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 МПа 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 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 маc.% воды,например, направляют в установку производст 005130 2 ва 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 выходящей воды составляет около 2,5 т воды на тонну меламина. В оптимально экономичном процессе, таком как способ Stamicarbon, описанном в Nitrogen No. 139,сентябрь/октябрь 1982 г., стр. 32-39, количество выходящей воды составляет примерно 0,5-1,0 т воды на тонну 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 СO2. 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 производства мочевины экономически выгодна дальнейшая концентрация карбаматного раствора путем удаления из него воды. Недостатком в этом случае является то, что это влечет дополнительные капиталовложения, и то, что способ еще более дорожает из-за необходимости использования большего количества пара,охлаждающей жидкости и электричества. Было обнаружено, что этот недостаток можно преодолеть путем снижения температуры в секции газоочистки с применением дополнительной стадии охлаждения. При этом получают раствор карбамата из зоны абсорбции с 3 более низким содержанием воды по сравнению с содержанием воды в растворе карбамата из зоны абсорбции, как описано в WO-96/20933. Охлаждающая жидкость, применяемая в зоне охлаждения, предпочтительно состоит из водного раствора карбамата, состоящего из маточного раствора от очистки меламина (концевая секция с обратной стороны), к которому можно добавить аммиак, диоксид углерода и воду, конденсированную в зоне охлаждения. Охлаждение в секции газоочистки снижает концентрацию воды в охлаждающей жидкости. В результате такого уменьшения содержания воды в охлаждающей жидкости получают более концентрированный раствор карбамата в зоне абсорбции, такой раствор можно использовать в установке производства мочевины без необходимости в дополнительной стадии концентрации. Также было обнаружено, что в способе по настоящему изобретению содержание воды в концентрированном растворе карбамата из абсорбционной зоны, в конечном счете, составляет 20-35 маc.%. В первом варианте воплощения изобретения температуру в секции газоочистки снижают путем пропускания жидкости из секции газоочистки в теплообменник, охлаждения жидкости в теплообменнике при помощи охлаждающей жидкости, например охлаждающей воды, и затем возвращения охлажденной жидкости в зону охлаждения. Также можно охлаждать как поток жидкости, выходящий из секции газоочистки, так и поток газа и возвращать часть фазы конденсированной газовой фазы в зону охлаждения. В этом случае, также получают из зоны абсорбции концентрированный водный раствор карбамата с низким содержанием воды. Получаемый в данном способе разбавленный поток карбамата из холодильника, установленного перед зоной абсорбции, затем необязательно используют в качестве охлаждающей жидкости в зоне охлаждения. Во втором способе воплощения изобретения часть тепла выпускают при охлаждении маточного раствора от очистки меламина перед тем, как маточный раствор пропускают в секцию газоочистки. Дальнейшее снижение температуры достигается путем осуществления первого варианта изобретения. Жидкость из секции газоочистки охлаждают, в результате чего температура в секции газоочистки снижается, по меньшей мере, на 5 С, в частности, по меньшей мере, на 10 С. Это приводит к снижению температуры в секции газоочистки до 100-150 С. Снижение температуры в секции газоочистки можно осуществлять путем понижения температуры маточного раствора от очистки меламина перед его возвращением в зону охлаждения. Это также приводит к тому, что после стадии абсорбции получают концентрированный водный раствор карбамата,который можно непосредственно подавать в установку производства мочевины. 4 Кроме того, было обнаружено, что способ по изобретению является особенно подходящим для установок, известных как газофазные установки для производства меламина, работающих при давлении 0,6-2,5 МПа, более конкретно при давлении от 0,7 до 2,2 МПа. Настоящее изобретение также может быть применимо для модификации существующих установок производства меламина. 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 NН 3, СO2, пары меламина и следовые количества побочных продуктов, и его охлаждают в трубе гашения при помощи охлаждающей жидкости. Содержание воды в охлаждающей жидкости снижают путем охлаждения разбавленного раствора карбамата из секции газоочистки. В данном способе температуру в секции газоочистки снижают до температуры, указанной ниже в таблице. Такое охлаждение осуществляют в теплообменнике при помощи охлаждающей воды, после чего охлажденную жидкость возвращают в секцию газоочистки. Поток карбамата, выходящий из зоны абсорбции, непосредственно подают в смежную установку производства мочевины. Концентрация воды в этом потоке карбамата указана в таблице. Сравнительный пример А. Меламин получают аналогично примерам 1-3, за исключением того, что не снижают температуру в секции газоочистки. Поток карбамата, выходящий из зоны абсорбции, поэтому является слишком разбавленным для подачи его в установку производства мочевины без промежуточной стадии. См. таблицу. Пример 1 2 3 Давление, МПа 0,7 1,7 2,0 Температура в секции газоочистки,110 130 135 С Содержание воды в карбамате 29 26 25 из зоны абсорбции, мас.% Количество выводимой воды 0,95 0,77 0,74 в кг на кг меламина ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ получения меламина из мочевины при повышенной температуре и в присутствии катализатора, в котором получают поток газообразного продукта, который контактирует с охлаждающей жидкостью в зоне охлаждения,включающей трубу гашения и секцию газоочистки, после чего газовый поток, выходящий из зоны охлаждения, проходит в зону абсорбции,отличающийся тем, что температуру в секции газоочистки снижают путем применения дополнительной стадии охлаждения. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что температуру в секции газоочистки снижают путем пропускания жидкости из секции газоочистки в теплообменник, охлаждения жидкости в теплообменнике при помощи охлаждающей 6 жидкости и затем возврата охлажденной жидкости в зону охлаждения. 3. Способ по пп.1-2, отличающийся тем,что температуру в секции газоочистки снижают по меньшей мере на 5 С. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что температуру в секции газоочистки снижают по меньшей мере на 10 С. 5. Способ по любому из 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 по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что его осуществляют в модифицированных существующих установках производства меламина.