Способ непрерывного получения меламина

Авторы патента:

ШТЕДЕН Кристоф (DE)

ЭРИНГ Георг (DE)

КАСТИЛЛОВЕЛЬТЕР Франк (DE)

ВАЛЬТЕР Доминик (DE)

МЮЛЛЕР-ХАСКИ Мартин (DE)

C07D251/60 - из мочевины или диоксида углерода и аммиака

Владельцы патента RU 2552618:

ЛУРГИ ГМБХ (DE)

Настоящее изобретение относится к способу непрерывного получения меламина, где используемый в качестве исходного материала жидкий карбамид превращают в реакторе с псевдоожиженным слоем в присутствии катализатора при подводе тепла и добавлении аммиака в технологический газ, состоящий, главным образом, из меламина, аммиака, диоксида углерода, изоциановой кислоты в качестве промежуточного продукта и побочных продуктов, который после выделения из него побочных продуктов и меламина направляют в скруббер, в котором его промывают жидким карбамидом и освобождают от изоциановой кислоты, и часть выходящего из скруббера технологического газа используют в реакторе с псевдоожиженным слоем в качестве турбулизующего газа, часть используют в кристаллизаторе в качестве охлаждающего газа и часть выводят из контура циркуляции технологического газа, где по направлению потока перед скруббером от технологического газового потока отводят частичный поток, который пропускают мимо скруббера, и по направлению потока перед реактором с псевдоожиженным слоем катализатора вводят в предназначенный для турбулизации технологический газовый поток, обработанный в скруббере. Технический результат: оптимизация способа в отношении возможности установления такой температуры газа на входе в компрессор или нагнетатель реактора с псевдоожиженным слоем, которая позволяла бы избегать как образования отложений карбамида, так и чрезмерного температурного воздействия на питающий элемент. 3 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к способу непрерывного получения меламина, причем используемый в качестве исходного материала жидкий карбамид превращают в реакторе с псевдоожиженным слоем катализатора при подводе тепла и добавлении аммиака в технологический газ, состоящий главным образом из меламина, аммиака, диоксида углерода, изоциановой кислоты в качестве промежуточного продукта и побочных продуктов, который после выделения из него побочных продуктов и меламина направляют в скруббер, в котором его промывают жидким карбамидом и освобождают от изоциановой кислоты, и причем часть выходящего из скруббера технологического газа используют в указанном выше реакторе в качестве турбулизующего газа, часть используют в кристаллизаторе в качестве охлаждающего газа и часть выводят из контура циркуляции технологического газа.

Способы непрерывного получения меламина из карбамида известны. Их примером является так называемый способ низкого давления фирмы BASF, описанный в электронной версии Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6-е издание, раздел 4.1.1, 1998.

Способ согласно уровню техники реализуют при высоких температурах в газовой фазе. При этом исходный материал (жидкий карбамид) вводят в реактор с псевдоожиженным слоем катализатора, турбулизацию которого осуществляют смесью технологических газов (аммиака и диоксида углерода), испаряют при температурах от 390 до 410°С и в присутствии алюминиевого катализатора через промежуточный продукт (изоциановую кислоту) превращают в меламин, причем в качестве других продуктов реакции образуются аммиак и диоксид углерода, а в качестве побочных продуктов Мелем и Мелам. После выхода из реактора с псевдоожиженным слоем реакционную газовую смесь сначала охлаждают до температуры около 340°С в газоохладителе, чтобы выкристаллизовать побочные продукты Мелем и Мелам, которые совместно с уносимыми из реактора частицами катализатора выделяют из газового потока посредством последовательно присоединенного газового фильтра. Затем газ поступает в кристаллизатор, в котором его охлаждают до температуры от 190 до 220°С с целью выкристаллизовывания меламина. Смесь, состоящую из остаточных газообразных компонентов, аммиака, диоксида углерода, изоциановой кислоты и выкристаллизованного порошкообразного меламина, из кристаллизатора направляют в сепаратор, в котором меламин отделяют от газа и выгружают в качестве целевого продукта. Газообразные компоненты посредством нагнетателя направляют из сепаратора в скруббер, в котором газ промывают жидким карбамидом, вымывая содержащуюся в нем изоциановую кислоту и прочие побочные продукты протекающих в реакторе с псевдоожиженным слоем реакций, которые переходят в жидкий карбамид, а следовательно, остаются в процессе. Из контура циркуляции карбамида в скруббере отбирают частичный поток, который смешивают с аммиаком и в качестве исходного материла для получения меламина направляют в реактор с псевдоожиженным слоем. Часть газовой смеси аммиака с диоксидом углерода, освобожденной в скруббере от остатков изоциановой кислоты, используют в реакторе с псевдоожиженным слоем в качестве турбулизующего газа, в то время как другую ее часть направляют в кристаллизатор в качестве охлаждающего газа для выкристаллизовывания меламина.

В скруббере технологический газ охлаждают до температуры от 135 до 143°С, поскольку пониженная температура, по возможности ненамного превышающая температуру плавления карбамида, которой соответствует интервал от 130 до 135°С, способствует максимальному превращению изоциановой кислоты в карбамид. Кроме того, возможно более низкая температура предпочтительна для использования указанной газовой смеси в качестве охлаждающего газа в кристаллизаторе.

Характерная особенность описанного выше способа низкого давления фирмы BASF состоит в том, что общее количество технологического газа после выделения меламина превышает количество газа, поступающего в орошаемый жидким карбамидом скруббер, причем остатки газообразных и твердых реакционных и побочных продуктов переходят в карбамид, и поскольку их вместе с карбамидом подают в реактор с псевдоожиженным слоем, они остаются в контуре циркуляции, не выводятся из процесса вместе с избыточным газом и пропадают. Большая часть остаточных количеств реакционных и побочных продуктов превращается в скруббере в карбамид, благодаря чему избегают повторного пропускания этих продуктов через горячий реактор с псевдоожиженным слоем, сопровождаемого образованием химических соединений, которые могли бы привести к загрязнению меламина.

Недостаток указанной обработки всего технологического газа в скруббере состоит в том, что к элементу, питающему реактор с псевдоожиженным слоем, поступает также насыщенный карбамидом технологический газ, в связи с чем на входе в указанный элемент постоянно образуются нарушающие процесс отложения карбамида.

В соответствии с другим способом получения меламина, предложенным в патенте КНР CN 1188761 A (Jiang Dazhou и другие), нежелательного образования отложений карбамида избегают, пропуская весь технологический газ, используемый в качестве турбулизующего газа, мимо орошаемого карбамидом скруббера. При этом весь выходящий из скруббера технологический газ пропускают в качестве охлаждающего газа через кристаллизатор меламина, где он нагревается до определенной температуры и поступает к элементу, питающему реактор с псевдоожиженным слоем.

Недостаток данного способа состоит в том, что температура технологического газа неизбежно соответствует преобладающей в кристаллизаторе температуре газа и не может быть установлена вне зависимости от этого условия до температуры, наиболее подходящей для работы компрессора, соответственно нагнетателя.

Ограничение верхней предельной температура газа в принципе является чрезвычайно важным фактором, влияющим на производственные издержки и эксплуатационную надежность компрессора или нагнетателя. Температура газа не должна превышать около 200°С, поскольку при более высоких температурах резко повышаются требования, предъявляемые к конструктивному исполнению питающего элемента, а следовательно, возрастают соответствующие затраты.

С учетом вышеизложенного в основу настоящего изобретения была положена задача оптимизировать способ в отношении возможности установления такой температуры газа на входе в компрессор или нагнетатель реактора с псевдоожиженным слоем, которая позволяла бы избегать как образования отложений карбамида, так и чрезмерного температурного воздействия на питающий элемент.

Указанная задача согласно изобретению решается благодаря тому, что перед скруббером отводят часть подаваемого в скруббер технологического газового потока, пропускают ее мимо скруббера и перед реактором с псевдоожиженным слоем вводят в используемый для турбулизации обработанный в скруббере технологический газовый поток. Преимущество предлагаемого в изобретении способа состоит в том, что путем регулирования соотношения между газовыми потоками можно устанавливать определенную температуру газа, а также избегать образования отложений карбамида на входе в питающий элемент и воздействия на последний чрезмерно высоких температур.

Другое преимущество настоящего изобретения по сравнению со способом низкого давления фирмы BASF состоит в том, что пропускаемый мимо скруббера технологический газ не поглощает ненужное тепло, которое подлежит возвращению в реактор. Содержащуюся в указанном частичном потоке изоциановую кислоту не превращают в скруббере в карбамид, а напротив, она может быть превращена в меламин непосредственно в реакторе с псевдоожиженным слоем катализатора. Другое преимущество изобретения состоит в том, что поскольку в орошаемый карбамидом скруббер поступает меньшее количество технологического газа, он может обладать меньшими размерами, а следовательно более экономичной конструкцией.

Предпочтительный вариант осуществления изобретения отличается тем, что в трубопроводе для пропускаемого мимо скруббера частичного потока смонтирован предназначенный для охлаждения этого потока косвенный теплообменник. Охлаждение указанного потока позволяет повысить долю турбулизующего газа по сравнению с долей обрабатываемого в скруббере газа без изменения температуры газовой смеси. Благодаря этому можно осуществлять точную настройку газовой смеси с целью оптимизации процесса в отношении энергопотребления, выхода целевого продукта, степени его чистоты и образования отложений в аппаратах.

Другой предпочтительный вариант осуществления предлагаемого в изобретении способа отличается тем, что в трубопровод для частичного потока подают аммиак. Подачу аммиака осуществляют в качестве альтернативы или в дополнение к использованию теплообменника и служит одной и той же цели. В соответствии с этим может быть сокращена подача аммиака (непосредственная или совместно с карбамидом) в реактор с псевдоожиженным слоем.

Другой предпочтительный вариант осуществления предлагаемого в изобретении способа отличается тем, что для обеспечения эффективного смешивания обработанного в скруббере газа и пропускаемого мимо скруббера газа в трубопроводе перед элементом, питающим реактор турбулизующим газом, смонтирован статический смеситель.

Ниже предлагаемый в изобретении способ поясняется на примере его осуществления со ссылкой на прилагаемый к описанию чертеж (фиг.1) и таблицу с приведенными в ней параметрами массовых потоков.

Позиции на фиг.1:

18 скруббер,

19 газоотделитель,

20 насос,

21 охладитель,

22 компрессор или нагнетатель,

23 нагреватель,

24 реактор с псевдоожиженным слоем и нагревателем,

25 охладитель,

26 сепаратор,

27 кристаллизатор,

28 сепаратор,

29 компрессор или нагнетатель,

30 охладитель.

Жидкий карбамид, используемый в качестве исходного материала для получения меламина, подают в газоотделитель (19), откуда его посредством насоса (20) направляют в качестве промывочной жидкости в контур циркуляции скруббера (18) через охладитель (21). Остаточные количества изоциановой кислоты, содержащейся в технологическом газовом потоке (15), в результате протекающей в скруббере (18) экзотермической химической реакции превращаются в карбамид. Выделяющуюся при этом теплоту реакции отводят из контура циркуляции карбамида посредством охладителя (21). Из контура циркуляции карбамида в скруббере отбирают поток (2), который смешивают с потоком (3) аммиака и подают в реактор (24) с псевдоожиженным слоем. Из обработанного в скруббере (18) технологического газового потока (4) и пропускаемого мимо скруббера технологического газового потока (16) образуется технологический газовый поток (5), поступающий к компрессору или нагнетателю (22). При этом соотношение между материальными потоками (4) и (16) устанавливают таким образом, чтобы температура подаваемого к компрессору или нагнетателю (22) технологического газового потока (5) составляла 200°С. При соблюдении указанной температуры отсутствует опасность образования отложений карбамида или тепловой перегрузки питающего элемента. Технологический газовый поток (16) можно охлаждать в охладителе (30) и/или путем подачи потока (3) холодного газообразного или жидкого аммиака таким образом, чтобы долю потока (16) в смеси с потоком (4) можно было повышать по сравнению с долей последнего без изменения температуры газовой смеси.

Технологический газ (5) в качестве турбулизующего газа через нагреватель (23) подают в реактор (24) с псевдоожиженным слоем. В реакторе в присутствии катализатора протекает эндотермический химический процесс превращения карбамида через изоциановую кислоту (промежуточный продукт) в газообразный меламин и побочные продукты (главным образом Мелем и Мелам). Реактор (24) снабжен нагревателем, обеспечивающим подвод необходимой для протекания реакции теплоты. Выходящий из реактора (24) поток (7) технологического газа, содержащий продукты реакции, охлаждают в охладителе (25) настолько, чтобы из него выкристаллизовались побочные продукты, которые могут быть отделены в последовательно подключенном сепараторе (26) совместно с уносимыми из реактора частицами катализатора. Затем содержащий меламин технологический газ направляют в кристаллизатор (27), в котором его смешивают с поступающим из скруббера (18) технологическим газом и охлаждают. При этом происходит выкристаллизовывание меламина, который выделяют из технологического газа в последовательно подключенном сепараторе (28) и который образует выходящий из сепаратора (28) поток (13) целевого продукта. Технологический газ, выходящий из сепаратора (28) в виде материального потока (14), посредством компрессора или нагнетателя (29) возвращают в начало процесса с целью обработки в скруббере (18) в качестве материального потока (15) и пропускания мимо скруббера (18) в качестве материального потока (16). Благодаря осуществлению указанной выше циркуляции технологического газа имеется его избыток, в связи с чем часть технологического газа подлежит выведению из контура его циркуляции в виде материального потока (17).

ТАБЛИЦА
Параметры материальных потоков**)
Номер материального потока		1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17
Карбамид	x	x
Аммиак			x
Технологический газ (аммиак + диоксид углерода)					x	x	x	x	x		x	x	x		x	x	x	X
Меламин								x	x		x		x	x
Побочный продукт + остатки катализатора								x	x	x
Расход	т/ч	10	11	0,2	16	31,1	31,1	37	37	0,04	37	105	142	3,2	139	123,7	15,1	7,0
Температура	°С	138	138	150	138	200	390	340	340	340	138	210	210	231	231	231	231	138
Агрегатное состояние	*)	ж	ж	г	г	г	г	г	г, т	т	г	г	г, т	т	г	г	г	г
Примечения:
^*) ж - жидкое состояние,
Г - газообразное состояние,
Т - твердое состояние
^**) Примеры осуществления способа без использования охладителя (30) и без введения аммиака (3) в частичный поток (16)

1. Способ непрерывного получения меламина, причем используемый в качестве исходного материала жидкий карбамид превращают в реакторе (24) с псевдоожиженным слоем в присутствии катализатора при подводе тепла и добавлении аммиака в технологический газ, состоящий, главным образом, из меламина, аммиака, диоксида углерода, изоциановой кислоты в качестве промежуточного продукта и побочных продуктов, который после выделения из него побочных продуктов и меламина направляют в скруббер (18), в котором его промывают жидким карбамидом и освобождают от изоциановой кислоты, и причем часть выходящего из скруббера (18) технологического газа используют в реакторе с псевдоожиженным слоем (24) в качестве турбулизующего газа (4), часть используют в кристаллизаторе (27) в качестве охлаждающего газа и часть выводят из контура циркуляции технологического газа в качестве потока (17), отличающийся тем, что по направлению потока перед скруббером (18) от технологического газового потока (14) отводят частичный поток (16), который пропускают мимо скруббера (18), и по направлению потока перед реактором (24) с псевдоожиженным слоем катализатора вводят в предназначенный для турбулизации технологический газовый поток (4), обработанный в скруббере (18).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в трубопроводе для частичного потока (16) с целью охлаждения последнего смонтирован косвенный теплообменник (30).

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в трубопровод для частичного потока (16) вводят аммиак (3).

4. Способ по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что по направлению потока перед питающим элементом (22) в трубопроводе (5) смонтирован статический смеситель.

Описывается способ конверсии мочевины в меламин в жидкой фазе под высоким давлением, при осуществлении которого расплавленную мочевину подают в жидкий расплав меламина в первой зоне (S1) реакции, где непрерывно обеспечивают механическое перемешивание расплава меламина и подвод (Q1) тепла для поддержания эндотермической реакции, а затем жидкость проводят во вторую зону (S2) реакции, в которой поддерживается более низкая, на 10-90оС, температура и обеспечивается дальнейшее перемешивание.

Способ получения меламина // 2535350

Описывается способ получения меламина при помощи разложения мочевины с применением катализатора, содержащего 15-40 мас.% цеолита, который имеет низкое содержание никеля и ванадия, 50-85 мас.% матрицы, содержащей диоксид кремния, оксид алюминия, кремний-алюминий-оксиды и/или глинистые минералы, и 0-10 мас.% неорганических оксидов, при этом общее содержание никеля и ванадия в катализаторе составляет меньше чем 500 м.д., а средний размер частиц d50 катализатора находится в области меньше 300 мкм.

Способ получения меламина высокой степени чистоты из мочевины // 2515885

Описывается способ получения меламина высокой степени чистоты за счёт быстрого охлаждения расплава меламина, очищенного от отходящих газов синтеза меламина и содержащего в качестве примесей аммелин, аммелид и поликонденсаты, с использованием содержащего аммиак водного раствора в условиях, обеспечивающих превращение большей части поликонденсатов в меламин, с получением раствора меламина, извлечение меламина из полученного раствора путем кристаллизации с последующей обработкой маточного раствора кристаллизации в условиях, обеспечивающих превращение по меньшей мере части содержащегося в нем аммелина в аммелид и меламин, и некаталитическая установка высокого давления для получения меламина высокой степени чистоты вышеуказанным способом.

Способ охлаждения расплава меламина // 2495875

Изобретение относится к способу охлаждения расплава меламина с применением воды и водных растворов, который может быть использован в промышленном производстве меламина.

Способ получения меламина и способ удаления растворенных газов из водного раствора неочищенного меламина // 2417992

Изобретение относится к технологии получения меламина в целом путем превращения карбамида в меламин некаталитическим способом при высоком давлении и к одной из стадий выделения меламина с использованием водных растворов, а именно к стадии удаления растворенных газов из водного раствора неочищенного меламина, и может быть использовано в промышленном производстве меламина.

Интегрированный способ получения мочевины/меламина и соответствующая установка // 2386621

Способ обработки триазинсодержащих вод в производстве меламина // 2382035

Способ производства чистого меламина // 2367656

Изобретение относится к способу производства чистого меламина путем получения расплава меламина в процессе с высоким давлением, из которого удалены отходящие газы.

Способ и установка для совместного получения мочевины и меламина // 2344125

Изобретение относится к способу совместного получения мочевины и меламина, заключающемуся в том, что мочевину получают на установке для получения мочевины, выполненной по типу так называемого CO 2- или аммиачного десорбера и включающей секцию высокого давления для синтеза мочевины, содержащей по меньшей мере один реактор синтеза мочевины, десорбер и карбаматный конденсатор, соединенные друг с другом с формированием по существу изобарического замкнутого контура, и секцию выделения мочевины из водного раствора карбамата, а меламин получают на установке для получения меламина, содержащей секцию синтеза меламина, а образующиеся в качестве побочных продуктов при синтезе меламина отходящие газы отбирают из установки для получения меламина при давлении между 2 и 30 бар и возвращают в секцию высокого давления для синтеза мочевины.

Способ и устройство для производства меламина в однофазном трубчатом реакторе // 2339626

Изобретение относится к способу и устройству для производства меламина путем термической конверсии мочевины и может быть использовано в химической промышленности.

Способ получения высокочистого меламина с низким расходом энергии посредством пиролиза мочевины и оборудование для осуществления этого способа // 2552650

Изобретение относится к способу получения высокочистого меламина с низким расходом энергии посредством пиролиза мочевины, включающему следующие рабочие стадии: а) разделение двухфазного жидкостно-газового продукта, выходящего из реакции пиролиза мочевины, на жидкий поток неочищенного меламина и первый поток безводного отходящего газа, содержащего NH3, CO2 и пары меламина; б) приведение указанного выше жидкого потока неочищенного меламина в контакт с потоком газообразного безводного NH3 и образование жидкого потока неочищенного меламина, обедненного CO2, и второго потока безводного отходящего газа, содержащего NH3, CO2 и пары меламина; в) приведение указанных первого и второго потоков безводного отходящего газа в контакт с по меньшей мере одним водным промывочным потоком и образование водного потока, содержащего меламин, NH3, CO2, и потока влажного отходящего газа, содержащего NH3, CO2 и пары воды; г) удаление из указанного водного потока, содержащего меламин, NH3, CO2, по меньшей мере части содержащегося в нем CO2 и образование потока, содержащего удаленный CO2, и водного потока, содержащего меламин и обедненного CO2; д) извлечение меламина, содержащегося в указанном жидком потоке неочищенного меламина, обедненном CO2, и меламина, содержащегося в указанном водном потоке, содержащим меламин и обедненном CO2, посредством кристаллизации путем охлаждения с образованием потока кристаллизованного меламина и потока маточного раствора. Настоящее изобретение также относится к оборудованию для осуществления указанного способа. 2 н. и 13 з. п. ф-лы, 3 ил., 1 пр.

Рециркуляция воды в производственном процессе получения меламина // 2553982

Настоящее изобретение относится к способу рециркуляции воды в производственном процессе получения меламина, включающему мокрый способ, включающий водную обработку расплава меламина из процесса синтеза меламина водным раствором щелочи, при этом обработка водой включает гашение расплава меламина, полученного в процессе синтеза меламина после отделения газа с раствором NaOH или KOH, и кристаллизацию с получением твердого меламина и триазинсодержащего щелочного маточного раствора, процесс термообработки сточных вод, включающий термическую обработку указанного триазинсодержащего щелочного маточного раствора, причем термическую обработку проводят при температуре от 200 до 260°С и при давлении от 30 до 100 бар, и процесс рециркуляции, где, по крайней мере, часть термически обработанного щелочного маточного раствора рециркулируют в мокрый способ. Техническим результатом является разработка способа рециркуляции воды, позволяющего снизить расход свежей воды и/или щелочного раствора. 13 з.п. ф-лы, 9 ил., 5 пр.

Применение мочевины, содержащей формальдегид, в способе получения меламина пиролизом мочевины и родственный способ получения меламина // 2576399

Изобретение относится к применению мочевины, содержащей формальдегид, в способе получения меламина пиролизом мочевины, а также к способу получения меламина пиролизом мочевины, содержащей формальдегид. Технический результат: применение мочевины, содержащей формальдегид, в качестве исходного материала в способе получения меламина позволяет получить меламин, из которого изготавливают конечные продукты, обладающие повышенной белизной и/или яркостью, большим сопротивлением старению; при этом указанные характеристики могут быть получены при меньшем потреблении красителей и/или других добавок, таких как, например, диоксид титана TiO2. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 пр.