BR112016018885B1

BR112016018885B1 - Reator para a síntese de melamina a partir de ureia, usina para converter ureia em melamina e processo para a síntese de alta pressão de melamina de ureia

Info

Publication number: BR112016018885B1
Application number: BR112016018885-3A
Authority: BR
Inventors: Enrico Rizzi
Original assignee: Casale Sa
Priority date: 2014-02-18
Filing date: 2015-01-30
Publication date: 2021-09-08
Also published as: EP3107650A1; US9938247B2; BR112016018885A2; CN106061597A; EP3107650B1; WO2015124409A1; RU2664069C2; MY179150A; RU2016136994A3; EP2907567A1; US20170166536A1; CN106061597B; SA516371676B1; RU2016136994A

Abstract

reator combinado para síntese de alta pressão de melamina. trata-se de um reator e um processo associado para a síntese de alta pressão de melamina de ureia que compreende uma etapa primária de conversão da ureia em melamina bruta no interior de uma primeira câmara delimitada por um invólucro no interior de um corpo de reator e uma etapa secundária de destilação da dita fusão de melamina bruta no interior de uma segunda câmara de reação, que é coaxial em relação à dita primeira câmara e situada no exterior da mesma, no interior do mesmo corpo de reator.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A invenção refere-se à síntese de melamina a partir de ureia. A invenção se refere, em particular, a um reator e a um processo relacionado para a síntese de alta pressão de melamina.

TÉCNICA ANTERIOR

[0002] Os processos para a síntese de melamina a partir de ureia são comumente classificados como processos catalíticos de baixa pressão, geralmente abaixo de 1 MPa, e processos não catalíticos de alta pressão, tipicamente acima de 7 MPa. Esses processos são bem conhecidos na literatura (consulte, por exemplo, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6aed., vol. 21, página 205).

[0003] Um dos processos de síntese de alta pressão conhecidos, conforme descrito, por exemplo, no documento US 6.815.545, compreende essencialmente três etapas: uma reação endotérmica que converte a ureia em melamina no interior de um primeiro reator denominado reator primário; uma segunda etapa para a remoção de dióxido de carbono (CO2), através da introdução de amônia gasosa, e redução do teor de subprodutos que são convertidos em melamina com um aumento em conversão, no interior de um segundo reator denominado reator secundário ou reator de dessorção; uma terceira etapa durante a qual os gases separados na parte superior dos reatores primário e secundário (chamados "efluentes gasosos") são conduzidos na direção oposta para lavagem ou depuração com ureia antes de serem conduzidos para a usina de ureia.

[0004] Uma disposição da usina que opera com o uso desse processo é tipicamente conforme a seguir.

[0005] A usina compreende um reator primário, um reator secundário e um depurador, os quais são formados como corpos cilíndricos separados. A ureia líquida ou fusão de ureia é fornecida para o reator primário onde o primeiro estágio de reação ocorre, que é a conversão endotérmica em melamina; o efluente do dito reator é direcionado para o segundo reator, onde sofre um processo de dessorção dos gases contidos no mesmo por meio de amônia gasosa. A melamina líquida é geralmente mantida no interior desse reator secundário por um determinado tempo de permanência (envelhecimento de melamina) de modo a permitir que os subprodutos formados no interior do reator primário sejam convertidos em melamina. O efluente líquido do reator secundário (fusão de melamina) pode ser conduzido na direção oposta para uma etapa de purificação adicional subsequente.

[0006] Os gases liberados no interior do reator primário e no interior do reator secundário formam uma corrente dos denominados efluentes gasosos que contêm principalmente amônia e CO2 com pequenas quantidades de melamina; a dita corrente de efluentes gasosos é submetida à lavagem com fusão de ureia no interior do depurador. A fusão de ureia é, dessa forma, aquecida antes de ser suprida para o reator primário; os efluentes gasosos na saída do depurador, que estão sem melamina, são conduzidos na direção oposta e, por exemplo, reciclados para síntese de ureia.

[0007] A pressão é geralmente entre 7 a 25 MPa (70 a 250 bar), normalmente cerca de 10 a 12 MPa (100 a 120 bar).

[0008] Uma configuração de reator primário conhecida é descrita no documento US 6.815.545. O reator compreende um corpo cilíndrico vertical; um duto coaxial no interior do invólucro que é aberto no topo; uma série de corpos de aquecimento dispostos em torno do dito duto de modo a fornecer calor para a reação endotérmica. Os ditos corpos de aquecimento são, por exemplo, tubos do tipo baioneta verticais alimentados com sais liquefeitos. A ureia é fornecida ao fundo do duto central de modo que a reação de conversão comece no interior do dito duto e seja concluída na seção de anular do reator; em que a melamina bruta preenche quase inteiramente o reator, enquanto os efluentes gasosos são separados no topo. Um coletor para coleta de melamina é normalmente situado na parte superior do reator, acima do duto.

[0009] Um exemplo de reator secundário é descrito no documento US 7.041.822. O mesmo é essencialmente um reator vertical cilíndrico dotado de entradas adequadas para a melamina bruta suprida a partir do reator primário e para a corrente de amônia gasosa (agente de dessorção), e saídas para a melamina tratada (destilada) e para os efluentes gasosos. O documento US 7.311.759 descreve um exemplo de um depurador, também formado substancialmente como um corpo cilíndrico vertical e axialmente simétrico, com contrafluxo dos efluentes gasosos e de ureia.

[0010] Os aparelhos descritos, isto é, reator primário, reator secundário e depurador, são dispendiosos devido às condições operacionais estritas que requerem materiais de alta qualidade (por exemplo, ligas de níquel) e aos projetos de construção bastante complexos. A presença de três corpos cilíndricos separados, dentre outros fatores, aumenta o custo da usina. Cada corpo cilíndrico requer suas respectivas fundações, e o custo das tubulações de conexão (novamente feitas de material de alta qualidade) também é alto. Outra desvantagem da configuração que compreende reatores separados é que os efluentes gasosos são parcialmente liberados no interior do reator primário e parcialmente no interior do reator secundário, exigindo, assim, dois dutos que precisam ser conectados a montante da entrada do depurador, resultando, assim, em uma tubulação mais complexa.

[0011] A fim de reduzir esse custo, o documento WO 2011/161215 revela um reator combinado que combina as funções do reator primário, do reator secundário e do depurador em um único corpo pressurizado. O dito reator combinado é formado essencialmente por um corpo cilíndrico horizontal que incorpora as seções de reator primário e secundário e por um domo de torre vertical que opera como um depurador.

[0012] Esse reator combinado oferece a vantagem de combinar três aparelhos pressurizados em um único aparelho. Isso, entretanto, apresenta inúmeros inconvenientes e desvantagens.

[0013] Uma primeira desvantagem consiste no fato de que o dito reator combinado não tem mais a simetria axial dos aparelhos convencionais, em particular, nas seções de reator primário e secundário. Isso resulta na necessidade de um novo e cuidadoso projeto para o processo de síntese que é estritamente dependente da dinâmica de fluido e, portanto, da forma real dos ditos aparelhos. O processo de síntese de melamina, como é bem conhecido, é muito complexo e a conversão em uma forma geométrica completamente diferente aumenta os custos de projeto e otimização associados à dinâmica de fluido e aos aspectos do processo.

[0014] Adicionalmente, o corpo horizontal pode ter um grande "área de ocupação"no solo. Os aparelhos verticais são geralmente preferenciais devido ao fato de que as fundações são mais simples e fazem melhor uso da área disponível para a usina. Esse fato é de grande importância no caso de reforma de uma usina já existente, em que os aparelhos novos ou modificados precisam ser dispostos no espaço disponível ou no espaço ocupado pelos aparelhos pré-existentes. De um modo geral, há pouco espaço disponível na usina e, portanto, a solução de um reator horizontal pode não ser prática.

[0015] Outra desvantagem consiste no fato de que o domo precisa ter um diâmetro grande, comparável ao diâmetro do corpo horizontal, a fim de assegurar uma velocidade lenta dos gases. Consequentemente, a conexão entre o corpo horizontal e o domo é de realização dispendiosa, especialmente em vista da alta pressão operacional. Uma abertura de tamanho grande precisa ser feita no corpo horizontal, e a dita abertura requer reforço adequado. Tudo isso aumenta os custos de fabricação e, portanto, anula parcialmente a economia alcançada pela substituição de três aparelhos por um único aparelho.

[0016] O fluxo dos efluentes gasosos não é inteiramente satisfatório porque os gases que saem do reator secundário são coletados no topo do vaso horizontal e são, então, transferidos horizontalmente até que alcancem a entrada do domo, com uma consequente distribuição não uniforme dos ditos gases no interior da seção de depurador.

[0017] Os documentos US 3.432.274 e US 5.489.339 descrevem reatores para a síntese de melamina em altas pressões com as zonas de reação uma acima da outra.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0018] A invenção objetiva superar esses inconvenientes através do fornecimento de um reator de melamina combinado com capacidade de atender à reação primária e à reação secundária e, em alguns casos, também à depuração dos gases, no interior de um único corpo pressurizado, sem, entretanto, as desvantagens discutidas adicionalmente acima.

[0019] A ideia subjacente à invenção é fornecer, no interior de um reator vertical, uma câmara de reação secundária coaxial fora e em torno de uma câmara primária. Além disso, o topo do reator pode ser configurado para operar como depurador, resultando na combinação dos três componentes principais em um único reator vertical. Dessa forma, um reator que se estende verticalmente e a simetria axial, que provaram ser eficazes, são mantidos.

[0020] Os objetivos são alcançados com um reator para a síntese de melamina a partir de ureia, com o uso do processo não catalítico de alta pressão, que compreende um corpo de reator vertical e compreende, adicionalmente:

[0021] um invólucro coaxial em relação ao dito corpo vertical e situado no interior do dito corpo vertical que delimita, no interior do reator, uma primeira câmara de reação (5, 6) e uma segunda câmara de reação que são coaxiais umas com as outras, em que a dita segunda câmara de reação é disposta coaxialmente em torno da dita primeira câmara; pelo menos uma entrada para a fusão de ureia disposta para introduzir a fusão de ureia na dita primeira câmara de reação; pelo menos uma trajetória para o suprimento de efluente proveniente da dita primeira câmara para a dita segunda câmara; pelo menos uma entrada disposta para introduzir amônia gasosa na dita segunda câmara de reação; e pelo menos um coletor para a coleta de melamina liquefeita da dita segunda câmara de reação.

[0022] A primeira câmara de reação e a segunda câmara de reação são também chamadas de câmara de reação interna e câmara de reação externa, respectivamente.

[0023] De preferência, o reator compreende um duto central coaxial em relação dito invólucro e situado no interior do mesmo, que delimita uma zona interna e uma zona periférica da dita primeira câmara de reação. Nesse caso, com mais preferência, a dita pelo menos uma entrada de fusão de ureia é projetada a fim de introduzir a fusão de ureia na dita zona interna da primeira câmara de reação.

[0024] Mais vantajosamente, a dita zona periférica é internamente delimitada pelo duto central e externamente delimitada pelo invólucro.

[0025] De preferência, a dita segunda câmara é substancialmente anular. De preferência, o dito invólucro é cilíndrico e, consequentemente, a dita segunda câmara (câmara externa) é substancialmente cilíndrica e anular em torno da primeira câmara (câmara interna). Com mais preferência, o corpo de reator, o duto central (quando fornecido) e o segundo invólucro são cilíndricos e coaxiais uns com os outros.

[0026] A dita segunda câmara funciona como reator de dessorção secundário, uma vez que é suprida com amônia gasosa. A primeira câmara e a segunda câmara podem, portanto, ser definidas respectivamente como a seção de conversão primária e a seção de dessorção secundária.

[0027] O dito invólucro divide essencialmente o interior do reator em duas seções de comunicação: uma seção primária no interior do invólucro e uma seção secundária ou de dessorção que é formada pela dita segunda câmara de reação.

[0028] A seção primária compreende essencialmente duas zonas que se comunicam entre si: uma zona no interior do duto central, onde a reação começa, e uma zona entre o duto e o invólucro, onde os corpos de aquecimento são preferencialmente instalados, a reação é concluída e a melamina bruta é coletada no topo.

[0029] Uma vez que as duas seções se comunicam entre si, a melamina bruta sintetizada na primeira seção (primeira câmara de reação) flui para o interior da segunda seção (segunda câmara de reação).

[0030] Em uma modalidade preferencial, o dito invólucro interno se estende até uma altura maior que a altura do duto, e uma borda do dito invólucro atua como um distribuidor de transbordamento para suprir a segunda câmara de reação.

[0031] De preferência, o reator compreende corpos de aquecimento que são alojados na dita zona entre o duto e o invólucro, de modo a suprir calor para a massa de fusão de melamina, e manter uma temperatura alta no interior do reator, de modo a alimentar a reação endotérmica para conversão de ureia em melamina.

[0032] Os corpos de aquecimento podem consistir em tubos atravessados por um fluido. Em uma modalidade preferencial, os ditos corpos de aquecimento compreendem tubos do tipo baioneta atravessados por um fluido quente, por exemplo, sais liquefeitos. Em outras modalidades, os mesmos podem compreender um agrupamento de tubos convencional ou outros meios equivalentes. A forma particular dos corpos de aquecimento não é essencial para a invenção.

[0033] De preferência, o reator compreende um distribuidor de amônia gasosa configurado para introduzir amônia de uma maneira distribuída na base da dita segunda câmara. Por exemplo, o distribuidor de amônia pode ser formado como um corpo toroidal posicionado na base da segunda câmara.

[0034] O reator também compreende vantajosamente um coletor adequado para coletar a melamina liquefeita do fundo da dita segunda câmara, com mais preferência, de uma maneira distribuída.

[0035] O reator projetado dessa forma oferece a vantagem principal de combinar as funções convencional e respectivamente atribuídas ao reator primário (conversão de ureia em melamina) e ao reator secundário (dessorção de CO2 com amônia), enquanto mantém o projeto vertical com simetria axial. Dessa forma, a dinâmica de fluido bem conhecida associada a um processo axialmente simétrico é mantida e ainda mais aprimorada.

[0036] Uma vantagem da invenção consiste na eliminação de um aparelho de pressão (isto é, o reator secundário), sendo que isso é obtido em contraste com um pequeno aumento do diâmetro externo do novo aparelho, embora a altura geral permaneça substancialmente igual à do reator primário único. Por exemplo, o diâmetro interno de um aparelho que combina os dois reatores, de acordo com a presente invenção, é apenas de cerca de 20% maior do que o diâmetro de um reator primário de acordo com a técnica anterior. Além disso, o segundo invólucro não está exposto a uma diferença significativa em pressão e, embora produzido de material de alta qualidade, pode ter uma pequena espessura e, portanto, não ter um alto custo. Portanto, pode ser afirmado que o reator combinado de acordo com a invenção tem um custo levemente maior do que o custo de um reator primário normal, mas apresenta a grande vantagem de remover o reator secundário e a fundação associada, bem como a tubulação (também produzidos de material de alta qualidade) para transferência de melamina do reator primário para o secundário. A tubulação de coleta de efluente gasoso também é simplificada devido ao fato de que os gases precisam ser coletados de um único reator em vez de dois reatores.

[0037] A invenção tem também importantes vantagens do ponto de vista do processo. Em uma das modalidades preferenciais, a melamina entra na segunda câmara através do transbordamento a partir da borda superior do invólucro interno. Isso significa que a transferência da melamina da zona de reação primária para a zona de reação secundária ocorre de maneira uniforme e em uma forma axialmente simétrica. Em reatores primários convencionais, a melamina é retirada de um único ponto, criando perturbações locais no interior do reator. Pode ser entendido, portanto, que, graças à invenção, as condições operacionais de conversão primária de ureia em melamina são aprimoradas e, em particular, uma maior uniformidade das condições no interior do reator é alcançada.

[0038] A respeito desse aspecto, deve ser observado que as usinas da técnica anterior com reatores separados têm uma saída de melamina do reator primário que é conduzida para uma abertura e, então, distribuída novamente no interior do reator secundário. Com a nova configuração da invenção, a melamina já é distribuída uniformemente e de maneira completamente simétrica em relação ao distribuidor de amônia localizado no fundo da câmara e que opera como um reator secundário. Isso resulta em uma maior eficiência do ponto de vista do processo.

[0039] Outra vantagem consiste na saída de efluentes gasosos que é comum à parte superior do aparelho e é exatamente simétrica. Os efluentes gasosos tanto da primeira câmara quanto da segunda câmara são coletados no topo do reator. Existe, portanto, uma única corrente de efluente gasoso do aparelho.

[0040] Em uma modalidade preferencial, o reator também compreende uma seção de depurador situada na parte superior do dito reator, a saber, acima da seção primária e da seção secundária descritas acima. A seção de depurador coleta os ditos gases que emergem das seções subjacentes e é alimentada com fusão de ureia, por exemplo, com parte da ureia de alimentação. A dita fusão de ureia, após o contato do contrafluxo com os gases, é coletada na base da seção de depurador e conduzida para a primeira câmara de reação. De preferência, o reator compreende uma chaminé plana que delimita o fundo da seção de depurador, permite que os gases subam e coleta a fusão de ureia.

[0041] A seção de depurador pode também estar contida no mesmo invólucro externo. A seção de depurador, em algumas modalidades, pode ter um diâmetro menor, com uma parte de transição cônica. Entretanto, pode ser preferencial manter o diâmetro do invólucro das seções primárias e secundárias, com a vantagem de obtenção de baixa velocidade dos gases.

[0042] O fornecimento da ureia do depurador para a seção primária é, de preferência, realizado fora do reator.

[0043] A adição da seção de depurador tem a vantagem de combinar três aparelhos em um, removendo os custos do depurador, das respectivas fundações e da tubulação de conexão, enquanto mantém o projeto vertical e a simetria axial do reator combinado.

[0044] A simetria axial do fluxo dos efluentes gasosos das seções primárias e secundárias para o depurador é outra vantagem da invenção.

[0045] Em suma, nas várias modalidades da invenção, inclusive aquelas que combinam o reator primário e o reator secundário, e aquelas que também combinam o depurador, as seguintes vantagens são alcançadas: um projeto de reator relativamente simples; uma configuração vertical que poupa espaço e geralmente permite que fundações existentes sejam utilizadas no caso de substituição de um reator vertical existente; uma simetria axial substancial da dinâmica de fluido de processo, que é vantajosa especialmente em uma reação complexa, tal como síntese de melamina, em que um desvio local das condições de processo desejadas pode reduzir a eficiência e/ou formar subprodutos indesejáveis. A invenção também ajuda a garantir uma reação estável e limitar a formação de subprodutos.

[0046] Outro aspecto da invenção se refere a um processo de síntese de melamina de acordo com as reivindicações anexas. O dito processo compreende uma etapa de conversão primária no interior de um corpo de reator, que resulta em uma fusão de ureia bruta, e uma etapa secundária de dessorção da dita fusão de melamina bruta no interior de uma segunda câmara de reação, que é disposta coaxialmente em torno da dita primeira câmara, no interior do dito corpo de reator.

[0047] As vantagens surgirão ainda mais claramente com o auxílio da descrição detalhada abaixo relacionada a várias modalidades preferenciais.

DESCRIÇÃO DA FIGURA

[0048] A Figura 1 é um diagrama em corte transversal de um reator combinado em uma primeira modalidade.

[0049] A Figura 2 é um diagrama simplificado de uma usina que compreende o reator combinado de acordo com a Figura 1.

[0050] A Figura 3 é um diagrama em corte transversal de um reator combinado em uma segunda modalidade, que compreende também uma seção de depurador.

[0051] A Figura 4 é um diagrama simplificado de uma usina que compreende o reator combinado de acordo com a Figura 3.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE MODALIDADES PREFERENCIAIS

[0052] A Figura 1 mostra um reator combinado R para a síntese de melamina a partir de ureia, com uso do processo não catalítico de alta pressão, que compreende essencialmente: um corpo vertical 1, um duto central 2, uma pluralidade de tubos de aquecimento 3 fora do duto central 2, um invólucro 4 coaxial em relação aos tubos de aquecimento 3 e situado fora dos mesmos.

[0053] Tanto o duto central 2 quanto o invólucro 4 são preferencialmente cilíndricos.

[0054] O invólucro 4 define uma primeira câmara de reação interior composta de uma zona interna 5 delimitada pelo duto central 2 e uma zona periférica 6, fora do duto central 2, que aloja os tubos de aquecimento 3. Uma segunda câmara de reação externa 7, com um formato substancialmente anular, é delimitada entre o dito invólucro 4 e a parede do corpo de reator 1.

[0055] Por conseguinte, a câmara externa 7 é disposta coaxialmente em torno da câmara interna 5.

[0056] O reator R compreende pelo menos uma entrada 8 para fusão de ureia 9, a qual é projetada para introduzir a fusão de ureia na zona interna 5 delimitada pelo duto central 2. O reator compreende adicionalmente um distribuidor toroidal 10 alojado no fundo da câmara anular 7 e conectado a uma linha 11 que supre amônia no estado gasoso.

[0057] Vantajosamente, conforme mostrado, o invólucro 4 se estende para o interior do reator até uma altura que é maior do que a altura do duto 2; de preferência, quase até o topo do reator, deixando uma câmara superior 12 para a separação dos gases liberados durante a reação.

[0058] O invólucro 4 pode ser definido como um invólucro de baixa pressão, uma vez que não está sujeito a uma diferença significativa de pressão entre o interior e o exterior. Portanto, o dito invólucro 4 pode ser formado com uma pequena espessura e, portanto, a um baixo custo e com um baixo peso.

[0059] A seção superior 13 do duto 2 é aberta de modo que a melamina líquida pode passar da zona 5 para a zona 6 de modo que uma circulação seja formada no interior da primeira câmara de reação. Uma placa defletora de colisão 13a é vantajosamente fornecida acima da abertura do tubo 2 a fim de conduzir o líquido para a zona 6, conforme ilustrado pelas setas na Figura 1. Em algumas modalidades, as aberturas laterais também podem ser fornecidas no duto 2 com a finalidade de permitir que a melamina flua para dentro da dita zona 6.

[0060] Em condições operacionais normais, a melamina líquida preenche o reator R, alcançando o nível mostrado na Figura pela linha 14, e flui sobre a borda superior 15 do invólucro 4, passando, assim, para o interior da câmara anular 7. A borda 15 pode ser adequadamente conformada para favorecer o transbordamento de líquido.

[0061] No interior da dita câmara anular 7, a melamina líquida sofre dessorção como resultado da corrente de amônia gasosa em contrafluxo suprida uniformemente pelo distribuidor toroidal 10. A melamina destilada 16 obtida dessa forma é descarregada do reator no fundo da câmara 7; os gases liberados durante o processo e que contém CO2 e amônia são coletados no interior da câmara 12 e descarregados da linha 17. Os ditos gases podem ser fornecidos a um depurador convencional.

[0062] Conforme visto na Figura 1, o reator R fornece basicamente uma seção de conversão primária, que corresponde às câmaras 5 e 6 no interior do invólucro 4, e uma seção de dessorção secundária, que consiste na câmara anular 7. As ditas câmaras 5 e 6 e a dita câmara 7 se comunicam entre si através da borda superior 15 do invólucro 4.

[0063] Devido à disposição da seção de dessorção que, de acordo com a invenção, é coaxial em relação à seção de conversão primária e está fora da mesma, as duas seções podem ser combinadas em um único corpo, enquanto mantêm a configuração vertical e a simetria axial. Deve ser observado que tanto o fluxo de líquido entre as câmaras 5 e 6 e, então, a câmara 7, quanto o suprimento da amônia em dessorção do distribuidor 10 ocorrerão de uma maneira axial e substancialmente simétrica. Consequentemente, as condições de dinâmica de fluido no interior do reator também são substancial e axialmente simétricas, aprimorando, assim, a eficiência de conversão e a estabilidade da reação química.

[0064] A Figura 2 mostra um exemplo de incorporação do reator R, de acordo com a Figura 1, em uma usina de melamina.

[0065] A corrente de efluentes gasosos 17 que flui para fora do reator R é conduzida para o fundo de um depurador S no qual a lavagem dos gases com a ureia de alimentação U, por exemplo, fusão de ureia com um elevado grau de pureza (por exemplo, 99,5% ou mais), é executada. O dito depurador S pode ser um depurador convencional.

[0066] A usina compreende uma bomba 18 para a circulação da ureia 18. Parte da ureia que deixa o depurador S é recirculada no interior do dito depurador através da linha 19 e o restante forma a corrente de alimentação 9 para o reator combinado R.

[0067] A corrente de efluentes gasosos 20 que deixa o depurador é, por exemplo, reciclada para produzir ureia.

[0068] A Figura 3 mostra um exemplo de um reator combinado, denominado RS, que também inclui uma seção de depurador.

[0069] A parte inferior do reator RS é substancialmente formada conforme mostrado na Figura 1; a parte superior inclui uma seção 21 que funciona como um depurador. A dita seção 21 se comunica com a parte inferior através de uma chaminé 22 dotada de uma placa 23 para coletar a fase líquida.

[0070] Durante a operação, os gases provenientes das câmaras 5, 6 e 7 são conduzidos para a seção de depurador 21 através da chaminé 22; parte da ureia líquida 24 é fornecida à parte superior do depurador, onde forma uma contrafluxo com os gases. A ureia fresca U também é fornecida para o topo do depurador 21 a fim de realizar a lavagem final dos efluentes gasosos. A ureia líquida é coletada na placa 23 e retorna para a câmara de reação 5 ao longo de uma linha 25, opcionalmente, através de uma bomba 26. O diagrama também mostra um trocador 27 para resfriamento da ureia fornecida à seção de depurador.

[0071] Pode ser observado que o fluxo de efluentes gasosos provenientes do topo do reator RS corresponde ao fluxo 20 na Figura 2, sendo formado pelos gases já sujeitos ao processo de depuração dentro da seção 21.

[0072] A Figura 4 mostra um diagrama de uma usina que compreende o depurador/reator combinado RS de acordo com a Figura 3.

Claims

1. Reator para a síntese de melamina a partir de ureia, utilizando o processo não catalítico de alta pressão, compreendendo um corpo de reator vertical (1) caracterizado pelo fato de que compreende: uma câmara de reação interna (5, 6) e uma câmara de reação externa (7), em que a câmara de reação externa é disposta coaxialmente em torno da câmara interna; uma entrada de fusão de ureia (9) disposta para introduzir a fusão de ureia na câmara de reação interna; uma trajetória disposta para fornecer o efluente da câmara interna à câmara externa; uma entrada de amônia (11) disposta para introduzir amônia gasosa na câmara de reação externa (7), em que a câmara externa (7) trabalha como reator de dessorção secundário e um coletor de melamina para coletar a melamina líquida (16) da câmara de reação externa.

2. Reator, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende um invólucro (4) coaxial em relação ao corpo vertical (1) e situado no interior do corpo vertical, em que o invólucro (4) delimita, no interior do reator, a câmara de reação interna (5, 6) e a câmara de reação externa (7).

3. Reator, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a câmara de reação externa (7) é delimitada entre o invólucro (4) e o corpo (1) do reator.

4. Reator, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de compreende um duto central (2) coaxial em relação ao invólucro (4) e situado no interior do mesmo, delimitando uma zona interna (5) e uma zona periférica (6) da câmara de reação interna.

5. Reator, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a entrada de fusão de ureia (9) é projetada para introduzir a fusão de ureia na zona interna (5) da câmara de reação interna.

6. Reator, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato que o invólucro é cilíndrico.

7. Reator, de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 6, caracterizado pelo fato de que o duto central (2) se comunica com a zona periférica (6) da câmara de reação interna, em que a zona periférica (6) é delimitada internamente pelo duto central (2) e externamente pelo invólucro (4), e em que a zona periférica (6) se comunica com a câmara externa (7).

8. Reator, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o invólucro (4) se estende até uma altura maior que a altura do duto central (2) e uma borda superior (15) do invólucro (4) atua como um distribuidor de transbordamento para alimentação da câmara de reação externa (7).

9. Reator, de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 8, caracterizado pelo fato de que compreende um dispositivo de aquecimento (3) que está alojado no interior da zona periférica (6) da câmara de reação interna.

10. Reator, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a câmara interna é cilíndrica e a câmara externa é uma câmara anular em torno da câmara interna.

11. Reator, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende um distribuidor conectado à uma entrada de amônia gasosa (11) e configurado para permitir a introdução de amônia de maneira distribuída no interior da câmara externa (7).

12. Reator, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o distribuidor compreende um corpo toroidal (10) alojado na base da câmara externa.

13. Reator, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o coletor para a melamina líquida é alojado no fundo da câmara externa.

14. Reator, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma seção de depurador (21) situada na parte superior do reator acima da câmara interna e da câmara externa, e disposta para coletar os gases provenientes das câmaras.

15. Usina para converter ureia em melamina, com o uso de um processo de alta pressão, caracterizada pelo fato de que compreende um reator (R, RS) do tipo definido em qualquer uma das reivindicações anteriores.

16. Processo para a síntese de alta pressão de melamina de ureia, caracterizado pelo fato de que compreende: - uma etapa de conversão primária no interior de uma primeira câmara delimitada por um invólucro no interior de um corpo de reator, resultando em fusão de melamina bruta, - uma etapa secundária de dessorção da fusão de melamina bruta no interior de uma segunda câmara de reação, que é disposta coaxialmente em torno da primeira câmara, no interior do corpo de reator.

17. Processo, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que a dessorção secundária é executada com amônia gasosa.

18. Processo, de acordo com a reivindicação 16 ou 17, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa de depuração de efluentes gasosos de melamina produzidos durante as etapas primárias e secundárias no interior de uma seção de depurador posicionada acima das câmaras de reação coaxiais e no interior do corpo de reator.

19. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 16 a 18, caracterizado pelo fato de que a pressão é maior que 7 MPa (70 bar) e, preferencialmente, entre 7 e 25 MPa (70 e 250 bar).