэрт онцгой төхөөрөмжид дараах төхөөрөмжид орно: аммиакжуулалтын урвалын сав (холбогч ба дулаан солилцооны хоолой/халуун хүрээ), кристаллизационы хүлээн авагч, центрифуга, хатаагч систем (циклон салгагчийн цагаан), аммиакын десорбционы цагаан (хөвөртүүрт цагаан), аммиакын ууршуулагч, аммиакын шүүртүүр, эх уусмалын тойрон бүрдүүлэх сав, эх уусмалын өнгө шүүртүүр, хавтгай-хүрээний шүүртүүр, мөн хүлээрүүлэгчид (эх уусмалын хүлээрүүлэгч, бүтээдэс хийн хүлээрүүлэгч г.м.) ба бүтээдэс хийн шүүртүүр/сэргээлт шүүртүүр.
Процессийн илрүүлэлт ба хяналтын багажууд гол төлөө нь: pH анализатор (үндсэн аналитик багаж), цахилгаан соронзон урсгалын тоолуур ба вортекс/свирл урсгалын тоолуур, ялгавар даралт дамжуулагч, даралт дамжуулагч, радар түвшин хэмжигч ба ялгавар даралт түвшин дамжуулагч, RTD/термопар, пневматик хяналтын вентиль ба пневматик хаалтуур вентиль, аюултай/хордлогч хийн илрүүлэлтийн сигнализатор.

3. Үйлдвэрлэлийн хяналтын гол цэгүүд
Хяналтын схем DCS-ийг төв холбоос болгож, гол технологийн параметрүүдийн төвлөрсөн хяналт ба автомата зохицуулалтыг хийдэг; үүний гол зорилго нь урвуу ба хажуугийн реаксионуудыг дарах, тасралтгүй, тогтвортой ажиллахыг хангах.

Уротропинийн урвалын pH ба аммиакийн илүүдэл нь хамгийн чухал удирдлагын үзүүлэлтүүд юм. Урвал нь шүлтлөг нөхцөлд явагдаж, ихэвчлэн урвалын шингэнд pH-ийг 8–9 хооронд, аммиакийн илүүдлийг ойролцоогоор 1% хадгалж, хүчлийн эсвэл саарал нөхцөлд уротропинийн урвуу задралыг үр дүнтэй дарах, талбүтээдүүдийн үүсэлд бууруулах ёстой. Удирдлагын систем нь онлайн pH шинжүүрээр тасралтгүй хяналт тавих бөөрөнхий аммиакийн хоолойн удирдлагын вентилийг автоматикхаар нээх бөөрөнхий, когдоо pH бага бөөрөнхий.

Урвалын температур ба вакуум нь дулааныг хасах зүрхлүүрт вакуум ууршмалын хэлбэрт хяналт тавигдаж. Удирдлагын систем нь реакторын температур ба вакуумыг тохироосон хязгаарт тогтвортой байлгах зүрхлүүрт вакуум насосын ажилласан хүч, хөхрүүлэх усны урсгалыг зохицуулж, ууршмалын хурд урвалын дулаан үүсгэх хурдтай тааруулах, температурын гайхалт нь талбүтээдүүдийн урвалыг хүндрүүлж, бүтээдүүдийн задралыг нэмэгдүүлж, хүндрүүлж.

Материалын харьцааг зохицуулах нь формальдегид ба аммиакын хоолойн урсгалыг нарийн хэмжих урсгалын тоолуур ба зохицуулагч вентилүүдийн холбоос дээр суурилж, аммиакын хоолойн урсгалыг бага зэрэг илүүд үлдээж, тодорхой харьцааг хадгалахыг хангана.
Эцэг-шингэнт хайлах процессын эдийн засгийн үр дүнг хангахын тулд эцэг-шингэнтийн дахин ашиглалт ба өнгөний хяналт чухал. Эцэг-шингэнтийн өнгөний хяналт хийгддэг; хязгаарыг давж үлдсэн тохиолдолд шингэнтийн тодорхой хэсгийг идэвхт нүүрстөрөлдүүрт шингэнтийн өнгөнийг ариутгах саванд илгээд, хавтгай-хүрээлт шүүлт пресс дээр шүүлд, системд буцаад, хэрэв шингэнтийн бохирдлын тэнцвэр хадгалахын тулд шингэнтийн тодорхой хэсгийг гадагш хаяд.

Кристаллизацийн ба салгах хяналт: төвлөрүүлсэн шингэнтийн хатуу-шингэн харьцаа 15%–30%-д, центрифугийн чийгт хүрэлцүүр 3%–5%-д, бүтээдийн чийгт ≤0,5% ба цэвэрлэгдүүр ≥99,3% бүтээдийн үндсэн ангилалд нийцүүр хангана.

Аммиакын дэсарбционы цамхагийн ажиллах үед доод хэсгийн температурыг ойролцоогоор 125°C, даралтыг ойролцоогоор 0.4 MPa түвшинд барьж, уурт хөндлөн нүүрлүүрт аммиакын шингэн аммиак уснаас салгаж, анхдагч материал хэрэглээг багасгаж, орчинд үзүүлэх даралтыг хөнгөлж, үр дүнтэй ажиллахыг хангана.
Аюулгүй бүрхүүлийн зорилгоор системд газрын газ, хорт хийн илрүүлэх сигнализаторыг аварга вентилятор юм уу хаалт клапаныг холбож, гол төлөвхийн төхөөрөмжид аварга дуусгах товчнууд юм уу аюулгүй бүрхүүлийн хэмжилтийн систем (SIS) суурилж, температур, даралт ихсэх юм уу хийн зүүрлүүр үүсэх тохиолдолд автоматаар хамгаалах үйлдлүүдийг гүйцэтгэнэ.

4. Үндсэн кодууд ба стандартууд
Дотоод төсөлд GB стандартуудын дагуу кодын систем ашигладаг: ерөнхий хаяглалт ба галт зүйлийн хамгаалалт GB 50489 ба GB 51283-т (петрохимийн системт төсөлд GB 50160 ба GB 50016 мөн хүчин төгөлдүр); хаягдмал хийн цацрагдлын шигдүүр, метанол, азотын оксидууд гэх мэт нь GB 31571-т, аммиак ба бусад үнэрт бодисууд GB 14554-т нийцэж, бөөрсөг бүтэц GB 16297-т заасан шаардлаж; аюултай хаягдмал бүтээгдхүүний хадгалалт ба хаялт GB 18597-т, ерөнхий индустриал талст хаягдмал бүтээгдхүүн GB 18599-т нийцэж; хүчт хуурай хөдөлгөөн GB 12348-т, усны нүүрлэлт GB/T 50394-т, цахилгааны галт хамгаалалт GB 50058-т, даралтанд түрүүлэгч савууд GB/T 150-т, аюулгүй бүтээгдхүүний бүрхүүлд аюулгүй бүтээгдхүүний загварын тодорхойлолт ба GB/T 21109 цувралд заасан шаардлаж.

Олон улсын төслүүд нь үндсэн бие газрын хууль тогтоомжийг ашиглан, харин орон нутгийн дүрэм журам, захиалагчийн тодорхойлсон стандартууд, олон улсын хүлээн зөвшөөрсөн кодуудыг дагаж явдаг. Бүтээгдэхүүний стандартууд нь ихэвчлэн ГОСТ 1381-73 (промышлен зориулалтын гексаметилентетрамин)-д тулгуурладаг; нийлүүлэгч компаниин техникийн шаардлагууд (цэвэршилт, чийгшүүлэлт, түүнд агуулагдах галт хаягдмал, чөлөөт аммиак, хлоридууд, сульфатууд, хүнд металлууд гэх мэт) нь ихэвчлэн гэрээний хүлээн зөвшөөрөх шаардлагууд гэж тодорхойлогдож байдаг; аналитик арга зүй нь ISO 8988:2006 (фенолын смолуудад агуулагдах гексаметилентетрамины агууламжийг тодорхойлох), ASTM E203, ASTM E29 гэх мэт үндсэн стандартуудад тулгуурладаг. Аюулгүй бүс, галт хамгаалалт хувьд уротропин нь түлшлэг хатуу бүтээгдэхүүн (1-р ангилал)-д хамаардаг; нунтаг хандлаж хувьд NFPA 654, NFPA 77 стандартуудыг дагаж явдаг; Европын стандартын системд оршит төслүүд нь ATEX Захирлын 1999/92/EC, 2014/34/EU-д хамаардаг; тэдүүрлүүлэлт хувьд UN 1328 маркировка хийгдэж, IMDG Code, IATA DGR-д хамаардаг; ажиллах орчинд хүртэл хүрэх хязгаар нь ACGIH TWA 1 мг/м³ (DSEN гэж тэмдэглэдэг). Ургамлын инженерийн дизайн стандартууд (даралт үүсгүүрүүд, хоолойн ангилал, цахилгааны галт хамгаалалт, бүрхүүлийн холбоос гэх мэт) нь гэрээний техник хавсралтаар тодорхойлогдож байдаг; түүнд хамаарах нийтлэг комбинацууд нь Америкийн стандартын систем (ASME, ASTM, API, NFPA, IEEE/ISA), Европын стандартын систем (EN/ISO, PED, ATEX, IEC), эсвэл төслийн улсын стандартууд байдаг; үндсэн нестандарт тоноглолын дизайн кодууд нь даралт үүсгүүрүүдийн кодын сонголтонд тулгуурладаг (жишээ нь ASME Section VIII Div. 1 эсвэл EN 13445), Дизайн Үндэслэл, Хүчин төгс кодууд ба Стандартуудын Жагсаалт нь окончны үндэслэл байдаг.

5. Бүтээдүүдийн цэвэршилт ба гол ашиглалт
Индустриалын зэрэгт уротропин нь ихэвчлэн 99% илүү цэвэр бөөс, үндсэн зэрэгт 99,3% илүү цэвэр бөөс, 0,5% илүү бүлгөн хүчил шаардлагатай. 99,5% цэвэр бөөсийн өндөр тодорхойлолтын бүтээд нь хагас хүчилт бүтээдүүдийн дотор: төмөр замын тормозын хавтгай, хөдөлгүүр хавтгай, хүчилт бүтээдүүд, галт бүтээдүүдийн хувьд фенолын ба резорцинын смолын хуурайшуулагч; резинийн вулканизацийн хурдасгагч (хурдасгагч H); олон төрлийн эмийн нүүрсүүдийн синтезд ашиглагдаж, антисептик Метениамин нэртэй медицинд хэрэглэдэг, бүлгөн шингэнд задарч формальдегид ялгаруулж, бактерицид үйлдэл үзүүрлэдэг, хөнгөн шингэн хоолойн халдварын хүндрэлгүй хэлбэрт хэрэглэдэг; RDX-н хийгүүдийн синтезд ашиглагдаж, түлшний хатуу блокийн бүрдүүлэгч; органик синтезд реагент (Даффын реакц, Соммелетын реакц) ба аналитик реагент; карбамидын чихлүүрт бүтээдүүдийн хүчилт бүтээдүүд, металл бүтээдүүдийн коррозийн саархагч, хөнгөн цагаан хавтгайг хуурайшуулагч.
Эмнэлгийн чанарын цэвэршилтийн шаардлагууд нь 99,0%–аас дээш хувийг үндсэн хэмжүүр гэж авдаг: Хятадын эмнэлгийн тодорхойлогчид 99,0%–аас бага бүсгүй хуурай үндсэн дээрх тооцоог заалтаж, АНУ-ын фармакопей (USP) болон Британийн фармакопей (BP)/Европын фармакопей (Ph. Eur.) нь хуурай үндсэн дээрх 99,0%–100,5%-ийг заалтаж. Реагентийн чанарын ангилалд аналитик реагент (AR) болон ACS чанарын реагент нь ихэвчлэн 99,0%–аас дээш цэвэршилтийг шаарддаг, химийн цэвэр (CP) чанарын реагент нь 98,0%–аас дээш цэвэршилтийг шаарддаг, зарим өндөр цэвэршилтийн реагентийн шаардлагууд нь 99,5%–аас дээш хувийг хүртэл хүрдэг. 99,5% цэвэршилт нь аль хэдийн олонх эмнэлгийн болон реагентийн чанарын стандартуудын хамгийн бага шинжилгээний шаардлагуудыг хангаж, гэтэдүүр түүнийг эмнэлгийн юм уу реагентийн зүйл гэж ашиглахын тулд хүнд металлууд, хлоридууд, хуурайшуулалт үед алдагдах хэмжээ гэх мэт хагас бүтээдүүрүүдийн илтгүүрүүд нь мөн хязгааруудыг хангаж байхын тулд шаардлагатай.

Дүгнэлт
Уротропинийн үйлдвэрлэлд хийн фазын арга хэрэглэдэг, түүнд аммиакжүүлэх урвал, кристаллизацијн ба хуурайшуулалт, аммиакын сарнилтгүйдүүлэлт гэсэн гурван хэсгийн хаалттай дугуйлан суурилж, рН-ийн тодорхой хяналт ба аммиакын илүүдэл нь төв бүрдүүлэлт болой. Түүнийг ДЦС-ийн төвд хяналт ба тусгай онлайн багаж хэрэгслүүд ашиглан тогтвортой урвалын нөхцлүүдийг хангаж буй. Урвалын таван төрлийн кодын шаардлагуудыг (галт зүйлсийн хамгаалалт, орчин хамгаалалт, хатуу хаягдмал, дууны хамгаалалт, усны нүүрлүүлэлт, аюулгүй бүрдүүлэлт) нь үйлдвэрлэлийн төсөлд хооронд нь уялдуулан тооцоолж, олон улсын төсөлд гэрээнд заасан стандарт системийг дагаж, бүтээдийн стандарт, шинжилгээний аргын стандарт, аюулгүй бүрдүүлэлт ба галт зүйлсийн дүрэм, мөртөлдүүлэлтийн хязгаарын олон улсын ерөнхий суурин нь интеграцијн хүрээнд оруулж буй. Бүтээдийн цэвэршилт нь 99,3% -иин үйлдвэрлэлийн ангилалд хүртэл 99,5% -иин өндөр шаардлагат ангилалд хүртэл хүрч, үүн дагаж хэрэглээний салбарууд нь ялгаатай түвшинд — смолын хатах, резиний нэмэлт бүрдүүлэлт, эмийн синтез, химийн реагентүүд — хүртэл хүрч, цэвэршилт ба холимогтой хяналт нь бүтээдийн окончоо хэрэглээний салбарыг тодорхойлж буй.

6. Инженерийн жишээ: Уротропиний заводын суурьшуулалт
Онолын дизайн-д захирахын гадна, талбарт амжилттай гүйцэтгэл нь чухал. Дараах зурагт сүүлийн үед бүтэн хийн фазын уротропиний үйлдвэрлэлийн заводын төсөл дүрслэгдсэн. Зургууд барилга ба тоног төхөөрөмж суурьшуулалтын үе шатуудын гол үйл явдлыг харуулж, төрөлхийн бүтэц босгох, том масштабын дистилляциин баганууд ба хадгалуурын тааруулах, дулаан солигчид ба аммиакын сэргээлтийн системүүдийн суурьшуулалтыг орхидог.
Энэ төсөл нь олон улсын аюулгүй бүс, инженерийн стандартуудын дагуу гүйцэтгэдөг бөгөөд завод өндөр үр ашигт, тогтвортой технологийн удирдлагатай, орчинд хохироо үүсгэхгүй ажиллахыг хангаж. Төв реакторын үйлдвэрлэлснээс хойш талбарт бүтэн цуглуулалт хүртэл, бидний инженерийн бүрэлдэхүүн дэлхийн химийн үйлдвэрлэлд найдвартай, бүтэн шийдэл үзүүлдөг.