ITMI20081776A1 - Procedimento e apparecchiatura per la produzione di melammina da urea - Google Patents
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Description
“Procedimento e apparecchiatura per la produzione di melammina da ureaâ€
La presente invenzione concerne un procedimento per la produzione di melammina da urea e la relativa apparecchiatura.
In particolare la presente invenzione si riferisce ad un procedimento per la produzione di melammina ad elevata purezza mediante un procedimento ad alta pressione a partire da urea.
Il processo di produzione di melammina da urea può essere condotto sia a bassa pressione, in presenza di catalizzatori, sia a pressione elevata senza impiego di catalizzatori. In entrambi i casi la reazione viene condotta alla temperatura di 360–420°C ed à ̈ fortemente endotermica. Il calore di reazione, negativo, à ̈ di circa 93000 Kcalorie per Kmole di melammina prodotta.
Indipendentemente dalla pressione di reazione la trasformazione dell’urea in melammina avviene secondo lo schema di reazione globale seguente:
6 CO(NH2)2→ (CN)3(NH2)3+ 6 NH3+ 3 CO2(A) urea melammina off-gas
Per quanto riguarda il processo di produzione di melammina da urea a pressione elevata si ritiene che la sequenza cinetica più probabile delle reazioni intermedie che portano alla formazione finale della melammina sia la seguente:
3 CO(NH2)2----------→ 3 HOCN 3 NH3(1) urea acido isocianico
3 HOCN ----------→ C3N3(OH)3(2) acido isocianico acido cianurico
C3N3(OH)3+ NH3----------→ C3N3(OH)2NH2+ H2O (3) acido cianurico ammelide
C3N3(OH)2NH2+ NH3----------→ C3N3(OH)(NH2)2+ H2O (4) ammelide ammelina
C3N3(OH)(NH2)2+ NH3----------→ C3N3(NH2)3+ H2O (5) ammelina melammina
3 CO(NH2)2+ 3 H2O ----------→ 6 NH3+ 3 CO2(6) urea
Sommando le reazioni da (1) a (6) si ottiene la reazione globale (A).
Nel prodotto finale di reazione, oltre all’urea non reagita (in caso di conversione inferiore al 100%), possono essere presenti alcuni di questi prodotti intermedi, in particolare l’ammelina e l’ammelide, indicati nel seguito brevemente con l’acronimo OAT (OssiAminoTriazine).
Inoltre nelle condizioni di reazione la melammina prodotta reagisce con sé stessa con eliminazione di ammoniaca, trasformandosi in prodotti di condensazione ad elevato peso molecolare (policondensati) che inquinano la melammina stessa, abbassandone la purezza e riducendo la resa globale del processo.
Le specie di policondensati presenti in maggior quantità nel prodotto di reazione sono il melam ed il melem. Essi si formano secondo i seguenti schemi globali di reazione:
melammina melam
melammina melem
Le reazioni che portano alla formazione dei policondensati sono reversibili, avvengono in fase liquida e sono favorite dalla bassa pressione parziale di ammoniaca e dalla prolungata permanenza della melammina alle temperature in cui detta melammina à ̈ liquida (> 354°C). I policondensati sono prodotti in quantità modeste nelle condizioni di sintesi della melammina, ma comunque significative in considerazione dell’elevato grado di purezza richiesto del prodotto finale.
Nel processo ad alta pressione l’urea allo stato fuso, a temperature comprese tra 140 e 150°C, viene introdotta in un reattore di sintesi, di norma unitamente ad NH3gassosa, mantenuto ad una temperatura compresa tra 360 e 420°C mediante opportuni mezzi di riscaldamento. La melammina grezza uscente dal reattore viene quindi sottoposta ad un trattamento di purificazione, tipicamente attraverso dissoluzione in acqua e successiva ricristallizzazione. In detto trattamento vengono recuperati i co-prodotti gassosi di reazione (ammoniaca ed anidride carbonica) ed eliminati e/o separati i sottoprodotti di reazione (essenzialmente OAT e policondensati) oltre che l’urea non reagita.
Nella maggior parte dei processi industriali a tutt’oggi operanti la reazione di sintesi della melammina viene effettuata ad alta pressione in continuo ed in fase liquida, in genere in un unico reattore omogeneo, costituito normalmente da un recipiente cilindrico (reattore a tino) in cui la massa reagente viene mantenuta sotto vigorosa agitazione grazie ai gas che si sviluppano durante la reazione stessa. Il calore (negativo) di reazione viene ceduto alla massa reagente tramite opportuni tubi di scambio di calore, posizionati all’interno del reattore, entro i quali circola un fluido termovettore ad una temperatura superiore a quella di reazione.
Grazie all’intenso stato di agitazione provocato dalla formazione dei sottoprodotti gassosi di reazione, la concentrazione di tutte le specie chimiche all’interno del reattore tende ad assumere un valore praticamente uguale in ogni punto della massa liquida e l’urea che viene alimentata in continuo viene rapidamente miscelata nella massa reagente circolante. Il prodotto di reazione che viene estratto in continuo avrà quindi una concentrazione identica a quella della massa reagente circolante nel reattore. Date le caratteristiche cinetiche delle reazioni coinvolte in un sistema come quello sopra descritto può essere necessario l’impiego di notevoli volumi di reazione che rendono l’operazione assai onerosa anche perché, dovendo il reattore resistere all’azione altamente corrosiva dei reagenti e dei prodotti ottenuti in condizioni di temperatura e pressione notevolmente severe, i materiali costituenti tale reattore e la loro lavorazione sono estremamente costosi.
Come noto agli esperti dell’arte, in un reattore unico continuo, perfettamente miscelato e caratterizzato da concentrazioni omogenee delle specie chimiche in ogni punto della massa reagente, il tempo di permanenza di una qualsiasi porzione di liquido circolante al suo interno varia da zero all’infinito secondo una curva di distribuzione che ha il suo massimo molto vicino al tempo medio di permanenza, quest’ultimo essendo definito dal rapporto fra il volume del sistema e la portata di alimentazione (urea in questo caso).
In queste condizioni le porzioni di massa reagente che possono uscire dal reattore prima che l’urea sia stata completamente trasformata in melammina sono tanto maggiori quanto minore à ̈ il tempo medio di permanenza, ossia quanto minore à ̈ il volume di reazione in rapporto alla portata di alimentazione dell’urea entrante.
A ciò si aggiunge il fatto che, a causa della difficoltà pratica di ottenere uno stato di perfetta miscelazione, si possono verificare fenomeni di “bypass†, consistenti nella fuoriuscita dal reattore di urea non reagita prima ancora che questa sia stata completamente inglobata nella massa circolante.
Da quanto sopra esposto, si deduce che, per quanto attiene al problema fluidodinamico, a parità di altre condizioni, bisogna ricorrere ad un elevato volume di reazione per ottenere elevati tassi di conversione dell’urea (e quindi elevate rese globali) in un reattore unico continuo di tipo omogeneo (reattore a tino). Il volume di reazione può essere ridotto solo con un adeguato controllo dei tempi effettivi di permanenza della miscela reagente e con l’eliminazione o riduzione dei fenomeni di by-pass dell’urea alimentata.
Nell’arte nota le soluzioni proposte per ovviare ai suddetti inconvenienti consistono principalmente in:
- ripartire il grado di conversione dell’urea in più reattori omogenei in cascata, oppure
- adottare un reattore di tipo tubolare (plugflow reactor).
Entrambe queste soluzioni devono comunque tenere conto delle caratteristiche chimico-termodinamiche del sistema reagente che tende a separare prodotti solidi a bassi valori di conversione dell’urea. Come insegna il brevetto US 6,252,074 (US’074), per ovviare a questi inconvenienti si può ricorrere ad una configurazione che consiste in un primo stadio di reazione costituito da un reattore di tipo omogeneo (reattore a tino) caratterizzato da una conversione dell’urea sopra l’85%, seguito da uno o più stadi di reazione in sistemi tubolari (del tipo plug-flow), nei quali si ottiene il completamento della conversione dell’urea sino ai valori finali desiderati ed, in pratica, l’eliminazione completa dei fenomeni di by-pass.
Il raggiungimento di valori elevati di conversione dell’urea, però, non rappresenta di per sé un traguardo accettabile se non si ottiene contemporaneamente un elevato valore di selettività della reazione di conversione dell’urea in melammina.
Con il termine conversione (dell’urea), indicata con “c†si intende la quantità di urea pirolizzata (e quindi scomparsa) Up in rapporto alla quantità di urea alimentata Ua, moltiplicata per 100. Essa viene espressa dalla seguente relazione:
c = Up · 100 (7) Ua
Per selettività “s†della reazione di pirolisi si intende, invece, il rapporto fra la melammina ottenuta, M, e quella teorica, Mt, ottenibile dall’urea convertita, moltiplicato per 100:
s = M · 100 (8) Mt
La resa in melammina “r†esprime la quantità in moli di melammina ottenuta, M, per mole di urea alimentata, Ua, moltiplicata per 100. Essa viene espressa dalla relazione:
r = moli melammina ottenuta = M · 100 (9) 100 moli di urea alimentata Ua Combinando la (9) con le (7) e (8) si ottiene:
r = s · c · Mt (10) 100 Up
Dalla reazione stechiometrica (A) della reazione globale di trasformazione dell’urea in melammina si evince che il rapporto molare della quantità di melammina teorica ottenibile, Mt, rispetto alla quantità di urea pirolizzata, Up, à ̈:
Mt = 1 (11) Up 6
Inserendo la (11) nella (10) si ha infine:
r = s · c (12)
6·100
Nel caso limite di selettività 100% e di conversione 100%, la relazione fornisce il valore massimo di resa di 16,67 moli di melammina per 100 moli di urea alimentata, corrispondente a 0,35 Kg di melammina per Kg di urea cui corrisponde un consumo di urea pari a 1/0,35, cioà ̈ 2,86 Kg per Kg di melammina prodotta.
Secondo quanto descritto in US 3,116,294 (US’294), la selettività della reazione in un reattore unico omogeneo e continuo, ossia in un reattore del tipo comunemente adottato nella maggior parte delle realizzazioni industriali, non può mai raggiungere il valore del 100% a causa della presenza della CO2nel sistema di reazione. La presenza di CO2à ̈ ineludibile, essendo la CO2uno dei prodotti della reazione stessa. Sempre secondo US’294 la massima selettività ottenibile in questo tipo di reattore à ̈ all’incirca il 95%, proprio a causa della influenza negativa della CO2.
Pertanto appare evidente che, anche eliminando le perdite di conversione legate ai problemi fluidodinamici sopra citati, ossia ottenendo una perfetta miscelazione della massa reagente e la completa eliminazione dei fenomeni di by-pass dell’urea, si giungerebbe ad una resa massima globale di reazione pari a 0,35 x 0,95 = 0,33 Kg di melammina per Kg di urea, pari ad un consumo di urea di circa 3 Kg per Kg di melammina uscente dal reattore.
Al fine di eliminare l’influenza negativa della CO2sulla selettività , US’294 propone l’utilizzo di un secondo reattore, operante alle stesse condizioni di temperatura e pressione del reattore di pirolisi, in cui la CO2viene estratta dalla massa reagente facendo gorgogliare in seno ad essa NH3gassosa (stripping). Con questo metodo si possono ottenere rese di reazione che arrivano sino al 99,5%, con consumi di 2,874 Kg di urea per Kg di melammina uscente dal reattore (al netto delle perdite del ciclo di purificazione e cristallizzazione della melammina).
Il processo rivendicato in US’294 consente di migliorare notevolmente la resa dei processi di sintesi della melammina ad elevata pressione comunemente applicati. Tuttavia, poiché il secondo reattore rivendicato à ̈ analogo al reattore principale (un reattore continuo a tino), permangono, seppure in minore misura, gli stessi problemi di natura fluidodinamica (omogeneità della massa reagente e bypass dell’urea) già illustrati.
Un ulteriore miglioramento della resa à ̈ ottenibile con la soluzione rivendicata nel citato brevetto US’074. In questo brevetto si propone di sottoporre la miscela uscente dal reattore principale a successivi stadi di reazione condotti in reattori tubolari (ossia con distribuzione dei tempi di permanenza del tipo plug-flow). Questa soluzione consente il superamento dei problemi fluidodinamici che ancora permangono in US’294 e, allo stesso tempo, consente un incremento della resa di reazione sino al 99,62%. Sempre secondo US’074, la resa può essere ulteriormente aumentata se, a valle del sistema costituito dalla combinazione “reattore a tino/reattore tubolare†, si sottopone il prodotto uscente ad uno stripping con NH3per eliminare totalmente la CO2ancora presente nel sistema reagente e ad un ulteriore stadio di reazione finale operante ad una pressione superiore.
Entrambe le soluzioni prospettate da US’294 e da US’074 consentono di ottenere un deciso miglioramento della resa del processo di produzione della melammina da urea rispetto al processo condotto in un reattore unico omogeneo. Per entrambe le soluzioni però permangono problematiche non ancora sufficientemente risolte sia in ordine al raggiungimento della massima resa ottenibile (in particolare per US’294) sia in ordine ai costi d’investimento (soprattutto per quanto riguarda US’074).
Scopo della presente invenzione à ̈ quello di superare gli inconvenienti evidenziati dallo stato della tecnica.
È un primo oggetto della presente invenzione un’apparecchiatura per la produzione di melammina da urea che prevede un Post-Reattore attraverso il quale fluisce in continuo una corrente liquida di melammina grezza, all’interno di detto Post-Reattore essendo previsti elementi di separazione che delimitano porzioni o comparti del Post-Reattore posti in cascata rispetto al flusso di detta corrente liquida, ciascun comparto essendo comunicante con il comparto adiacente e con uno spazio di testa del Post-Reattore non occupato dalla corrente liquida di melammina grezza, essendo inoltre previsti mezzi di alimentazione di una corrente gassosa di NH3.
Il Post-Reattore à ̈ posizionato a valle di un primo stadio di reazione di un processo di produzione di melammina da urea, detto primo stadio essendo una reazione di pirolisi di urea, generalmente, realizzata secondo i procedimenti noti dallo stato della tecnica in un unico reattore a tino, come descritto, ad esempio, in US’294 e US’074.
All’interno del Post-Reattore fluisce la corrente liquida di melammina grezza prodotta nel primo stadio del processo di produzione della melammina da urea.
Preferibilmente gli elementi di separazione che delimitano le porzioni o comparti del Post-Reattore sono paratie.
Più preferibilmente gli elementi di separazione sono paratie cilindriche concentriche che delimitano porzioni o comparti del Post-Reattore tra loro comunicanti, la corrente di melammina fluendo da un comparto al comparto adiacente secondo una direzione dal basso verso l’alto e viceversa.
In alternativa gli elementi di separazione sono paratie radiali che delimitano porzioni o comparti del Post-Reattore tra loro comunicanti, la corrente di melammina fluendo da un comparto al comparto adiacente secondo una traiettoria radiale che procede dal centro alla periferia e viceversa.
Il Post-Reattore può quindi prevedere sia porzioni o comparti delimitati da paratie cilindriche concentriche, sia porzioni o comparti delimitati da paratie radiali.
In particolare l’apparecchiatura secondo la presente invenzione comprende mezzi per scaricare le correnti di melammina liquida e di fase gassosa, mantenendo costante il livello della fase liquida nonché la pressione di quella gassosa.
Preferibilmente, il Post-Reattore secondo la presente invenzione à ̈ inserito all’interno di un reattore di sintesi della melammina.
È un ulteriore oggetto della presente invenzione un procedimento per la produzione di melammina da urea, in cui una corrente liquida di melammina grezza, uscente da un primo stadio di reazione di un processo di produzione di melammina da urea, fluisce in continuo in almeno due porzioni o comparti fra loro comunicanti e posti in cascata rispetto al flusso della corrente liquida in un Post-Reattore mantenuto ad una temperatura variabile da 360 a 420°C e ad una pressione di almeno 7000 kPa, in ognuno di detti comparti essendo immessa almeno una corrente gassosa di NH3.
Il primo stadio di reazione del processo di produzione di melammina da urea à ̈ una reazione di pirolisi di urea, generalmente, realizzata con un unico reattore a tino.
All’interno del Post-Reattore fluisce la corrente liquida di melammina grezza prodotta nel primo stadio del processo di produzione della melammina da urea.
Preferibilmente, la corrente di NH3viene immessa ed omogeneamente distribuita nella corrente di melammina nella parte inferiore di ciascun comparto del Post-Reattore.
La fase gassosa comprendente CO2e NH3che si separa dalla corrente liquida di melammina, si raccoglie in uno spazio superiore o di testa del Post-Reattore, comunicante con ogni comparto del Post-Reattore, ed à ̈ convogliata verso l’esterno ad una portata tale da mantenere costante la pressione della fase gassosa all’interno del Post-Reattore.
La corrente liquida di melammina à ̈ scaricata dal Post-Reattore ad una portata tale da mantenere costante il livello di liquido all’interno del Post-Reattore.
La presente invenzione à ̈ di seguito descritta con riferimento alle seguenti figure schematiche aventi carattere esemplificativo e non limitativo dell’ambito di protezione definito dalle accluse rivendicazioni:
- figura 1: rappresentazione schematica di un Post-Reattore secondo una prima forma di realizzazione della presente invenzione, in tale prima forma di realizzazione essendo prevista la sequenza in successione (cascata) di un Reattore Principale, non mostrato in figura, in cui avviene il primo stadio della reazione di pirolisi dell’urea e di un Post-Reattore, in cui avviene il secondo stadio;
- figura 2: rappresentazione schematica di un Post-Reattore secondo tale prima forma realizzativa della presente invenzione, incorporato in un unico reattore;
- figura 3: rappresentazione schematica di una vista dall’alto di un Post-Reattore secondo una seconda forma realizzativa della presente invenzione incorporato in un unico reattore; - figura 4: rappresentazione schematica di una sezione trasversale IV-IV’ del Post Reattore secondo la forma realizzativa di figura 3.
In accordo con la presente invenzione, a valle del Reattore Principale del tipo comunemente adottato nella maggior parte delle attuali realizzazioni industriali, si colloca un secondo reattore (indicato nel seguito come Post-Reattore) che permette di risolvere sia i problemi fluidodinamici che limitano la conversione dell’urea, sia i problemi chimico-termodinamici (presenza della CO2) che influenzano negativamente la selettività della reazione di trasformazione dell’urea in melammina.
Il Post-Reattore secondo la presente invenzione opera nelle stesse condizioni di temperatura e pressione del Reattore Principale e riceve da questo la fase liquida da esso uscente, costituita da melammina grezza contenente in soluzione urea non reagita, NH3, CO2ed impurezze costituite principalmente da OAT e policondensati. I gas sviluppatisi durante la reazione di pirolisi (off-gas) vengono separati nel Reattore Principale, o in una apposita apparecchiatura ad esso collegata, e convogliati a valle per il loro trattamento. Normalmente gli off-gas vengono infine riciclati all’impianto di produzione dell’urea.
Il Post-Reattore opera anch’esso in modo continuo ed à ̈ preferibilmente costituito da un recipiente cilindrico verticale avente un rapporto fra altezza e diametro compreso fra 0,5 e 20, preferibilmente compreso fra 5 e 15.
Il Post-Reattore ha una prima apertura (ingresso) attraverso la quale si immette la corrente di melammina liquida uscente dal Reattore Principale ed una seconda apertura (uscita) dalla quale la corrente di melammina liquida, una volta completata la conversione dell’urea non reagita presente nella corrente entrante, fuoriesce dal Post-Reattore ad elevata purezza e prosegue ai successivi stadi del processo produttivo.
Nell’attraversare il Post-Reattore dall’ingresso all’uscita, la corrente liquida di melammina à ̈ obbligata ad attraversare in successione (cioà ̈ in cascata) porzioni del Post-Reattore delimitate da elementi di separazione, cioà ̈ ad attraversare una successione di comparti, fra loro comunicanti attraverso una o più aperture, delimitati da paratie opportunamente disposte all’interno del Post-Reattore.
Come osservato, ciascun comparto o porzione del Post-Reattore oltre ad essere comunicante con la porzione adiacente, à ̈ in comunicazione con uno spazio di testa del Post-Reattore, non occupato dalla corrente liquida di melammina. Le paratie presentano quindi almeno un’apertura in una porzione superiore che permette a ciascun comparto di comunicare con tale spazio superiore del Post-Reattore destinato a raccogliere la fase gassosa che si sviluppa dalla corrente liquida di melammina trattata nel Post-Reattore.
In una prima forma di realizzazione preferita, vedi figura 1, il Post-Reattore comprende alcune paratie (A-D) cilindriche concentriche che formano comparti anulari verticali (5-8) percorsi dalla massa liquida entrante (corrente di melammina) secondo un percorso alternato alto-basso/basso-alto, sino a giungere ad un condotto di scarico centrale 3 comunicante con la valvola 4 d’uscita del Post-Reattore (scarico di fondo). La direzione di flusso in un dato comparto à ̈ in direzione opposta rispetto alla direzione del flusso nei comparti adiacenti. Il flusso della corrente 2 di melammina uscente dal Post-Reattore à ̈ regolato da un apposito controllore di livello che agisce sulla valvola di scarico di fondo 4 e che assicura il mantenimento di una colonna di liquido di altezza fissa e determinata all’interno del condotto di scarico centrale 3 del Post-Reattore, delimitato dalla paratia D.
La figura 1 illustra schematicamente la struttura interna di una prima forma di realizzazione del Post-Reattore secondo la presente invenzione, costituito, in via esemplificativa, da 4 comparti anulari concentrici con l’asse verticale del reattore (individuati con i numeri da 5 a 8) delimitati dalle paratie cilindriche concentriche (A-D) e dal condotto di scarico centrale 3 che, come detto, comunica con la valvola di scarico di fondo 4. Secondo questa configurazione, la corrente liquida di melammina grezza 1 proveniente dal Reattore Principale entra nel Post-Reattore, attraverso il bocchello 9 ed i distributori esterni 9’ ad esso collegati. In particolare la corrente liquida di melammina grezza 1 entra nel comparto anulare 5 più esterno e procede per gravità , dall’alto verso il basso, fino a raggiungere il fondo del Post-Reattore. La massa liquida della corrente di melammina grezza à ̈ contenuta in uno spazio anulare delimitato dalla parete esterna del Post-Reattore e dalla paratia cilindrica concentrica A. La paratia A presenta nella porzione superiore almeno una apertura posta ad un’altezza sufficiente a garantire il contenimento da parte del comparto 5 di tutto il volume di liquido entrante attraverso il bocchello 9 ed il distributore 9’. Tale apertura collega il comparto 5 con lo spazio di testa E, in cui à ̈ assente il liquido, del Post-Reattore. Nella sua porzione inferiore la paratia A presenta almeno un’apertura che permette al liquido proveniente dall’alto di passare al successivo comparto 6 delimitato dalle paratie A e B. Tutta la massa liquida che arriva dall’alto del comparto anulare 5 à ̈ costretta a risalire verso l’alto nell’adiacente e comunicante comparto 6, delimitato dalle paratie A e B in quanto, al contrario della paratia A, la paratia B non presenta alcuna apertura nella parte inferiore, essendo connessa direttamente al fondo del Post-Reattore. La massa liquida che fluisce nel Post-Reattore, quindi, non ha alcuna possibilità di procedere radialmente verso il comparto anulare adiacente più interno 7.
All’interno del comparto 6, quindi, il flusso del liquido verso l’alto à ̈ assicurato dal battente idraulico positivo corrispondente alla differenza di quota tra il livello del liquido nel comparto 5 più esterno e l’altezza della paratia B, tenuto debito conto delle diverse densità delle due colonne di liquido discendente ed ascendente.
La corrente di melammina liquida che stramazza oltre il bordo superiore della paratia B prosegue il suo percorso per gravità , verso il basso, nel comparto 7 delimitato dalle paratie B e C. Analogamente alla paratia A, la paratia C presenta almeno un’apertura nella parte inferiore, in prossimità del fondo del Post-Reattore, che costringe il liquido discendente nel comparto 7 a risalire nuovamente verso l’alto nel comparto 8. La paratia C ha un’apertura nella parte superiore posta ad un’altezza più elevata della corrispondente apertura nella paratia B in modo da impedire al liquido che fluisce nel comparto 7 di riversarsi verso il centro del recipiente.
La discesa del liquido nel comparto 7 delimitato dalle paratie B e C à ̈ assicurata dall’altezza del bordo superiore della paratia D. Nella particolare configurazione raffigurata in figura 1 la paratia D coincide con la parete del condotto di scarico centrale 3 del Post-Reattore comunicante con la valvola di scarico di fondo 4. L’altezza della paratia D à ̈ tale da assicurare un battente idraulico positivo corrispondente alla differenza di quota tra il livello del liquido nel comparto 7 e quello del liquido presente nel comparto 8.
La paratia anulare cilindrica D delimita anche il condotto di scarico centrale 3. Questa paratia non ha aperture nella parte inferiore del Post-Reattore ed à ̈ in comunicazione con la valvola di scarico di fondo 4.
Il livello della massa liquida che transita nel condotto di scarico centrale 3 à ̈ mantenuto costante tramite un controllore di livello 10 posizionato nel condotto di scarico centrale 3, detto controllore 10 comandando la valvola di scarico di fondo 4. La corrente di melammina liquida presente nel condotto di scarico centrale 3 à ̈ completamente isolata dal resto della massa circolante all’interno del Post-Reattore.
Riassumendo, secondo la rappresentazione schematica della disposizione delle paratie all’interno del Post-Reattore illustrata in figura 1, la corrente liquida di melammina grezza proveniente dal Reattore Principale entra dall’alto nel comparto 5, delimitato dalla paratia A e dalla parete esterna del PostReattore, raggiunge il fondo del Post-Reattore stesso per poi risalire nel comparto anulare 6, delimitato dalle paratie A e B, e riversarsi nel comparto anulare 7, delimitato dalle paratie B e C. La corrente liquida discende quindi il comparto 7 verso il fondo del Post-Reattore per poi risalire nel comparto anulare 8, delimitato dalle paratie C e D. Infine, la corrente liquida stramazza nel condotto di scarico centrale 3, delimitato dalla paratia cilindrica D, ed à ̈ scaricata dal Post-Reattore (corrente 2) attraverso la valvola di scarico di fondo 4, in controllo automatico di livello, ossia facendola fuoriuscire ad una portata tale da mantenere costante il livello di liquido all’interno del condotto di scarico centrale 3. A tal fine, si utilizza un opportuno dispositivo di controllo noto all’esperto del ramo (dispositivo 10 di figura 1).
Durante il percorso di attraversamento del Post-Reattore, dall’ingresso all’uscita, una corrente di ammoniaca gassosa à ̈ immessa nella corrente di melammina liquida 1. L’ammoniaca gassosa à ̈ distribuita omogeneamente nella corrente liquida per mezzo di appositi bocchelli diffusori 11, posti preferibilmente sul fondo dei comparti anulari nei quali à ̈ ripartito il volume liquido della corrente di melammina all’interno del Post-Reattore.
L’immissione dell’ammoniaca gassosa ha la funzione di strippare la CO2presente nella fase liquida di melammina in modo da ridurne e mantenerne la concentrazione a valori prossimi a zero. I gas che si liberano per effetto dell’azione di stripping (essenzialmente NH3e CO2) sono raccolti nello spazio superiore E del Post-Reattore, non occupato dal liquido, e sono infine convogliati all’esterno attraverso il bocchello 12, per unirsi agli off-gas uscenti dal Reattore Principale. A tal fine, si utilizzano opportuni dispositivi (non mostrati in figura 1) noti all’esperto del ramo che consentono di convogliare i gas verso l’esterno ad una portata tale da mantenere costante la pressione della fase gassosa all’interno del Post-Reattore.
L’assenza di CO2nella corrente liquida circolante all’interno del Post-Reattore permette l’avanzamento delle reazioni di trasformazione degli intermedi di pirolisi (essenzialmente le OAT) in melammina con conseguente aumento della selettività . Inoltre, la particolare disposizione delle paratie all’interno del Post-Reattore assicura la completa segregazione della corrente liquida entrante da quella uscente, limitando le possibilità di by-pass dell’urea entrante e non totalmente convertita verso lo scarico di fondo.
Anche la retromiscelazione (back-mixing) delle specie chimiche presenti nella corrente liquida che fluisce attraverso il Post-Reattore viene attenuata grazie alla segregazione determinata dalla presenza delle paratie cilindriche di separazione che determinano un flusso a cascata fra i vari comparti anulari che si susseguono al suo interno. L’attenuazione del back-mixing à ̈ tanto maggiore quanto più elevato à ̈ il numero dei comparti anulari previsti.
Negli stadi finali del processo di pirolisi dell’urea à ̈ prevalente la trasformazione delle OAT in melammina attraverso reazioni debolmente esotermiche. Il calore sviluppato che accompagna queste reazioni contribuisce al mantenimento della temperatura di reazione all’interno del Post-Reattore. Non à ̈ quindi necessario fornire ulteriore calore dall’esterno, essendo sufficiente la presenza di una camicia esterna di riscaldamento (camicia 13 in figura 1) per limitare le dispersioni di calore e mantenere la temperatura del Post-Reattore praticamente agli stessi valori del Reattore Principale (cioà ̈ 360 – 420 °C).
Una seconda forma di realizzazione dell’invenzione che consente di diminuire ulteriormente il costo degli investimenti à ̈ quella illustrata nelle figura 2 che mostra un Post-Reattore incorporato all’interno del Reattore Principale di sintesi della melammina.
In particolare la figura 2 mostra un Reattore Principale comprendente al suo interno, nella parte superiore, un Post-Reattore avente le stesse caratteristiche di quello illustrato in figura 1, a formare un’unica apparecchiatura.
Per chiarezza di descrizione, all’interno di detta apparecchiatura sono identificabili due zone distinte: una “zona di pirolisi†I, costituita dal corpo del Reattore Principale, ed una “zona di finitura†II, costituita dal Post-Reattore. Nella zona di pirolisi I, mantenuta ad una temperatura compresa tra 360 e 420°C con opportuni mezzi di riscaldamento (ad esempio una serie di tubi 14 nei quali scorre un fluido termovettore) e ad elevata pressione (per esempio superiore a 7000 kPa), la corrente di urea allo stato fuso 15, immessa attraverso il bocchello di fondo 16, pirolizza a melammina secondo la reazione (A) sopra descritta formando una massa bifasica comprendente una fase liquida, costituita essenzialmente da melammina grezza, sottoprodotti di reazione ed urea non reagita, ed una fase gassosa, costituita essenzialmente da ammoniaca e anidride carbonica, satura di vapori di melammina.
Dalla zona di pirolisi I la massa bifasica sale nella zona di finitura II. In figura 2, a scopo esemplificativo, tale zona di finitura II prevede un Post-Reattore con tre comparti o spazi anulari concentrici. Nello spazio superiore o di testa E del Post-Reattore, non occupato dalla massa bifasica, si raccoglie la fase gassosa che si separa dalla fase liquida. La fase gassosa viene poi convogliata all’esterno del Post-Reattore attraverso un bocchello 17 di uscita off-gas, la cui apertura à ̈ controllata da un apposito dispositivo di controllo 18 in grado di consentire la fuoriuscita della fase gassosa che a mano a mano si forma, mantenendo costante la pressione all’interno del Post-Reattore.
Nella zona II la fase liquida fluisce dal basso verso l’alto attraverso il comparto anulare più esterno 19, per fluire poi dall’alto verso il basso attraverso il successivo comparto anulare intermedio 20, e risalire quindi attraverso il comparto anulare più interno 21. Essa à ̈ infine convogliata al condotto di scarico centrale 22 comunicante con la valvola di scarico 23. Questa valvola à ̈ dotata di un apposito dispositivo 23’ che consente di controllare la portata di scarico del prodotto di reazione dall’apparecchiatura, mantenendo costante il livello del liquido nel condotto di scarico centrale 22. Nei comparti 20 e 21 la corrente di melammina liquida proveniente dalla zona di pirolisi I viene in contatto con ammoniaca gassosa, immessa in modo uniforme nella corrente stessa mediante opportuni bocchelli diffusori 24, al fine di separare mediante un’azione di stripping la CO2in essa presente, analogamente a quanto illustrato per il Post-Reattore di fig. 1.
L’ammoniaca gassosa alimentata dai bocchelli diffusori 24 si raccoglie nello spazio superiore E del Post-Reattore assieme alla CO2strippata dalla corrente di melammina per poi essere scaricata all’esterno insieme con gli off-gas provenienti, attraverso il comparto anulare 19, dalla sottostante zona di pirolisi I.
Un’ulteriore forma di realizzazione dell’invenzione à ̈ mostrata nelle figg. 3 e 4. In questa forma di realizzazione la zona di finitura II comprende elementi di separazione o paratie radiali, delimitanti i vari spazi o comparti comunicanti attraversati dalla corrente liquida di melammina grezza. A puro titolo esemplificativo, il Post-Reattore (zona di finitura II) illustrato in figura 3 prevede cinque comparti o spazi di trattamento (25-29), in cui avviene lo stripping della CO2con NH3.
Con questa configurazione, nell’attraversare il Post-Reattore dall’ingresso all’uscita, la massa bifasica, comprendente una fase liquida, costituita essenzialmente da melammina grezza, sottoprodotti di reazione ed urea non reagita, ed una fase gassosa satura di vapori di melammina, costituita essenzialmente da ammoniaca e anidride carbonica, procede secondo percorsi radiali dal centro del Post-Reattore verso la periferia e viceversa.
La pluralità di paratie presenti nel Post-Reattore delimita una serie di comparti o spazi fra loro comunicanti, attraversati in successione dalla miscela bifasica. Anche in questa forma realizzativa, le paratie presentano almeno un’apertura nella porzione superiore e ciascun comparto o spazio risulta così comunicante con lo spazio superiore o di testa E del Post-Reattore destinato a raccogliere la fase gassosa che si sviluppa.
In particolare la massa bifasica, formatasi nella zona di pirolisi I, viene alimentata alla zona di finitura II tramite un condotto centrale 30, delimitato da un elemento separatore o paratia cilindrica F, comunicante con lo spazio di testa E per consentire alla fase gassosa di separarsi dalla massa bifasica. La paratia cilindrica F presenta un’apertura 31 attraverso la quale la miscela bifasica fluisce radialmente verso il comparto 25 delimitato, oltre che dalla paratia cilindrica F, dalle paratie radiali G e H. Nel comparto 25 una corrente di ammoniaca gassosa 32 à ̈ immessa nella miscela bifasica, preferibilmente dalla parte inferiore del comparto 25, attraverso opportuni bocchelli distributori 33. La paratia radiale G à ̈ dotata di almeno un’apertura 34 attraverso la quale la miscela bifasica fluisce, mediante un percorso radiale, verso il comparto 26 delimitato, oltre che dalla paratia cilindrica F e dalla paratia radiale G, anche dalla paratia radiale L. La paratia radiale L à ̈ dotata di almeno un’apertura 35 attraverso la quale la miscela bifasica prosegue verso il successivo comparto 27 delimitato dalle paratie F, L e M. Analogamente, i comparti 28 (delimitato dalle paratie F, M e N) e 29 (delimitato dalle paratie F, N e P) del Post-Reattore sono attraversati dalla miscela bifasica che fluisce radialmente attraverso le aperture 36 e 37 presenti, rispettivamente, nelle paratie M e N. Analogamente, anche nei comparti 26-29 una corrente di ammoniaca gassosa à ̈ immessa nella corrente liquida di melammina attraverso uno o più bocchelli diffusori 33. Nella forma realizzativa raffigurata nelle figure 3 e 4, l’ammoniaca gassosa à ̈ alimentata in ciascun comparto 25-29 tramite un condotto di distribuzione anulare 11 posto all’esterno dell’apparecchiatura.
La paratia P non presenta aperture radiali e la sua altezza à ̈ inferiore a quella delle paratie G-N delimitanti gli altri comparti o spazi. Queste specifiche caratteristiche della paratia P obbligano la corrente liquida presente nel comparto 29 a stramazzare in un sesto comparto 38 di raccolta e scarico, dal quale detta corrente liquida viene estratta dalla zona di finitura II. L’estrazione della corrente liquida avviene in controllo di livello tramite il dispositivo 39, che permette di mantenere costante il livello all’interno del comparto 38, attraverso la valvola di scarico 40.
Il procedimento e l’apparecchiatura secondo la presente invenzione presentano diversi vantaggi, in particolare:
− possibilità di eliminare la CO2dalla corrente di melammina grezza in modo uniforme in ogni punto del Post-Reattore con conseguente innalzamento della selettività del processo di sintesi della melammina;
− possibilità di eliminare completamente i fenomeni di by-pass dell’urea non reagita entrante nel Post-Reattore con conseguente innalzamento del tasso di conversione dell’urea alimentata come materia prima;
− possibilità di ridurre i fenomeni di back-mixing dei prodotti della reazione di conversione con conseguente aumento delle velocità di trasformazione e quindi riduzione del volume di reazione necessario, a parità di resa;
− possibilità di produrre melammina ad elevato grado di purezza (superiore a 99,9%) in un’apparecchiatura unica e compatta con notevole riduzione dei costi di investimento;
− l’apparecchiatura à ̈ integrabile in modo relativamente semplice anche su impianti già esistenti, indipendentemente dal tipo di configurazione adottata.
Il seguente esempio di realizzazione à ̈ fornito a mero scopo illustrativo della presente invenzione e non deve essere inteso in senso limitativo dell’ambito di protezione definito dalle accluse rivendicazioni.
ESEMPIO 1
In un impianto per la produzione di 30.000 t/a di melammina il primo stadio di reazione, realizzato con un reattore a tino operante a 8.000 kPa di pressione e 385°C di temperatura, viene alimentato con 12.345 Kg/h di urea fusa e 615 Kg/h di ammoniaca .
Dalla testa del suddetto reattore vengono prelevati 8.473 Kg/h di off-gas costituiti da:
3.880 Kg/h di NH3
4.263 Kg/h di CO2
330 Kg/h di melammina vapore
ed inviati al recupero della melammina in essi contenuta, e 4.489 Kg/h di melammina grezza in fase liquida la cui composizione à ̈:
melammina (100%) 3.672 Kg/h
urea non reagita 617 Kg/h
OAT 23 Kg/h
Policondensati 80 Kg/h
NH3(in soluzione) 60 Kg/h
CO2(in soluzione) 37 Kg/h
Tenuto conto che gli 80 Kg/h di policondensati vengono completamente convertiti in melammina e quindi recuperati nella sezione di purificazione posta a valle del reattore, la resa di melammina (includendo anche quella uscita con la fase vapore, totalmente recuperata in altre sezioni dell’impianto), all’uscita dal primo stadio di reazione risulta essere:
3.672 330 80 = 0,331 Kg per Kg di urea alimentata 12.345
ossia il 94% del teorico, al netto delle perdite del ciclo di recupero e purificazione della melammina.
La suddetta fase liquida à ̈ inviata ad un Post-Reattore realizzato come illustrato in figura 1 ed operante alle stesse condizioni di pressione e temperatura del primo stadio di reazione. Il Post-Reattore ha un diametro di 1,1 m ed un’altezza totale di 10 m con un volume totale occupato dalla fase liquida di 5,7 m<3>e ha all'interno 3 paratie cilindriche, più un condotto centrale di scarico posizionato come in figura 1. Si delimitano in tal modo 4 comparti cilindrici anulari al fondo dei quali viene immessa ed omogeneamente distribuita una quantità globale di 1.300 Kg/h di ammoniaca gassosa e surriscaldata.
Dallo scarico di fondo del Post-Reattore si raccolgono 3.978 Kg/h di melammina purificata costituita da:
melammina (100%) 3.843 Kg/h
urea non reagita assente
OAT 8 Kg/h
Policondensati 50 Kg/h
NH3(in soluzione) 77 Kg/h
CO2(in soluzione) assente
Dalla testa del Post-Reattore si scarica una quantità di 1.810 Kg/h di off-gas costituiti nella quasi totalità da ammoniaca e contenenti 89 kg/h di vapori di melammina.
Gli off-gas del Post-Reattore vengono uniti agli off-gas del reattore a tino ed inviati al trattamento per il totale recupero della melammina in essi presente.
Tenuto conto che i 50 Kg di policondensati vengono totalmente convertiti e quindi recuperati come melammina nella sezione di purificazione a valle dei reattori, la resa in melammina passa in questo modo da 0,331 Kg/Kg (94% del teorico) all'uscita del primo stadio di reazione a:
(3.843 330 89 50)/12.345 = 0,3493 Kg per Kg urea alimentata
corrispondente al 99,8% del teorico, sempre al netto delle perdite del ciclo di recupero e purificazione della melammina.
Claims (11)
- RIVENDICAZIONI 1. Apparecchiatura per la produzione di melammina da urea che prevede un Post-Reattore attraverso il quale fluisce in continuo una corrente liquida di melammina grezza, all’interno di detto Post-Reattore essendo previsti elementi di separazione che delimitano porzioni o comparti del Post-Reattore posti in cascata rispetto al flusso di detta corrente liquida, ciascun comparto essendo comunicante con il comparto adiacente e con uno spazio di testa del Post-Reattore non occupato dalla corrente liquida di melammina grezza, essendo inoltre previsti mezzi di alimentazione di una corrente gassosa di NH3.
- 2. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 1, dove gli elementi di separazione che delimitano le porzioni o comparti del Post-Reattore sono paratie.
- 3. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 2, dove gli elementi di separazione sono paratie cilindriche concentriche che delimitano porzioni o comparti del Post-Reattore tra loro comunicanti posti in cascata rispetto al flusso della corrente liquida di melammina grezza che fluisce da un comparto al comparto adiacente secondo una direzione dall’alto verso il basso e viceversa.
- 4. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 2, dove gli elementi di separazione sono paratie radiali che delimitano porzioni o comparti del Post-Reattore tra loro comunicanti posti in cascata rispetto al flusso della corrente liquida di melammina grezza che fluisce da un comparto al comparto adiacente secondo una direzione radiale dal centro alla periferia e viceversa.
- 5. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, comprendente mezzi per scaricare la corrente di melammina liquida e/o la fase gassosa, mantenendo costante il livello della fase liquida e/o la pressione di quella gassosa all’interno dell’apparecchiatura.
- 6. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, dove il Post-Reattore à ̈ inserito all’interno di un reattore di pirolisi dell’urea a melammina.
- 7. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, dove la corrente di NH3Ã ̈ immessa nella corrente di melammina nella parte inferiore di ciascun comparto del Post-Reattore.
- 8. Apparecchiatura secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, dove la fase gassosa comprendente CO2e NH3che si separa dalla corrente liquida di melammina, Ã ̈ raccolta nello spazio superiore o di testa del Post-Reattore comunicante con ogni comparto del Post-Reattore.
- 9. Procedimento per la produzione di melammina da urea in cui una corrente liquida di melammina grezza, uscente da un primo stadio di reazione di un processo di produzione di melammina da urea, fluisce in continuo in almeno due porzioni o comparti fra loro comunicanti e posti in cascata rispetto al flusso della corrente liquida in un Post-Reattore mantenuto ad una temperatura variabile da 360 a 420°C e ad una pressione di almeno 7000 KPa, in ognuno di detti comparti essendo immessa almeno una corrente gassosa di NH3.
- 10. Procedimento secondo la rivendicazione 9, in cui la fase gassosa comprendente CO2e NH3che si separa dalla corrente liquida di melammina grezza, à ̈ raccolta in uno spazio superiore o di testa del Post-Reattore, comunicante con ogni comparto del Post-Reattore, ed à ̈ convogliata verso l’esterno ad una portata che mantiene costante la pressione della fase gassosa all’interno del Post-Reattore.
- 11. Procedimento secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui la corrente liquida di melammina à ̈ scaricata dal Post-Reattore ad una portata che mantiene costante il livello di liquido all’interno del Post-Reattore.
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|---|---|---|---|---|
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Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3208264A1 (en) | 2016-02-19 | 2017-08-23 | Casale SA | Method for revamping a high pressure melamine plant |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3751232A (en) * | 1971-01-14 | 1973-08-07 | Universal Oil Prod Co | Means for effecting a multiple stage contact of a reactant stream |
| US6252074B1 (en) * | 1997-06-27 | 2001-06-26 | Eurotecnica Development & Licensing S.R.L. | Process and apparatus for melamine manufacture |
| WO2002100839A1 (en) * | 2001-06-08 | 2002-12-19 | Eurotecnica Group S.A. (Swiss Branch) | Improved procedure for the production of high-purity melamine with high yields |
| US20030208030A1 (en) * | 2001-08-29 | 2003-11-06 | Shuji Yamaguchi | Production process and production apparatus for polybutylene terephthalate |
| US20060167250A1 (en) * | 2003-01-17 | 2006-07-27 | Basf Aktiengesellschaft | Two-stage reactor for the production of melamine |
| US20070217285A1 (en) * | 2006-03-17 | 2007-09-20 | Barrick Gold Corporation | Autoclave with underflow dividers |
| US20070232801A1 (en) * | 2004-07-29 | 2007-10-04 | Ami-Agrolinz Melamine International Gmbh | High Pressure Method for Producing Pure Melamine in a Vertical Synthesis Reactor |
-
2008
- 2008-10-07 IT ITMI2008A001776A patent/IT1391372B1/it active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3751232A (en) * | 1971-01-14 | 1973-08-07 | Universal Oil Prod Co | Means for effecting a multiple stage contact of a reactant stream |
| US6252074B1 (en) * | 1997-06-27 | 2001-06-26 | Eurotecnica Development & Licensing S.R.L. | Process and apparatus for melamine manufacture |
| WO2002100839A1 (en) * | 2001-06-08 | 2002-12-19 | Eurotecnica Group S.A. (Swiss Branch) | Improved procedure for the production of high-purity melamine with high yields |
| US20030208030A1 (en) * | 2001-08-29 | 2003-11-06 | Shuji Yamaguchi | Production process and production apparatus for polybutylene terephthalate |
| US20060167250A1 (en) * | 2003-01-17 | 2006-07-27 | Basf Aktiengesellschaft | Two-stage reactor for the production of melamine |
| US20070232801A1 (en) * | 2004-07-29 | 2007-10-04 | Ami-Agrolinz Melamine International Gmbh | High Pressure Method for Producing Pure Melamine in a Vertical Synthesis Reactor |
| US20070217285A1 (en) * | 2006-03-17 | 2007-09-20 | Barrick Gold Corporation | Autoclave with underflow dividers |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3838398A1 (en) * | 2019-12-20 | 2021-06-23 | Casale Sa | Combined reactor for high-pressure synthesis of melamine |
| WO2021123054A1 (en) * | 2019-12-20 | 2021-06-24 | Casale Sa | Combined reactor for high-pressure synthesis of melamine |
| CN114828998A (zh) * | 2019-12-20 | 2022-07-29 | 卡萨勒有限公司 | 高压合成三聚氰胺的组合反应器 |
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| Publication number | Publication date |
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