Способ получения меламина из мочевины

1 Изобретение относится к способу получения меламина из мочевины при повышенных температурах и в присутствии катализатора, где получают поток газообразного продукта, который контактирует с охлаждающей жидкостью в зоне охлаждения. Подобный способ описан, например, вWO-96/20933. В этом документе описано получение меламина путем подачи мочевины и аммиака в реактор при давлении между 1,4 и 2,0 МПа и температуре, достаточно высокой для фактически полного превращения мочевины в меламин в присутствии катализатора. В этом способе получают газообразный поток, содержащий меламин, аммиак и диоксид углерода. ВWO-96/20933 этот газообразный поток охлаждают водным хладагентом в устройстве, известном как труба гашения, с выделением смеси пар-жидкость, которая, по существу, не содержит твердых ингредиентов. Эту смесь параводы разделяют в указанной трубе гашения на водный поток меламинового продукта и поток пара. Поток пара из трубы гашения фактически не содержит мочевины и меламина и состоит,по существу, из аммиака, диоксида углерода и паров воды. Поток водного меламинового продукта фактически не содержит твердых частиц и содержит растворенные аммиак и диоксид углерода. После удаления растворенных аммиака и диоксида углерода при помощи пара в отпарной секции поток водного меламинового продукта пропускают в секцию очистки меламина для извлечения меламина. В этой отпарной секции также выделяется поток пара, в основном, состоящий из аммиака, диоксида углерода и паров воды. Поток пара из трубы гашения вместе с потоком пара из отпарной секции промывают в секции газоочистки водным раствором (маточным раствором) от очистки меламина с целью удаления остатков меламина, все еще присутствующих в потоке пара. Этот водный раствор может содержать аммиак, диоксид углерода и меламин. Труба гашения и секция газоочистки составляют зону охлаждения в способе по WO96/20933. Затем поток газа из секции газоочистки пропускают в зону абсорбции, где он контактирует с водным потоком аммиака из секции очистки меламина и жидким аммиаком, в процессе чего получают раствор концентрированного водного раствора аммиака и диоксида углерода (раствор карбамата) и пары аммиака, по существу, свободные от воды и диоксида углерода. В WO-96/20933 такие пары аммиака конденсируют и частично возвращают в зону абсорбции, а оставшуюся часть после выпаривания используют в качестве сжижающего газа для реактора. Водный раствор из секции газоочистки пропускают в трубу гашения и используют там в качестве хладагента. Концентрированный водный раствор карбамата из зоны абсорбции, который, как описано в WO-96/20933, содержит 20-35 мас.% воды, 005129 2 например, направляют в установку производства мочевины. Так, в WO-96/20933 газовую смесь, выходящую из реактора, охлаждают маточным раствором от очистки меламина, этот маточный раствор пропускают в трубу гашения через секцию газоочистки. В WO-96/20933 указано, что содержание воды в растворе карбамата из зоны абсорбции является таким низким, например 20-35%, что стадия концентрации, на которой воду удаляют из раствора карбамата, не является необходимой перед тем, как карбаматный раствор подают в установку производства мочевины. Однако проведенные заявителем эксперименты в соответствии со способом, описанным в WO-96/20933, показывают, что удаление воды из раствора карбамата выгодно, если целью является осуществление работы установки по производству меламина и установки по производству мочевины в комбинации и наиболее экономичным путем. В установке по производству меламина,среди прочего, используют воду как компонент охлаждающей жидкости. В конечном счете, когда раствор карбамата из зоны абсорбции подают, например, в установку производства мочевины, добавление воды уже прекращается. Проведенные заявителем эксперименты и расчеты показывают, что в способе по WO96/20933 количество воды в потоке карбамата,подаваемом в установку производства мочевины,составляет около 2,5 т воды на тонну меламина. В оптимально экономичном процессе, таком как способ Stamicarbon, описанный в Nitrogen No. 139,сентябрь/октябрь 1982 г., стр. 32-39, в котором избыток воды удаляют на стадии концентрации,количество воды в растворе карбамата, подаваемом в установку производства мочевины, составляет примерно 0,5-1,0 т воды на тонну меламина. В способе Stamicarbon газовую смесь,выходящую из реактора получения меламина,охлаждают при помощи охлаждающей жидкости в колоннах гашения. Смесь пара, жидкости и, возможно, твердого вещества разделяют в колоннах гашения на фазу пара и фазу жидкости. Фазу пара пропускают в зону абсорбции, а фазу жидкости - для извлечения меламина. Указанные выше тонны воды на тонну меламина можно преобразовать в концентрацию воды в растворе карбамата из зоны абсорбции,если определить отношение NH3/CO2 выходящего карбаматного раствора. Если установка в соответствии с WO-96/20933 работает в оптимально экономичном режиме, это отношение является минимальным, например 1,3 кг NH3 на кг СО 2. Это означает, что концентрация воды в растворе карбамата из зоны абсорбции в способе по WO-96/20933 составляет 45-50 маc.%. В вышеуказанном способе Stamicarbon она составляет 20-25 маc.%. Для подачи такого, содержащего 45-50 маc.% воды, потока карбамата в установку производ 3 ства мочевины экономически выгодна дальнейшая концентрация карбаматного раствора путем удаления из него воды. Недостатком является то, что это влечет дополнительные капиталовложения, и то, что способ еще более дорожает из-за необходимости использования большего количества пара, охлаждающей воды и электричества. Было обнаружено, что этот недостаток можно преодолеть путем возврата определенного количества концентрированного водного раствора карбамата из зоны абсорбции в зону охлаждения. В частности, определенное количество концентрированного водного раствора карбамата из нижней части зоны абсорбции возвращают в зону охлаждения. В WO-96/20933 такая зона охлаждения состоит из трубы гашения и секции газоочистки; в способе Stamicarbon такая зона охлаждения состоит из колонн гашения. В обоих способах оставшееся количество концентрированного водного раствора карбамата из зоны абсорбции подают, например, в установку производства мочевины, предпочтительно в секцию высокого давления установки производства мочевины, без какой-либо дополнительной обработки. В способе осуществления настоящего изобретения поток газа, выходящий из колонн гашения или секции газоочистки, охлаждают в холодильнике перед зоной абсорбции. В этом способе поток газа охлаждают на, по меньшей мере, 5 С, предпочтительно, по меньшей мере,10 С, и в частности, по меньшей мере, 15 С. Разбавленный раствор карбамата, входящий из холодильника, перед зоной абсорбции пропускают в зону охлаждения. В этой зоне из холодильника выходит газ, обогащенный аммиаком и диоксидом углерода, который пропускают в зону абсорбции. В зоне абсорбции затем выделяется концентрированный водный раствор карбамата, который содержит меньше воды и который частично возвращают в зону охлаждения. Охлаждающая жидкость предпочтительно включает жидкий раствор карбамата, состоящий из части концентрированного водного раствора карбамата из зоны абсорбции, в который можно добавлять маточный раствор от очистки меламина (концевая секция с обратной стороны), и аммиак, диоксид углерода и воду, конденсированные в зоне охлаждения. 20-40 маc.% газа, направляющегося в зону абсорбции, возвращают в конденсированной форме в зону охлаждения. В конкретном случае,когда возвращают продукт из нижней части зоны абсорбции, это означает, что 30-70 маc.% концентрированного раствора карбамата из зоны абсорбции используют для охлаждения потока газа, выходящего из реактора, и предпочтительно 35-65 маc.%. Остальное количество направляют, например, в установку производства мочевины, но его также можно использовать 4 для других целей, например для производства удобрения или аммиака. Было обнаружено, что в способе по изобретению содержание воды в концентрированном растворе карбамата, выходящем из зоны абсорбции, в конечном счете, составляет 20-35 маc.%. Эти цифры действительно показывают концентрацию карбаматного раствора, который возвращают в установку производства мочевины, пригодного для непосредственной переработки. Это означает, что стадия концентрации является излишней. Кроме того, было обнаружено, что способ по изобретению является особенно подходящим для так называемых газофазных установок для производства меламина, работающих при давлении 0,6-2,5 МПа, более конкретно при давлении от 0,7 до 2,2 МПа. Способ по настоящему изобретению является особенно подходящим для модификации существующих способов получения меламина,например описанного в WO-96/20933 и способаStamicarbon, описанного в вышеуказанной публикации Nitrogen. Изобретение иллюстрируется следующими примерами. Примеры 1-3. Меламин получают в цилиндрическом псевдоожиженном слое с внутренним диаметром 1 м и высотой 15 м. Катализатор флюидизируют путем введения аммиака через газораспределительный диск и нагревают при помощи трубок теплообменника в реакторе, через который протекает расплавленная соль. Жидкую мочевину разбрызгивают в реактор при помощи двухфазного распылителя, с использованием аммиака в качестве распыляющего газа. Реактор работает при 390 С и общем давлении 0,7 МПа(пример 1), 1,7 МПа (пример 2) и 2,0 МПа (пример 3). Мочевину дозируют со скоростью 1,4 т/ч при подаче 0,7 т аммиака в час через двухфазные распылители. Аммиак подают через диск флюидизации со скоростью 0,7 т/ч. Конверсия не содержащей воду мочевины в меламин относительно равновесия является выше 98%. Поток газа из реактора содержит NH3, CO2, пары меламина и следовые количества побочных продуктов, и его охлаждают в зоне охлаждения при помощи охлаждающей жидкости. Часть концентрированного водного раствора карбамата из зоны абсорбции возвращают в зону охлаждения. Остальное количество концентрированного раствора карбамата подают в смежную установку производства мочевины. Количество карбамата из зоны абсорбции, которое возвращают в зону охлаждения, и количество воды в потоке карбамата из зоны абсорбции указано ниже в таблице. Сравнительный пример А. Меламин получают аналогично примерам 1-3, за исключением того, что никакое количество карбамата из зоны абсорбции не возвращается в зону охлаждения. Поток карбамата, вы 5 ходящий из зоны абсорбции, поэтому является слишком разбавленным для подачи его в установку производства мочевины без промежуточной стадии. См. таблицу. Пример Давление, МПа Количество карбамата из зоны абсорбции, возвращаемое в зону охлаждения, мас.% Содержание воды в карбамате из зоны абсорбции, мас.% Количество выходящей воды в кг на кг меламина ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ получения меламина из мочевины при повышенной температуре и в присутствии катализатора, где получают поток газообразного продукта, который контактирует с охлаждающей жидкостью в зоне охлаждения, отличающийся тем, что часть концентрированного водного раствора карбамата из зоны абсорбции возвращают в зону охлаждения. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что поток газообразного продукта, выходящего из 6 реактора, охлаждают при помощи части раствора карбамата из зоны абсорбции, к которому можно добавлять маточный раствор от очистки меламина и аммиак, диоксид углерода и воду,конденсированные в зоне охлаждения. 3. Способ по пп.1-2, отличающийся тем,что 30-70 маc.% концентрированного водноаммониевого потока карбамата из нижней части зоны абсорбции используют для охлаждения потока газа, выходящего из реактора. 4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что поток газа, выходящий из колонн гашения или секции газоочистки, охлаждают в холодильнике перед зоной абсорбции. 5. Способ по пп.1-4, отличающийся тем,что давление газа, выходящего из реактора, составляет от 0,6 до 2,5 МПа. 6. Способ по п.5, отличающийся тем, что давление газа, выходящего из реактора, составляет от 0,7 до 2,2 МПа. 7. Способ модификации существующих установок производства меламина путем применения способа по любому из пп.1-6.