ES2209405T3 - Procedimiento para el enfriamiento de melamina. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para el enfriamiento de melamina líquida mediante mezclado con melamina sólida o con substancias inertes sólidas, o con una mezcla de melamina sólida y substancias inertes sólidas.

Description

Procedimiento para el enfriamiento de melamina.

La invención se refiere a un procedimiento para el enfriamiento de melamina líquida mediante mezclado con melamina sólida.

Por la literatura se conoce ya una pluralidad de procedimientos para la obtención de melamina (Ullmann's Vol. A-16, páginas 174-179). Todos los procedimientos esenciales técnicamente parten de urea, que se hace reaccionar, a presión elevada y por medios no catalíticos, o bien a presión reducida y bajo empleo de un catalizador, para dar melamina, amoniaco y CO_{2}.

En los procedimientos de baja presión se produce melamina gaseosa, en los procedimientos de alta presión se produce esencialmente melamina líquida. La melamina gaseosa presente se conduce a través de una fusión de urea junto con los gases de escape CO_{2} y NH_{3}, enfriándose los gases de escape, disolviéndose la melamina en urea y calentándose la urea, y conduciéndose la misma al reactor para la síntesis de melamina. También se genera melamina gaseosa según el procedimiento de alta presión de la WO 95/01345 (Kemira), evaporándose la fusión de melamina obtenida en último lugar.

Un gran problema en el enfriamiento y solidificación de melamina líquida consiste en tener que sobrepasar una diferencia de temperatura de más de 300ºC, para poderse formar en este caso productos secundarios. Un método usual para el enfriamiento es el enfriamiento brusco ("extinción") con agua o con vapor de agua, debiéndose recristalizar en la mayor parte de los casos para eliminar los diversos productos secundarios. Si se extingue con gas, por ejemplo con amoniaco gaseoso, se debe emplear y conducir el circuito cantidades muy grandes de gas. Si se extingue con amoniaco líquido, por ejemplo según la US-A-4,565,867, se aprovecha ciertamente el calor de evaporación de amoniaco para el enfriamiento, pero se deben conducir en circuito y comprimir de nuevo cantidades de gas igualmente grandes.

Sorprendentemente, ahora se descubrió un procedimiento sencillo en el que se impide la formación de productos secundarios, y en el que no se debe conducir en circuito ni compactar de nuevo grandes cantidades de gas.

Por consiguiente, es objeto de la invención un procedimiento para el enfriamiento de melamina líquida mediante mezclado con melamina sólida, o con substancias inertes sólidas, o con una mezcla de melamina sólida y substancias inertes sólidas.

Como substancias inertes sólidas entran en consideración preferentemente partículas de metal o vidrio, a modo de ejemplo bolas o varillas de acero, en especial acero refinado, aleaciones de acero o titanio. También es posible enfriar adicionalmente mediante alimentación de NH_{3} líquido o gaseoso frío, o bien mediante elementos refrigerantes y cambiadores de calor adicionales.

Para el mezclado de melamina líquida con melamina sólida se puede introducir tanto melamina sólida en melamina líquida, como también melamina líquida en melamina sólida, o los reactivos se encuentran en un depósito de descompresión y enfriamiento brusco ("dispositivo de extinción"). En este caso es preferente descomprimir la melamina líquida durante el mezclado. Se muestra ventajoso alimentar NH_{3} adicional durante el mezclado. El enfriamiento de la melamina se efectúa preferentemente hasta por debajo del punto de fusión de melamina.

La melamina líquida a enfriar bruscamente está bajo una cierta presión de amoniaco, por ejemplo de 1 a 1000 bar. Ya que la melamina líquida, en dependencia de presión y temperatura, contiene productos secundarios, como por ejemplo melam, melem, melon, ureidomelamina, ammelina o ammelida, o bien tiende a la eliminación de NH_{3}, está se presenta preferentemente bajo presión de amoniaco. Cuanto más elevada es esta presión de amoniaco, tanto más reducido es el contenido en productos secundarios. Según procedimiento de obtención de melamina llevado a cabo, la melamina líquida a enfriar se presenta ventajosamente bajo una presión de amoniaco de aproximadamente 40 a 1000 bar, de modo preferente de aproximadamente 40 a 400 bar, de modo especialmente preferente bajo una presión de aproximadamente 60 a 300 bar.

El enfriamiento de melamina líquida se puede efectuar, a modo de ejemplo, de manera que se introduce melamina sólida en melamina líquida, que está bajo una determinada presión de amoniaco. La melamina sólida se calienta durante la introducción y mezclado con la fusión, mientras que la fusión se enfría. La presión de amoniaco, bajo la cual se encuentra la fusión, puede permanecer constante en este caso, se puede aumentar o reducir. Preferentemente se mantiene aproximadamente constante en un procedimiento continuo.

La temperatura de la fusión, o bien de la mezcla producida, se puede reducir, en caso dado, con ayuda de enfriamiento adicional hasta por debajo del punto de fusión de melamina, de modo que se produce melamina pura y sólida de manera cuidadosa. En caso dado, la melamina sólida formada permanece aún un determinado tiempo bajo presión de amoniaco, a continuación se descomprime.

No obstante, también es posible reducir la temperatura de la melamina líquida a enfriar sólo hasta o apenas por debajo del punto de solidificación de melamina dependiente de la respectiva presión de amoniaco, siendo posible añadir a la melamina sólida también amoniaco, por ejemplo en estado líquido, gaseoso o supercrítico, para saturar con amoniaco la melamina líquida, que puede absorber más amoniaco a temperatura más reducida. Este tipo de procedimientos se puede emplear también, a modo de ejemplo, si se debe descomprimir y solidificar a continuación la fusión de melamina líquida, saturada con NH_{3}, por ejemplo según la WO 97/20826.

La posibilidad preferente para el enfriamiento de melamina líquida con melamina sólida consiste en enfriar la misma hasta por debajo del punto de solidificación.

En este caso es posible mezclar los componentes de mezcla, bajo mantenimiento de la presión presente, con subsiguiente aumento de presión o bajo reducción de presión. Preferentemente, la mezcla se efectúa bajo reducción de presión.

Es posible introducir melamina sólida en melamina líquida, o melamina líquida en melamina sólida, o introducir ambos componentes de mezcla simultáneamente en un dispositivo de extinción.

Según una forma de realización preferente, se dispone melamina sólida en un depósito, y se introduce melamina líquida, preferentemente bajo reducción de presión.

Es preferente llevar a cabo el mezclado en un lecho fluidizado.

Al comienzo de la reacción se introduce melamina sólida, o material ajeno, en forma de substancias inertes sólidas, o una mezcla de melamina sólida y substancias inertes sólidas, en el reactor de lecho fluidizado, y se emplea para la formación del lecho fluidizado. Como substancias inertes sólidas se emplean preferentemente cuerpos de fluidizado constituidos por metales o bien vidrio, a modo de ejemplo, bolas o varillas de acero, en especial acero refinado, aleaciones de acero o titanio. El lecho fluidizado se mantiene con un gas, preferentemente con amoniaco. La temperatura en el reactor de lecho fluidizado se sitúa por debajo del punto de fusión de melamina. Se introduce por tobera melamina líquida. La melamina líquida, finamente distribuida, forma una capa por encima de las partículas sólidas de melamina o substancia inerte, permite crecer a las mismas, y se solidifica. Mediante este movimiento y fricción de las partículas en el lecho fluidizado se desgasta, o bien se desprende melamina permanentemente de las partículas. Las partículas de melamina, mayores, y con ello más pesadas, se descargan, por ejemplo, con ayuda de un ciclón, en cuanto éstas han alcanzado un determinado tamaño de grano deseado. Por una parte se puede alimentar melamina sólida fría continuamente a una fracción más reducida, para poder separar y solidificar en esta la melamina líquida, por otra parte, según tipos de realización del reactor del lecho fluidizado, y según otras condiciones dominantes en el lecho fluidizado, ya en el espacio de gas se forma partículas de melamina sólidas, que sirven como gérmenes de cristalización, y se revisten con melamina líquida, que se puede solidificar igualmente. En este caso no se debe alimentar ninguna, o casi ninguna melamina sólida desde el exterior.

El enfriamiento de las partículas sólidas de melamina y de substancias inertes en el lecho fluidizado, y con ello el ajuste de la temperatura deseada en el lecho fluidizado, se puede efectuar de diversas maneras, a modo de ejemplo mediante elementos refrigeradores incorporados, mediante alimentación de melamina sólida fría, mediante partículas inertes, en caso dado purgadas y recicladas de nuevo hasta el lecho fluidizado tras refrigeración externa, mediante alimentación de NH_{3} frío líquido y gaseoso, mediante la temperatura y cantidad de la corriente gaseosa, con la que se mantiene el lecho fluidizado, y mediante la entalpía de evaporación del amoniaco contenido en la melamina líquida.

Una parte de este amoniaco se conduce en circuito para el enfriamiento y para el mantenimiento del lecho fluidizado. El amoniaco se enfría, preferentemente antes del reciclado, en el lecho fluidizado, y en caso dado se licúa. La otra parte de amoniaco, que se libera, se puede reciclar en forma de gas o de líquido hasta el proceso de melamina/urea, según la presión presente en el lecho fluidizado. En este caso se muestra una ventaja especial del procedimiento según la invención, ya que no es necesario ningún gas adicional, procedente del proceso de melamina/urea, o bien amoniaco, para el mantenimiento del lecho fluidizado.

La temperatura presente y mantenida en el lecho fluidizado puede oscilar, según modo de procedimiento seleccionado, en un gran intervalo entre temperatura ambiente y hasta apenas por debajo del punto de fusión de melamina, dependiente de la presión. Esta asciende, a modo de ejemplo, aproximadamente a 100 hasta aproximadamente 340ºC, de modo preferente aproximadamente 200 a aproximadamente 340ºC, de modo especialmente preferente aproximadamente 280 a aproximadamente 320ºC.

La presión presente en el reactor de lecho fluidizado puede oscilar igualmente en un gran intervalo según modo de procedimiento seleccionado. Esta se puede situar entre aproximadamente por encima de 1 bar hasta apenas por debajo de la presión de la fusión de melamina a enfriar.

La presión en el reactor de lecho fluidizado asciende habitualmente entre aproximadamente 1,5 y aproximadamente 100 bar, preferentemente entre aproximadamente 1,5 bar y 50 bar, de modo especialmente preferente entre aproximadamente 5 y 25 bar. Por encima de una presión por encima de aproximadamente 13 bar se puede licuar fácilmente el gas NH_{3} excedente, y reciclar de nuevo a síntesis de urea y melamina.

La presión de NH_{3} a través de la fusión de melamina a enfriar puede variar igualmente en un gran intervalo. Esta se sitúa preferentemente en la presión de la síntesis de melamina llevada a cabo en el reactor. No obstante, puede ser sensiblemente más elevada, si a la síntesis de melamina se la conectado, aguas abajo, un "envejecimiento". Por consiguiente, la presión puede ascender hasta 1000 bar, o hasta los límites razonables y posibles económicamente, y según materiales. En el caso de introducción de la fusión de melamina en el reactor de lecho fluidizado se descomprime a la presión dominante en el mismo, enfriándose y solidificándose la melamina líquida.

En principio, la temperatura de la melamina líquida a enfriar puede variar en un gran intervalo. Esta se sitúa por encima del punto de fusión de melamina, dependiente de la respectiva presión de amoniaco, en un intervalo de hasta aproximadamente 450ºC, de modo preferente hasta aproximadamente 370ºC, de modo especialmente preferente hasta aproximadamente 350ºC. Cuanto más elevada es la presión de amoniaco y cuanto más reducida es la temperatura de la fusión de melamina, tanto más amoniaco está contenido en la melamina, y tanto más reducido es el punto de fusión. A una presión de amoniaco de 300 bar, a modo de ejemplo el punto de fusión se sitúan en aproximadamente 300ºC, a 1 bar a 354ºC. Por lo tanto, también es posible haber dispuesto y descomprimir melamina líquida a 300ºC, más exactamente una mezcal de melamina líquida con amoniaco, si la presión es suficientemente elevada.

Es especialmente ventajoso descomprimir a una temperatura que no se sitúe esencialmente por encima de del respectivo punto fusión de la melamina, y mezclar con la melamina sólida. Este enfriamiento hasta apenas por encima del punto de fusión de la melamina se efectúa preferentemente mediante alimentación de amoniaco frío líquido o gaseoso, o bien de amoniaco supercrítico. El amoniaco contenido en la melamina líquida contribuye igualmente al enfriamiento en la subsiguiente descompresión, y contrarresta la entalpía de fusión liberada durante la solidificación de la melamina.

Si se alimenta melamina sólida, la temperatura de la melamina sólida se puede situar en cualquier valor arbitrario por debajo del punto de fusión, teniendo una mayor diferencia de temperatura entre melamina sólida y líquida, a refrigerar, un mayor efecto refrigerante. Ventajosamente se pueden reciclar al reactor de lecho fluidizado las fracciones finas de melamina, y estas sirven aquí como gérmenes de cristalización. Otra posibilidad de control de temperatura consiste en la introducción por tobera de amoniaco líquido.

La temperatura de la melamina sólida a descargar se puede situar en cualquier valor por debajo del punto de fusión de melamina, de modo preferente se sitúa por debajo de aproximadamente 320ºC, de modo especialmente preferente por debajo de aproximadamente 300ºC. La melamina sólida, que se puede someter en caso deseado, a un tratamiento térmico bajo presión de amoniaco (temperado), se descomprime adicionalmente de modo arbitrario, y se enfría hasta temperatura ambiente. En el temperado se deja permanecer la melamina ya sólida por debajo del punto de fusión dependiente de la respectiva presión de amoniaco, a modo de ejemplo durante aproximadamente 1 minuto a 20 horas, bajo una presión de amoniaco de aproximadamente 5 a 1000 bar, a una temperatura de aproximadamente 100ºC, de modo preferente de aproximadamente 200ºC, hasta por debajo del punto de fusión dependiente la respectiva presión de amoniaco.

El procedimiento según la invención se lleva a cabo preferentemente a continuación de una síntesis de melamina a partir de urea, de modo especialmente preferente a continuación de una síntesis de melamina bajo presión.

Ejemplo

En una planta piloto se separó la melamina extraída del reactor de una instalación de producción de los gases de reacción (gases de escape) CO_{2}/NH_{3} en un separador, en un subsiguiente depósito de reacción se arrastró con vapor por 100 kg de amoniaco/hora a una presión de 100 bar, y después se condujo a un depósito de envejecimiento. A una presión de NH_{3} de 250 bar y a una temperatura de 330ºC se saturó la fusión de la melamina con NH_{3}, y se dejó permanecer una hora. Después se pulverizaron del depósito de envejecimiento aproximadamente 11 kg de fusión de melamina/hora en un lecho fluidizado de melamina. El lecho fluidizado se mantuvo con gas NH_{3} y se accionó a una presión de 25 bar y una temperatura de 300ºC. Se excluyó melamina sólida, se descomprimió, y se enfrió a temperatura ambiente.

Pureza: 99,8% en peso de melamina.

Claims (16)

1. Procedimiento para el enfriamiento de melamina líquida mediante mezclado con melamina sólida o con substancias inertes sólidas, o con una mezcla de melamina sólida y substancias inertes sólidas.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la melamina líquida está bajo una presión de NH_{3} de 1 - 1000 bar.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se alimenta NH_{3} durante el mezclado.

4. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el enfriamiento se efectúa hasta por debajo del punto de fusión de melamina.

5. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se descomprime la melamina líquida durante el mezclado.

6. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la melamina líquida está saturada con NH_{3} antes del enfriamiento.

7. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque se descomprime la melamina líquida durante el mezclado, y se enfría hasta por debajo del punto de fusión de melamina.

8. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque las substancias inertes sólidas están constituidas por partículas de metal o vidrio.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el mezclado se efectúa en un lecho fluidizado.

10. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque la temperatura en el lecho fluidizado asciende a aproximadamente 100 hasta aproximadamente 340ºC.

11. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque la presión en el lecho fluidizado asciende aproximadamente a 1,5 a aproximadamente 100 bar.

12. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque el lecho fluidizado está constituido por melamina sólida.

13. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque el lecho fluidizado está constituido por melamina sólida y substancias inertes sólidas.

14. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque se mantiene el lecho fluidizado con un gas, preferentemente con amoniaco.

15. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque se enfría la melamina líquida hasta por debajo del punto de fusión, y a continuación se deja permanecer aproximadamente 1 minuto hasta 20 horas, bajo una presión de amoniaco de aproximadamente 5 a 1000 bar, a una temperatura de aproximadamente 100ºC hasta por debajo del punto de fusión.

16. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque se lleva a cabo a continuación de una síntesis de melamina a partir de urea, llevada a cabo bajo presión.