CN102596920A - 用于连续地制备三聚氰胺的方法 - Google Patents

Abstract

用于借助于流化床反应器由尿素连续地制备三聚氰胺的方法，其中，在过程回路中被引导的过程气体被用作流态化气体，并且其中，在用于流态化气体的给送机构的进口处的过程气体温度通过调整经由洗气机引导的过程气体流与从洗气机旁边引导经过的过程气体流的混合比例来加以调整。

Description

用于连续地制备三聚氰胺的方法

技术领域

本发明涉及一种用于连续地制备三聚氰胺的方法，其中，用作原料的液态尿素在流化床反应器中在存在催化剂的情况下，在给送热量并且添加氨气的情形下，被转换成主要由三聚氰胺、氨气、二氧化碳、中间产物异氰酸和副产物组成的过程气体，并且其中，在副产物及三聚氰胺被从过程气体中分离之后，将过程气体导引到洗气机中，在洗气机中，过程气体以液态的尿素来清洗，并且去除异氰酸成分，其中，过程气体在离开洗气机之后部分地被用作在流化床反应器中的流态化气体，部分地被用作在结晶器中的冷却气体，并且部分地被从过程气体回路中排出。

背景技术

用于由尿素连续地制备三聚氰胺的方法是公知的。对此的示例是所谓的BASF低压方法，正如其在Ullmann的Encyclopedia of IndustrialChemistry（工业化学百科全书），第六版,章节4.1.1,1998年（电子发行）中所介绍的那样。

根据现有技术的方法在高温下在气相中进行。在此，原料（尿素）被呈液态地输入到流化床反应器中，在流化床反应器中，被由NH₃-CO₂过程气体混合物完全流态化（durchwirbeln），在390至410℃的温度下蒸发，在存在铝催化剂的情况下，经由中间产物异氰酸被转换成三聚氰胺，其中，作为另外的反应产物形成有氨气和二氧化碳，并且作为副产物形成了蜜勒胺和蜜白胺。该气体混合物在离开流化床反应器之后首先在气体冷却器中被冷却至大约340℃，以便结晶出副产物蜜勒胺和蜜白胺，蜜勒胺和蜜白胺在接下来流经的气体过滤器中与被从流化床反应器带出的催化剂颗粒一起被从气流中分离。接下来，气体被引导到结晶器中，在结晶器中，气体为了结晶出三聚氰胺而被冷却到190至220℃上。由剩余的气态的组成部分（氨气、二氧化碳）和异氰酸和结晶出的呈粉末状的三聚氰胺组成的混合物被从结晶器中导引到分离器中，在分离器中，三聚氰胺被从气体中分离，并且作为方法产物被送出。气态的组成部分借助于风扇被从分离器中导引到洗气机中，在洗气机中，气体被以液态的尿素清洗，其中，在气体中所包含的异氰酸和在流化床反应器中进行的反应的其它的副产物被从气体中清洗掉出来，转移到液态的尿素中，并且进而保留在该过程中。从洗气机的尿素回路中分支出一支分流，并且该分流被掺以氨气，被作为用于三聚氰胺生成的原料给入到流化床反应器中。在洗气机中去除了异氰酸残余的、由氨气和二氧化碳组成的气体混合物被部分地用作在流化床反应器中的流态化气体，并且部分地作为用于结晶出三聚氰胺的冷却气体被给入到结晶器中。

在洗气机中，过程气体被冷却到135至143℃上，因为较低的温度（该温度尽可能稍稍超过130-135℃的尿素熔化温度）有利于将异氰酸尽可能地转换成尿素。此外，尽可能低的温度对于在结晶器中作为冷却气体的使用而言是有利的。

对于该BASF低压方法而言特征如下：全部过程气体量在分离三聚氰胺之后被引导经过以液态的尿素运行的洗气机，其中，气态的和固态的产物残余和副产物残余被转移到尿素中，并且通过将所述产物残余和副产物残余与尿素一起被给入到流化床反应器中，而保留在过程回路中，并且不与过量气体一起被从该过程中排出而散失。产物残余和副产物残余在洗气机中大部分又被转换成尿素，从而避免：这些物质一再穿行热的流化床反应器，并且在此形成可能使三聚氰胺不纯的化合物。

全部过程气体在洗气机中的这种处理的缺点是：由此同样给流化床反应器的给送机构提供尿素饱和的过程气体，从而使得在给送机构的进口处一再形成起干扰作用的尿素沉积物。

在用于制备三聚氰胺的另一方法（该方法在中国公开文献CN1188761A,Jiang Dazhou等有所介绍）中，以如下方式避免了所述缺点（也就是尿素沉积的倾向），即：被用作流态化气体的过程气体完全地被从尿素洗气机旁边引导经过。在该方法中，过程气体在离开尿素洗气机之后完全作为冷却气体被导引通过三聚氰胺结晶器，在此被加热，并且以在此达到的温度被提供给流化床反应器的给送机构。

该方法的缺点是，过程气体的温度在此强制地与存在于结晶器中的气体温度相当，并且不能不依赖于结晶器中的气体温度地被调整到对于压缩机或者风扇而言最佳适合的温度。

原则上，气体温度的上边界对于制备成本而言且对于压缩机或风扇的运行安全性而言是非常重要的。大约200℃的气体温度不应被超过，这是因为在高温度下对给送机构的要求进而还有成本大大增加。

发明内容

因此，本发明的任务是，这样改善该方法，即：在流化层反应器的压缩机或风扇的进口处的气体温度可被如此地调整，即：尿素沉积物还有给送机构的过度的温度负荷被避免。

所述任务以如下方式来解决，即：在流向上在洗气机之前，从过程气体流中分支出分流，并且该分流被从洗气机旁边引导经过，并且在流向上在流化床反应器之前被引入到用于流态化的而且在洗气机中加以处理的过程气体流中。该方法的优点是，通过对气体流的混合比例的调整，可以调整气体温度，通过该气体温度来避免在给送机构的进口处的尿素沉积物，并且该气体温度不使给送机构经受过高的温度负荷。

本发明相对于BASF低压方法的另一优点是，从洗气机旁边引导经过的过程气体而言未被不必要地抽取在流化床反应器中所必须被输入的热量。该分流的异氰酸份额未在洗气机中被变回成尿素，而是可直接在流化床反应器中被转化成三聚氰胺。本发明的另一优点在于，尿素洗气机因其被加载较少的过程气体而能较小地并且进而成本较低地来构造。

本发明的一种有利的设计方案的特征在于，在从洗气机旁边引导经过的分流的管路中，为了对该分流加以冷却而安装有间接的热交换器。通过对该分流的冷却，该分流在流态化气体处的份额相对于在洗气机中所处理的气体的份额可被提高，而不改变混合物的温度。以该方式可实现对混合物的精细调整，以用于在能量消耗、产物产量和产物纯度和在设备中的沉积物方面来优化该过程。

本方法的另一有利的设计方案的特征在于，氨气被给入到所述分流的管路中。该给入过程相对于热交换器的使用另选地或补充地进行，并且用于相同的目的。氨气被直接地或与尿素一起地给入流化床反应器中的给入量可因此被减少。

本方法的另一有利的设计方案的特征在于，在流向上在流态化气体的给送机构之前，在管路中安装有静态混合器，以便于实现使得在洗气机中被处理的气体与从洗气机旁边引导经过的气体良好的混合。

附图说明

下面，在一借助附图图1和所附的物质流表格的示例中对根据本发明的方法加以阐释。

对于图1的标记说明：

18洗气机

19气体分离器

20泵

21冷却器

22压缩机或风扇

23加热器

24带有加热器的流化层反应器

25冷却器

26分离器

27结晶器

28分离器

29压缩机或风扇

30冷却器

具体实施方式

液态的尿素作为用于三聚氰胺制备的原料被给入到气体分离器（19）中，并且借助于泵（20）作为用在洗气机（18）中的洗气液在回路中被引导通过冷却器（21）。在洗气机（18）中，在过程气体流（15）中存在的异氰酸残余通过放热的化学反应而被转化成尿素。在此形成的反应热借助于冷却器（21）从在回路中引导的尿素中散发。从洗气机的尿素回路中分支出尿素流（2），尿素流（2）被掺以氨气流（3），并且被给入流化床反应器（24）中。由在洗气机（18）中被处理的过程气体流（4）和从洗气机旁边引导经过的过程气体流（16）形成过程气体流（5），过程气体流（5）被提供给压缩机或风扇（22）。在此，物质流（4）和（16）的混合比例被这样调整，即：具有200℃温度的过程气体流（5）被提供给压缩机或风扇（22）。在该温度下，不存在对给送机构的过度热负荷以及形成尿素沉积物的危险。过程气体流（16）可借助于冷却器（30）和/或通过给入冷的、气态的或液态的氨气物质流（3`）加以冷却，从而使得氨气物质流（3`）的数量份额相对于物质流（4）可被提高，而不改变气体混合物的温度。

过程气体（5）经由加热器（23）作为流态化气体被给送到流化床反应器（24）中。在流化床反应器中，在吸热的化学过程中在存在催化剂的情况下，尿素经由中间产物异氰酸被转化成气态的三聚氰胺和副产物，副产物主要是蜜勒胺和蜜白胺。流化床反应器配备有提供必要反应热的加热器。载有反应产物的过程气体作为物质流（7）离开反应器，在冷却器（25）中以如下程度得到冷却，即：直至结晶出副产物，从而使得副产物在后面的分离器（26）中可连同从流化床反应器带出的催化剂颗粒一起被分离。这之后仍载有三聚氰胺的过程气体被导引到结晶器（27）中，在结晶器（27）中，过程气体与来自洗气机（18）的过程气体相混合并得到冷却。在此结晶出三聚氰胺，三聚氰胺在后面的分离器（28）中被从过程气体中分离出来，并且在离开分离器之后作为方法产物存在的是物质流（13）。过程气体借助于压缩机或风扇（29）作为物质流（14）被从分离器（29）中引导回到该过程的始端，以便于作为物质流（15）在洗气机（18）中被处理，以及作为物质流（16）从洗气机旁边引导经过。由于对过程气体的回路式引导，过程气体过量地存在，从而使得一部分过程气体必须作为物质流（17）被从过程气体回路中排出。

物质流表格^**）：

^*）f1=液态

g=气态

f=固态

^**）示例性的规程，未应用冷却器（30），并且未将氨气（3`）给入到分流（16）中

Claims (4)

1.用于连续地制备三聚氰胺的方法，其中，被用作原料的液态的尿素在流化床反应器（24）中在存在催化剂的情况下，在给送热量并且添加氨气的情形下，被转换成主要由三聚氰胺、氨气、二氧化碳、中间产物异氰酸和副产物组成的过程气体，并且其中，所述过程气体在所述副产物和三聚氰胺被从所述过程气体中分离之后被导引到洗气机（18）中，在所述洗气机（18）中，所述过程气体被以液态的尿素来清洗，并且去除异氰酸成分，其中，所述过程气体在离开所述洗气机（18）之后，被部分地用作在所述流化床反应器（24）中的流态化气体（4），部分地用作在结晶器（27）中的冷却气体，以及部分地从过程气体回路中排出（17），其特征在于，在流向上在所述洗气机（18）之前，从过程气体流（14）中分支出分流（16），所述分流（16）被从所述洗气机（18）旁边引导经过，并且在流向上在所述流化床反应器（24）之前被引入到用于流态化的并且在所述洗气机（18）中被处理的过程气体流（4）中。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述分流（16）的管路中，为对所述分流（16）加以冷却而安装有间接的热交换器（30）。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，氨气（3`）被给入到所述分流（16）的管路中。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在流向上在给送机构（22）之前，在管路（5）中安装有静态混合器。

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