EA010256B1

EA010256B1 - Способ получения меламина

Info

Publication number: EA010256B1
Application number: EA200701657A
Authority: EA
Inventors: Йоханнес Хенрикус Меннен
Original assignee: ДСМ АйПи АССЕТС Б.В.
Priority date: 2005-02-04
Filing date: 2006-01-31
Publication date: 2008-06-30
Also published as: DE602006005041D1; AU2006211798A1; EP1688411A1; CA2595866C; CN101115729A; EA200701657A1; US20080119650A1; EP1844024B1; NO338876B1; WO2006083165A1; AU2006211798B2; EP1844024A1; MY143964A; CN101115729B; KR20070100414A; JP2008530002A; KR101320812B1; US7534883B2; PL1844024T3; ATE421957T1

Abstract

Изобретение относится к способу получения меламина, связанному через узел концентрирования карбамата, включающий десорбционную колонну, в которой создается газовый поток, содержащий аммиак, диоксид углерода и воду, с процессом получения мочевины, включающим теплообменник, в котором находится поток, содержащий мочевину. Газовый поток, содержащий аммиак, диоксид углерода и воду, направляют в теплообменник, где происходит обмен тепла с потоком, содержащим мочевину, в результате чего газовый поток, содержащий аммиак, диоксид углерода и воду, охлаждается и, по крайней мере, частично конденсируется с образованием раствора карбамата аммония, который направляют в процесс получения мочевины.

Description

Изобретение относится к способу получения меламина, связанному через узел концентрирования карбамата, включающий десорбционную колонну, в которой создается газовый поток, содержащий аммиак, диоксид углерода и воду, с процессом получения мочевины, включающим теплообменник, в котором находится поток, содержащий мочевину.

Меламин получают с использованием в качестве исходного соединения мочевины. Не вся мочевина превращается в меламин и в качестве побочного продукта образуется поток, содержащий диоксид углерода, аммиак и воду. Поток может быть газообразным или раствором диоксида углерода и аммиака в воде. Часть диоксида углерода и аммиака в растворе превращается в карбамат аммония. Диоксид углерода и аммиак могут быть использованы в качестве исходных соединений в процессе получения мочевины. Таким образом, объединение процесса получения меламина с процессом получения мочевины является обычным.

Поскольку поток, содержащий диоксид углерода и аммиак, включает большое количество воды, а присутствие воды при образовании мочевины является вредным для превращения оксида углерода в мочевину, прежде чем этот поток будет направлен в процесс получения мочевины, его необходимо сконцентрировать в узле концентрирования карбамата.

Узел концентрирования карбамата - это установка, на которой из потока, содержащего диоксида углерода, аммиак и воду, образующегося в процессе получения меламина, удаляют воду. Узел концентрирования карбамата может включать в себя десорбер и/или конденсатор и/или газожидкостной сепаратор.

Способ получения мочевины может быть либо традиционным процессом синтеза мочевины, либо способом дистилляции мочевины. Традиционная установка получения мочевины включает в себя секцию высокого давления - обычно это только реактор мочевины. Раствор мочевины, образующийся в реакторе, подвергается декомпрессии сразу же после реактора и после этого проходит обработку на стадии рециркуляции среднего давления и затем на стадии рециркуляции низкого давления.

На традиционной установке получения мочевины реактор обычно работает при температуре 180250°С и давлении 15-40 МПа. На традиционной установке получения мочевины аммиак и диоксид углерода подают непосредственно в реактор синтеза. После расширения, диссоциации и конденсации на стадии рециркуляции среднего давления исходные материалы, которые не превратились в мочевину на традиционной установке получения мочевины, отделяются при давлении от 1,5 до 10 МПа и возвращаются на синтез мочевины в виде потока карбамата аммония. Далее, на стадии рециркуляции низкого давления при более низком давлении (обычно от 0,1 до 0,8 МПа) почти все количество остаточных непревращенных аммиака и диоксида углерода удаляется из раствора синтеза мочевины, в результате чего образуется раствор мочевины в воде. Этот раствор мочевины в воде превращается затем при пониженном давлении в испарителе в концентрированный расплав мочевины.

Установка дистилляции мочевины обычно включает расположенные в секции высокого давления установки реактор, колонну дистилляции, конденсатор и, необязательно, скруббер.

На установке дистилляции мочевины выпуск аммиака и диоксида углерода, которые не были превращены в мочевину, в основном осуществляется при давлении, которое практически равно давлению в реакторе. В установке дистилляции мочевины колонна дистилляции и конденсатор вместе обычно образуют секцию синтеза высокого давления.

Большая часть разложения непревращенного карбамата аммония и выпуск избытка аммиака осуществляется в колонне дистилляции, независимо от того вводят или нет отдувочный газ. В процессе дистилляции в качестве отдувочного газа могут использоваться диоксид углерода и/или аммиак перед тем, как эти компоненты будут поданы в реактор. Возможно применение «термической дистилляции», что означает то, что карбамат аммония разлагается исключительно за счет подачи тепла, а присутствующие аммиак и диоксид углерода удаляются из раствора мочевины. Дистилляция может проводиться в одну или более стадий. Известен, например, способ, в котором вначале проводится исключительно термическая дистилляция, после чего следует стадия отгонки СО₂, на которой подается большее количество тепла. Газовый поток, выходящий из колонны дистилляции, который содержит аммиак и диоксид углерода, может быть возвращен в реактор через конденсатор высокого давления.

Реактор синтеза в установке дистилляции мочевины обычно работает при температуре 160-240°С и преимущественно при температуре 170-220°С. Давление в синтез-реакторе составляет 12-21 МПа и преимущественно 12,5-19,5 МПа.

После колонны дистилляции раствор мочевины расширяется до более низких давлений за одну или более ступеней давления в секции рециркуляции мочевины и испаряется, в результате чего получают концентрированный расплав мочевины, а поток карбамата аммония при низком давлении возвращается в секцию синтеза высокого давления. В зависимости от способа этот карбамат аммония может быть выделен в одну стадию или в несколько стадий, осуществляемых при разных давлениях.

Традиционные установки получения мочевины и установки дистилляции мочевины описаны, например, в Ульмановской энциклопедии промышленной химии (иПшаии'к Еисус1ореб1а о£ Ιηάιϊδίπαΐ Сйеш181гу), том А27, 1996, с. 339-350.

Способ получения меламина может быть либо газофазным процессом, либо процессом высокого

- 1 010256 давления. Газофазный процесс представляет собой процесс низкого давления, в котором меламиновый реактор работает при давлении от 0,1 до 3 МПа. Способы получения меламина описаны, например, в Ульмановской энциклопедии промышленной химии (иПшапи'к Еисус1ораеб1а о£ Ιηάι.ΐ5ΐπ;·ι1 Сйетщйу), том А16, 1996, с. 174-179.

Способ получения меламина, связанный с процессом получения мочевины, описан, например, в И83346146. В этой патентной публикации описан способ получения меламина, объединенный с процессом получения мочевины. Оба способа соединены между собой через узел концентрирования карбамата, включающий в себя десорбер и по меньшей мере один конденсатор. Процесс получения мочевины включает пару теплообменников. Один из теплообменников является испарителем, в котором раствор мочевины концентрируется путем испарения воды, присутствующей в этом растворе, в результате чего образуется, по существу, безводный расплав мочевины. Полученный расплав мочевины направляется в процесс получения меламина.

После тщательных исследований было обнаружено, что количество водяного пара, используемого в процессе, может быть значительно уменьшено.

Это достигается направлением газового потока, содержащего аммиак, диоксид углерода и воду, полученного в десорбционной колонне блока концентрирования карбамата, в теплообменник процесса получения мочевины, в котором происходит обмен тепла с потоком содержащим мочевину, в результате чего газовый поток, содержащий аммиак, диоксид углерода и воду, охлаждается и по крайней мере частично конденсируется с образованием раствора карбамата аммония, который направляется в процесс получения мочевины.

Таким образом тепло, содержащееся в газовом потоке, содержащем аммиак, диоксид углерода и воду, используют для обмена тепла с находящимся в теплообменнике потоком, содержащим мочевину. В этом способе получения мочевины могут быть использованы один или более теплообменников. Газовый поток, содержащий аммиак, диоксид углерода и воду, может быть использован в одном или во всех имеющихся теплообменниках.

Преимуществом является то, что теплообменник(и) не нужно отдельно нагревать водяным паром, экономя тем самым пар и энергию. Весь процесс в результате этого может проводиться с меньшими затратами.

Раствор карбамата аммония, который получают после конденсации газообразной смеси, содержащей аммиак, диоксид углерода и воду, в трубах испарителя, может непосредственно возвращаться в процесс получения мочевины.

Этот раствор может, например, вводиться в секцию высокого давления процесса получения мочевины или в одну из секций рециркуляции мочевины при низком давлении.

С целью удаления из раствора как можно большего количества воды предпочтительно вначале подвергать раствор карбамата аммония обработке в конденсаторе и затем направлять его в процесс получения мочевины.

Более предпочтительно направлять раствор карбамата аммония в реактор процесса получения мочевины.

Теплообменник в процессе получения мочевины преимущественно является испарителем.

Раствор карбамата аммония перед его подачей в реактор получения мочевины преимущественно нагревают. При нагревании раствора часть карбамата аммония разлагается до аммиака и диоксида углерода, в результате чего образуется газожидкостная смесь.

За счет введения этой газожидкостной смеси превращение в мочевину в реакторе получения мочевины становится намного выше.

Изобретение относится также к установке получения меламина, связанной через узел концентрирования карбамата, содержащий десорбционную колонну, с процессом получения мочевины, включающим теплообменник. Такая установка описана, например, в упомянутом выше И8-3344146.

В настоящей работе установлено, что линия, соединяющая десорбционную колонну с теплообменником, позволяет добиться экономии водяного пара и энергии и, вследствие этого, установка может эксплуатироваться с меньшими затратами.

Теплообменник преимущественно является испарителем.

Способ согласно изобретению более детально описан на чертеже.

На фигуре показаны различные узлы установки получения меламина согласно изобретению.

В зону реакции получения меламина (МВ) подают мочевину (и), получаемую в зоне реакции получения мочевины (ИВ), очищенную в зоне очистки мочевины (ИР) и сконцентрированную в испарителе (ЕУ). Аммиак (ΝΗ₃) также может в определенных случаях подаваться в зону реакции получения меламина (МВ). Аммиак может поступать либо из внешнего источника, либо рециркулировать от конденсатора (СО).

Производимый меламин (т) направляется в зону очистки меламина (МР), где меламин (т) отделяется от побочных продуктов. Эти побочные продукты находятся в форме карбаматсодержащего потока, подаваемого в узел концентрирования карбамата, включающий десорбционную колонну (ЭЕ), в которой из карбаматсодержащего потока удаляется вода. После этого карбаматсодержащий поток направляется к

- 2 010256 конденсатору и затем к узлу реакции получения мочевины (ϋΚ), где карбамат превращается в мочевину (и) при повышенных температуре и давлении. Перед входом карбамата в конденсатор (СО) он вступает в теплообмен в испарителе (ЕУ) с мочевиной, поступающим из блока очистки мочевины (ϋΡ). Карбаматсодержащий поток в этом испарителе (ЕУ) охлаждается, а мочевина нагревается.

Образующаяся в узле реакции получения мочевины (ϋΚ) мочевина (и) направляется на узел очистки мочевины (ϋΡ), где непревращенный карбамат отделяется от мочевины и рециркулирует к узлу реакции получения мочевины (ϋΚ). При необходимости к потоку, содержащему мочевину (и), который направляется к испарителю (ЕУ), добавляют мочевину из внешнего источника. В испарителе (ЕУ) мочевина нагревается, а вода испаряется и удаляется.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ получения меламина, включающий получение мочевины и направление потока, содержащего мочевину, в теплообменник и концентрирование карбамата в десорбционной колонне, в которой образуется газовый поток, содержащий аммиак, диоксид углерода и воду, отличающийся тем, что газовый поток, содержащий аммиак, диоксид углерода и воду, направляют в теплообменник, в котором происходит обмен тепла потока, содержащего мочевину, с газовым потоком, содержащим аммиак, диоксид углерода и воду, причем газовый поток охлаждается и, по крайней мере, частично конденсируется с образованием раствора карбамата аммония, который направляют в процесс получения мочевины.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что раствор карбамата аммония вначале подвергают обработке в конденсаторе и затем направляют в процесс получения мочевины.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что теплообменник является испарителем.
4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что раствор карбамата аммония направляют в реактор синтеза мочевины в процессе получения мочевины.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что раствор карбамата аммония нагревают перед его подачей в реактор получения мочевины.
6. Установка получения меламина, связанная через узел концентрирования карбамата, включающий десорбционную колонну, с установкой получения мочевины, включающей теплообменник, отличающаяся тем, что установка получения меламина имеет линию, соединяющую десорбционную колонну с теплообменником.
7. Установка по п.6, отличающаяся тем, что теплообменник является испарителем.