KR20080007363A - 수성 암모늄 카바메이트 스트림의 농축 방법 - Google Patents

수성 암모늄 카바메이트 스트림의 농축 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20080007363A
KR20080007363A KR1020077026235A KR20077026235A KR20080007363A KR 20080007363 A KR20080007363 A KR 20080007363A KR 1020077026235 A KR1020077026235 A KR 1020077026235A KR 20077026235 A KR20077026235 A KR 20077026235A KR 20080007363 A KR20080007363 A KR 20080007363A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ammonium carbamate
stream
pressure
aqueous ammonium
mpa
Prior art date
Application number
KR1020077026235A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101320276B1 (ko
Inventor
요하네스 헨리쿠스 멘넨
트제이 트지엔 티지오에
Original Assignee
디에스엠 아이피 어셋츠 비.브이.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 디에스엠 아이피 어셋츠 비.브이. filed Critical 디에스엠 아이피 어셋츠 비.브이.
Publication of KR20080007363A publication Critical patent/KR20080007363A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101320276B1 publication Critical patent/KR101320276B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C273/00—Preparation of urea or its derivatives, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups
    • C07C273/02—Preparation of urea or its derivatives, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups of urea, its salts, complexes or addition compounds
    • C07C273/12—Preparation of urea or its derivatives, i.e. compounds containing any of the groups, the nitrogen atoms not being part of nitro or nitroso groups of urea, its salts, complexes or addition compounds combined with the synthesis of melamine
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C51/00—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
    • C07C51/15—Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by reaction of organic compounds with carbon dioxide, e.g. Kolbe-Schmitt synthesis

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)
  • Degasification And Air Bubble Elimination (AREA)

Abstract

본 발명은, 수성 암모늄 카바메이트 스트림의 압력을 1.0 내지 7 MPa의 압력으로 증가시키는 압력 증가 단계; 멜라민 제조 공정에서 생성되고 본질적으로 NH3, CO2 및 선택적으로 H2O로 이루어지고 수성 암모늄 카바메이트 스트림보다 낮은 H2O 함량을 갖는 가스 스트림과 수성 암모늄 카바메이트 스트림을 접촉시키고, 이때 가스 스트림이 15 내지 35 중량%의 H2O를 함유하는 농축 암모늄 카바메이트 스트림이 생성되는 방식으로 수성 암모늄 카바메이트 스트림에 흡수되는 응축 단계; 농축된 암모늄 카바메이트 스트림을 분리하고 방출하는 방출 단계를 포함하는, 유레아 제조 공정에서 생성되고 0.20 내지 0.9 MPa의 압력, 35 내지 95 ℃의 온도를 가지고 25 중량% 이상의 H2O를 함유하는 수성 암모늄 카바메이트 스트림을 농축하는 방법에 관한 것이다.

Description

수성 암모늄 카바메이트 스트림의 농축 방법{METHOD FOR CONCENTRATING AN AQUEOUS AMMONIUM CARBAMATE STREAM}
본 발명은 멜라민 제조 공정에서 생성되고 본질적으로 NH3, CO2, 및 선택적으로 H2O로 이루어진 가스 스트림을 유레아 제조에 이용하는 방법에 관한 것이다.
상기 방법은 WO 98/08808 A1 호에 개시되어 있다. 공지된 방법에서, 가스 스트림은 멜라민 제조를 위한 고압 공정에서 발생되며; 이 가스 스트림은 유레아를 제조하기 위한 스트리핑 공정의 고압 구획으로 바로 공급된다.
공지된 방법의 단점은 멜라민 및 유레아를 제조하기 위한 결과적인 복합 공정의 안정한 작업이 어렵다는 것이다: 즉, 공정들 중 하나에서 압력의 변동이 가스 스트림을 통해 다른 공정에 쉽게 영향을 미쳐 불안정한 작업을 야기할 수 있다는 것이다. 또 다른 단점은 공지된 방법의 가장 우수한 작업이 멜라민 공정이 유레아 공정의 상기 고압 구획보다 높은 압력을 갖는 경우에 달성된다는 것이다.
본 발명의 목적은 멜라민 제조 공정에서 생성된 가스 스트림을 이용하는 에 너지-효율적 방법을 제공하면서 상기 단점을 경감시키거나 배제시키는 것이다.
상기 목적은 수성 암모늄 카바메이트 스트림을 농축하는 방법에 상기 가스 스트림을 사용할 때 달성된다. 유레아 제조 공정에서 생성되고 0.20 내지 0.90 MPa의 압력 및 35 내지 95 ℃의 온도를 가지고 25 중량% 이상의 H2O를 함유하는 수성 암모늄 카바메이트 스트림을 농축시키는 상기 방법은 다음의 단계를 포함한다:
·수성 암모늄 카바메이트 스트림의 압력을 1.0 내지 7 MPa의 압력으로 증가시키는 압력 증가 단계;
·멜라민 제조 공정에서 생성되고 본질적으로 NH3, CO2, 및 선택적으로 H2O로 이루어지고 수성 암모늄 카바메이트 스트림보다 낮은 H2O 함량을 갖는 가스 스트림과 수성 암모늄 카바메이트 스트림을 접촉시키고, 이때 가스 스트림이 15 내지 35 중량%의 H2O를 함유하는 농축 암모늄 카바메이트 스트림이 생성되는 방식으로 수성 암모늄 카바메이트 스트림에 흡수되는 응축 단계;
·농축된 암모늄 카바메이트 스트림을 분리하고 방출하는 방출 단계.
본 발명에 따른 방법은 멜라민 제조 공정에서 생성되는 가스 스트림을 유레아 제조에 효과적이고 안정적인 방식으로 사용할 수 있다는 이점을 갖는다. 공지된 방법에 비해 증가된 안정성은 멜라민 제조 공정에서 발생되는 원료 물질이 가스 형태로가 아니라 액체 형태로 유레아 공정의 고압 합성 구획에 도입된다는 사실로부터 비롯된다. 또한, -본 발명에 따른 방법의 또 다른 이점으로서- 유레아의 제조 공정중에 원료 물질로서 가스 스트림을 도입할 수 있도록 하기 위해 추가의 물 을 -예를 들면, 가스 스트림에 또는 유레아 제조 공정에- 공급할 필요가 없다. 또한, 본 발명에 따른 방법의 또 다른 이점은 멜라민 제조 공정으로부터의 가스 스트림의 압력이 적어도 유레아 플랜트의 고압 구획에서의 압력만큼 높을 필요가 없다는 것이다.
DE 14 68 207 A1 호는 이산화탄소 및 아마도 물을 포함하는 암모니아 증기로부터 유레아를 제조하는 방법을 개시하고 있다. 암모니아 증기는 유레아로부터 멜라민을 합성하는데서 발생할 수 있다. 암모니아 증기는 혼합/응축 장치로 유도되어 거기에서 유레아-제조 반응기로부터의 유출물로부터 생성된 재순환 스트림인 또 다른 가스상 물-함유 암모니아 스트림과 혼합된다. 혼합된 후, 증기가 응축된다. 그 다음, 액체 스트림을 반응기에 다시 공급한다.
WO 02/090323 A 호는 유레아, 암모늄 카바메이트 및 비전환 암모니아를 함유하는 유레아 합성 용액이 합성 대역에서 생성되고, 유레아 합성 용액의 일부가 합성 대역으로부터 1 내지 4 MPa의 압력에서 운전되는 중간-압력 처리 대역으로 이송되고 중간-압력 처리 대역으로부터의 가스 스트림이 유레아 회수 구획으로부터의 저압 암모늄 카바메이트 용액내로 흡수되는, 암모니아와 이산화탄소로부터 유레아를 제조하는 방법을 개시하고 있다. WO 02/090323 A 호는 멜라민 제조 공정에서 생성된 가스 스트림의 이용에 관한 것이 아니다.
WO 03/087043 A 호는 합성 구획이 스크러버를 함유하고 합성 구획으로부터의 폐-가스(off-gas) 스트림을 암모니아 및 이산화탄소로부터 정제하고 상기 스크러버가 1 내지 5 MPa의 압력에서 작동되는 중간-압력 스크러버인, 유레아 공정에서 암 모니아 및 이산화탄소로부터 유레아를 제조하는 방법을 개시하고 있다. WO 03/087043 A 호도 또한 중간-압력 스크러버가 포함된 고압 합성 구획을 포함하는 현재의 유레아 공정 및 유레아 플랜트를 변형시키는 방법에 관한 것이다. WO 03/087043 A호는 멜라민 제조 공정에서 생성된 가스 스트림의 이용에 관한 것이 아니다.
WO 2004/011419 A 호는 압축 구획, 고압 합성 구획, 유레아 용융물이 생성되는 유레아 회수 구획, 및 선택적으로 과립화 구획을 포함하는 유레아 플랜트의 용량을 증가시키는 방법을 개시하고 있는데, 상기 유레아 플랜트의 용량은 멜라민 플랜트의 추가적 설치에 의해 증가되며, 유레아 플랜트의 유레아 회수 구획으로부터의 유레아 용융물은 전부 또는 부분적으로 멜라민 플랜트로 공급되고, 멜라민 플랜트로부터의 잔류 가스는 전부 또는 부분적으로 유레아 플랜트의 고압 합성 구획 및/또는 유레아 회수 구획으로 회송된다.
DE 20 53 358 A1 호는 이산화탄소-함유 가스, 예를 들면, 유레아로부터 멜라민을 합성하는데서 생성된 폐-가스를 유레아 제조용 플랜트에 공급하는 방법을 개시하고 있다. 유레아 제조 플랜트는 고압 구획, 및 저압을 갖는 비-전환 암모니아 및 이산화탄소의 회수를 위한 재순환 구획, 및 중간-압력 구획을 포함한다. 재순환 스트림으로서 암모늄 카바메이트 용액은 저압 구획에서 0.1 내지 0.4 MPa의 압력에서 생성된 후, 중간 압력 구획에서 1 내지 3 MPa로 압력이 증가된다. 중간-압력 구획으로부터 재순환 스트림은 다시 1.5 내지 6 MPa으로 압력이 증가되고 고압 구획 이전에 위치한 흡수 대역으로 공급된다. 흡수 구획에는 또한 이산화탄소-함 유 가스, 예를 들면, 유레아로부터 멜라민을 합성하는데서 생성된 폐-가스가 공급된다.
GB 1 148 767 A 호는 180 내지 200 ℃ 및 180 내지 220 kg/cm2에서 운전되는, 유레아를 생성하기 위한 수성 이산화탄소-암모니아 시스템(여기서, 생성물은 40 내지 60 kg/cm2으로 감압된다), 및 360 내지 450 ℃ 및 60 내지 150 kg/cm2에서 운전되는, 멜라민을 생성하기 위한 유레아-암모니아 시스템(여기서, 멜라민 생성 시스템의 부산물인 멜라민 폐가스는 유레아 생성 시스템에서 유레아 합성에 사용되고, 유레아 생성 시스템에서 수득된 유레아는 멜라민 합성을 위한 멜라민 생성 시스템으로 순환된다)으로 이루어진 멜라민 합성 방법을 개시하고 있는데, 이때 멜라민 반응 용기의 상부에서 방출되는 폐가스(암모니아 및 이산화탄소 포함)는 유레아-생성 시스템에서 수성 암모늄 카바메이트의 재순환시 130 내지 160 ℃ 및 60 내지 150 kg/cm2에서 운전되는 폐가스 흡수 셀로 바로 도입되고, 생성된 농축 수성 암모늄 카바메이트는 유레아-생성 시스템에서 유레아 합성에 사용되며; 폐가스의 현열(sensible heat) 및 암모늄 카바메이트 생성 열은 미반응 암모늄 카바메이트의 분해 및 증기 생성에 사용되고; 과잉 암모니아는 폐가스 셀에서 액체 암모니아로서 회수된다.
2005년 9월 1일자로 공개된 WO 2005/080321 A 호는 유레아 및 멜라민을 생성하기 위한 통합 공정을 개시하고 있다. 유레아는 고압 유레아 합성 구획 및 카바메이트 수용액으로부터 유레아를 분리하기 위한 유레아 회수 구획을 포함하는 유레 아 플랜트에서 생성되고, 멜라민은 멜라민 플랜트에서 생성되는데, 이때 멜라민 합성의 부산물로서 생성된 폐-가스는 2 bar 이상의 압력에서 방출되고 고압 유레아 합성 구획으로 재순환된다.
도 1은 멜라민 제조 공정으로부터 생성된 가스 스트림을 사용하지 않는 최신 기술에 따른 유레아 제조를 위한 스트리핑 플랜트의 한 태양을 나타낸 것이고;
도 2는 멜라민 제조를 위한 비-촉매 고압 공정으로부터 생성된 가스 스트림이 수성 암모늄 카바메이트 스트림에 흡수되는 본 발명에 따른 태양을 나타낸 것이고;
도 3은 멜라민 제조를 위한 저압 촉매 공정으로부터 생성된 가스 스트림이 멜라민 제조를 위한 스트리핑 플랜트에 수성 암모늄 카바메이트 스트림으로서 공급되기 전에 농축 구획에서 처리되는 최신 기술에 따른 태양을 나타낸 것이고;
도 4는 멜라민 제조를 위한 저압 촉매 공정에서 생성된 가스 스트림이 수성 암모늄 카바메이트 스트림에 흡수되는 본 발명에 따른 태양을 나타낸 것이고;
도 5는 멜라민 제조를 위한 고압 비-촉매 공정으로부터 생성된 가스 스트림을 유레아 스트리핑 플랜트의 고압 구획내로 직접 도입하는 최신 기술에 따른 태양을 나타낸 것이고;
도 6은 압력 증가 단계를 수행하지 않고; 대신에 수성 암모늄 카바메이트 스트림이 바로 응축 단계에 적용되는, 도 2에 나타낸 본 발명에 다른 태양과 비교한 최신 기술에 따른 태양을 나타낸 것이다.
본 발명에 따른 방법은 수성 암모늄 카바메이트 스트림의 농축에 관한 것이다. 여기서, 농축은 중량%로 나타낸 H2O 함량이 감소되는 것을 의미하는 것으로 이해한다. 본원에서 의미하는 바와 같이, 농축은 주로 수성 암모늄 카바메이트 스트림으로부터 H2O를 제거하는 것보다 오히려 수성 암모늄 카바메이트 스트림에 H2O 이외의 다른 화합물을 우선적으로 첨가함으로써 달성된다. 본 발명에 따른 방법은 바람직하게는 하기에서 설명하는 바와 같이 수성 암모늄 카바메이트 스트림의 H2O 함량이 수성 암모늄 카바메이트 스트림 전체에 대해 3 중량% 이상 감소하도록 하는 방식으로 수행된다. 보다 바람직하게, H2O 함량은 5 중량% 이상, 보다 더 바람직하게는 8 중량% 이상 또는 심지어 10 중량% 이상, 가장 바람직하게는 15 중량% 이상 감소된다. 무엇보다 뒤에서 설명하는 바와 같이 고체 형성을 배제하고자 하는 바람에서 비롯되는 실제적인 제한의 견지에서, 수성 암모늄 카바메이트 스트림의 H2O 함량은 30 중량% 이하, 보다 바람직하게는 25 중량% 이하로 감소되는 것이 바람직하다.
여기서, 수성 암모늄 카바메이트 스트림은 실질적으로 물이 연속상이면서 암모늄 카바메이트를 용해된 형태 그대로 또는 고체 형태로 또는 유리 NH3 및/또는 유리 CO2의 형태로 함유하는 액체 스트림인 것으로 이해된다.
본 발명에 따르면, 수성 암모늄 카바메이트 스트림은 유레아 제조 공정에서 생성된 것이다. 대체로, NH3 및 CO2를 기준으로 어떤 유형의 유레아 제조 방법도 상기 목적에 적합하다. 자체로 공지되어 있는 상기 방법의 예는 문헌 [Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co., 1996] 또는 그의 전자본인 DOI: 10.1002/14356007.a27_333(온라인 등기일 2000년 6월 15일)의 유레아 부분의 챕터 3 '제조(Production)'에 언급된 바와 같은 방법이다. 특히, 상기 백과사전의 챕터 3.3.1에 기술된 바와 같은 소위 통상적인 방법 및 챕터 3.3.2에 기술된 바와 같은 소위 스트리핑 방법이 적당하다.
전문가에 의해 이해되고 본원에서 고려되는 바와 같은 스트리핑 방법은 CO2 또는 NH3의 분압이 저하되는 것이 확실한 경우 유레아 합성 반응기의 유출물에 존재하는 바와 같은 암모늄 카바메이트가 도입되어 높은 전체 압력에서 대량으로 NH3 및 CO2로 분해될 수 있다는 원리에 기초한다. CO2 스트리핑 공정에서, NH3의 분압의 저하는 반응기 유출물중 CO2의 도입을 통해 이루어진다. NH3-스트리핑 공정에서, 이미 존재하는 과량의 NH3 및/또는 반응기 유출물중 추가의 NH3의 도입은 낮거나 저하된 CO2 분압의 결과로서 암모늄 카바메이트의 분해를 야기한다.
따라서, 스트리핑 플랜트에서 수행되는 바와 같은 스트리핑 공정의 특징은 스트리핑 작용이 -전형적으로 스트리퍼에서- 반응기 유출물 상에서 열 에너지의 유입에 의해 또는 전적으로 열 에너지의 유입에 기초하여 일어난다는 것이다. CO2 스트리핑 공정에서, CO2를 스트리퍼에 가하고 이것은 소비되는 새로 첨가된 CO2의 대부분, 또는 75%, 90% 또는 전부를 담당한다. 새로 첨가된 CO2란 그 중에 NH3를 갖지 않거나 거의 갖지 않은 채 별도의 원료 물질 스트림으로 도입되는 CO2를 의미한다.
따라서, 스트리핑 플랜트에서 수행되는 바와 같은 스트리핑 공정의 또 다른 특징은 스트리핑이 일어나는 압력이 11 내지 20 MPa, 바람직하게는 12.5 내지 19 MPa인 것이다. 바람직하게 및 전형적으로 스트리핑 작용이 수행되는 압력은 실질적으로 반응기내의 압력과 동일하다. 실질적으로 동일하다는 것은 스트리퍼내의 압력이 반응기내보다 0.5 MPa 미만으로 더 높거나 낮은 것을 의미하며, 스트리핑 공정이 수행되는 스트리핑 플랜트에 반응기와 스트리퍼 사이에 밸브와 같은 감압 수단이 존재하지 않음을 의미한다.
반응기 및 스트리퍼는 유레아 스트리핑 플랜트에서 유레아 스트리핑 공정을 수행하기 위한 소위 고압 구획의 핵심 성분이다. 통상적으로 및 바람직하게, -스트리퍼에서 유출되는 가스상 스트림을 응축시켜 반응기에 공급하는- 응축기도 또한 상기 고압 구획의 일부이다. 응축기는 반응기 자체에 통합될 수 있다.
스트리핑 공정중 스트리핑 작용의 효과는 상기와 같이 생성된 가스상 스트림이 유레아로 전환되지 않은 원료 물질의 상당 부분을 포함한다는 것이다. 이것은 통상적으로 반응기로 다시 공급되는, 유레아로 전환되지 않은 원료 물질 전체의 25 중량% 이상이다; 바람직하게는 유레아로 전환되지 않은 원료 물질의 40, 50, 60 또는 70 중량% 이상이 스트리퍼 및 응축기를 거쳐 고압 구획내에서 반응기로 다시 재순환된다.
스트리핑 공정 원리에 따른 스트리핑 작용의 또 다른 효과는 스트리퍼에서 유출되는 가스상 스트림이 비교적 낮은 퍼센트의 H2O; 전형적으로는 10 중량% 미만, 또는 심지어 8, 6, 5 또는 4 중량% 미만의 H2O를 함유하는 것이다.
공지된 바와 같고 통상적인 공정 뿐 아니라 스트리핑 공정을 포함하는, 유레아를 제조하기 위한 모든 상기 공정들에서, 수성 암모늄 카바메이트 스트림은 0.20 내지 0.90 MPa -또는 0.20 내지 0.60 MPa-의 압력에서 생성되며 25 중량% 이상의 물을 함유하고; 이것은 특히 공정 -및 공정이 수행되는 플랜트-의, 미반응 원료 물질이 생성된 유레아로부터 분리되고 합성 구획으로 직접 또는 간접적으로 회송되는 부분에서 유지된다. 상기 부분은 저압 구획을 포함한다. 여기서, 저압은 대략 대기압 내지 1 MPa의 압력을 의미한다. 상기 부분은 또한 중간-압력 구획을 포함할 수 있다. 중간 압력은 1 내지 10 MPa의 압력을 의미한다. 유레아를 제조하기 위한 플랜트는 또한 고압 구획을 포함한다. 여기서, 고압은 10 내지 30 MPa 또는 적용되는 경우 본원에 지적된 10 내지 30 MPa 내에 속하는 보다 좁은 범위의 압력을 의미한다.
본 발명에 있어, 고압 및 저압이란 용어는 또한 멜라민 제조 공정과 관련하여서도 사용되며; 멜라민 제조 공정에서 이들 용어는 거기에서 설명하는 바와 상이한 의미를 갖는다.
압력 증가 단계를 수행하기 전에, 수성 암모늄 카바메이트 스트림의 압력은 바람직하게는 0.20 내지 0.80 MPa, 0.20 내지 0.60 MPa, 0.25 내지 0.60 MPa 또는 0.25 내지 0.55 MPa, 보다 바람직하게는 0.30 내지 0.50 MPa이거나 이로 조정한다. 수성 암모늄 카바메이트 스트림의 온도는 35 내지 95 ℃, 또는 50 내지 95 ℃이고; 바람직하게 상기 온도는 60 내지 90 ℃, 보다 바람직하게는 65 내지 85 ℃이다. 유레아 제조용 플랜트의 저압 구획에서 생성되는 바와 같은 수성 암모늄 카바메이트 스트림이 본 발명에 따른 바람직한 범위내의 온도를 갖지 않는 경우, 압력 증가 단계 전이나 단계 중에 수행되는 예열 단계 또는 예냉 단계를 행하여 수성 암모늄 카바메이트 스트림의 온도가 바람직한 범위내로 조정되도록 하여야 한다. 수성 암모늄 카바메이트 스트림의 H2O 함량은 25 중량% 또는 30 중량% 이상이며; 상기 함량은 실제로 0.20 내지 0.90 MPa의 상기 압력에서 심각한 고체 입자 생성이 일어나는 것을 방지하기에 바람직하다. 상기 고체 입자는 통상적으로 암모늄 카바메이트로 이루어진다. 특히 암모늄 카바메이트 스트림이 중간 공정을 거쳐 유레아 합성 구획에 직접 또는 간접적으로 공급되는 경우, 암모늄 카바메이트 스트림중 물의 양을 제한하기 위한 유레아 제조 공정에서의 일반적인 목적의 견지에서, 수성 암모늄 카바메이트 스트림은 통상적으로 60 중량% 이하, 바람직하게는 50 중량% 미만의 H2O를 함유한다.
알려져 있듯이 암모늄 카바메이트와 같은 모든 NH3- 및 CO2-유도된 화합물을 또한 NH3 및 CO2 몰당량으로 전환시키고 계수시 이들을 포함시켜 계산된 수성 암모늄 카바메이트 스트림의 NH3/CO2 몰비는 전형적으로 및 또한 바람직하게 1 내지 5 또는 4이고; 보다 바람직하게 상기 비는 1.5 내지 3 또는 2.5이다.
본 발명에 따른 방법은 수성 암모늄 카바메이트 스트림의 압력을 1 내지 7 MPa로 증가시키는 압력 증가 단계를 포함한다. 압력 증가는 임의의 적당한 방법에 의해, 예를 들면, 펌프를 사용하여 수행할 수 있으며; 상기 방법은 당해 분야에 숙련된 자에게 자체로 공지되어 있으며, 수성 암모늄 카바메이트 스트림의 부식성을 고려해야 하는 조건도 마찬가지이다. 최소한 암모늄 카바메이트가 결정화되는 것을 방지하기 위해 필요한 수성 암모늄 카바메이트 스트림중 물의 함량은 압력에 따라 달라진다; 압력이 높을수록 필요한 물의 최소량도 낮아진다. 알고 있듯이, 고체 암모늄 카바메이트의 존재 또는 생성에 영향을 미치는 또 다른 중요한 인자는 온도이다.
그러므로, 압력 증가 단계의 결과로서, 결정화된 암모늄 카바메이트의 존재 -또는 그의 증가-없이 수성 암모늄 카바메이트 스트림의 H2O 함량을 감소시키는 것이 가능하다. 바람직하게, 압력은 압력 증가 단계에서 1 내지 7 MPa로 증가되며; 보다 바람직하게 압력 증가 단계에서 압력은 1.5 내지 6 또는 5 MPa, 가장 바람직하게는 2 내지 4.5 또는 4 MPa로 증가된다.
압력 증가 단계에서 압력의 증가는 바람직하게는 0.5 또는 1 MPa 이상, 보다 바람직하게는 1.5 또는 2 MPa 이상이다. 보다 높은 압력 증가는 수성 암모늄 카바메이트 스트림이 결정화된 암모늄 카바메이트 입자와 같은 고체 입자를 생성하지 않고 더 많이 농축될 수 있다는 이점을 갖는다. 압력 증가는 압력이 7 MPa보다 높은 값으로 상승할 만큼 높지 않아야 한다.
본 발명에 따른 방법에서, 압력 증가 단계 다음에 응축 단계가 이어진다. 이 단계에서는, 수성 암모늄 카바메이트 스트림을 가스 스트림과 접촉시킨다. 가스 스트림은 멜라민 제조 공정에서 생성되었으며; 이것은 가스 스트림이 멜라민 제조 공정에서 생성되고 유레아로부터 멜라민의 합성에서 직접 또는 간접적으로 생성되는 부산물을 함유함을 의미하는 것이다. 알고 있듯이, 상기 부산물은 주로 NH3 및 CO2이다. 대체로, 가스 스트림은, 문헌 [Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Electronic edition, chapter Melamine and Guanamines, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co., DOI: 10.1002/14356007.a16_171, Article Online Posting Date: March 15, 2001]에 개시된 공정과 같이, 유레아로부터 멜라민을 제조하는 임의의 공정에서 생성될 수 있다. 상기 공정의 예는 용융된 유레아를 5 내지 25 MPa의 압력 및 325 내지 450 ℃의 온도에서 촉매를 사용하지 않고 액체 멜라민으로 전환시키는 소위 비-촉매 고압 액상 공정, 및 유레아를 대기압 내지 1, 2 또는 3 MPa의 압력에서 촉매를 사용하여 가스상 멜라민으로 전환시키는 소위 촉매 저압 가스상 공정이다.
가스 스트림 생성의 예는 액상 공정의 반응기에서 또는 반응기의 하류에 설치된 가스/액체 분리 장치에서 액체 멜라민으로부터 가스상 생성물의 공지된 분리이다. 바람직한 경우, 가스 스트림은 본 발명에 따른 방법에서 사용되기 전에 공정에 공급되는 액체 유레아를 통과할 수 있다. 그 다음 가스 스트림은 본질적으로 NH3 및 CO2로 이루어진다. "본질적으로 이루어진다"란 용어 및 그의 등가 용어는 본 발명의 작업 또는 효과에 심각한 영향을 미치지 않도록 다른 화합물이 존재하거나 따른 수단을 취해야 한다는 통상적인 의미를 갖는다.
가스 스트림 생성의 또 다른 예는 멜라민 제조를 위한 저압 가스상 공정에서 생성된 가스상 반응 혼합물의 수성 스트림에 의한 냉각시 생성되는 가스상 생성물의, 자체로 공지된 분리에 의한 것이다. 상기와 같이 생성된 가스 스트림은 NH3 및 CO2 이외에 H2O를 함유한다.
본 발명의 한 태양에서, 가스 스트림은 소위 탈착기로부터 분리된다; 이것은 멜라민 제조를 위한 저압 가스상 공정에서 생성된 수성 암모늄 카바메이트 스트림이 공급되고 이로부터 본 발명에 따른 방법에 가스 스트림으로 이용하기에 적당한 -그 분해 결과로서, 특히 H2O 함량과 관련하여- 가스 스트림이 방출되는, 그 자체로 공지되어 있는 컬럼이다.
가스 스트림은 본질적으로 NH3, CO2, 및 선택적으로 H2O로 이루어진다. 상기에서 언급한 바와 같이, H2O의 존재 및 양은 통상적으로 가스 스트림이 생성된 멜라민 공정의 양태에 의해 결정된다. 가스 스트림중 NH3 및 CO2는 멜라민 공정에서 부산물로 생성될 수 있으나, 또한 그 자체로 공지된 바와 같이 보조 물질로서 상기 공정에 공급될 수 있다. 또한, 가스 스트림은 10 중량% 이하의 다른 화합물을 함유할 수 있으며; 그 예는 유레아 또는 멜라민이다. 바람직하게, 가스 스트림은 7 중량% 미만, 보다 바람직하게는 5 중량% 미만, 보다 본질적으로 0 중량%의 다른 화합물을 함유한다.
가스 스트림은, 수성 암모늄 카바메이트 스트림을 농축할 목적으로, 하기에 논의되는 바와 같은 응축 단계에서 수성 암모늄 카바메이트 스트림과 접촉한다. 그 다음에 가스 스트림은 수성 암모늄 카바메이트 스트림보다 적은 양의 물을 함유해야 한다. 바람직하게, 가스 스트림의 수분 함량은 수성 암모늄 카바메이트 스트림보다 10 중량% 이상 적고, 보다 바람직하게는 20 중량% 이상 적어야 하며, 이때 중량%는 스트림 전체에 대한 것이다. 이것은 수성 암모늄 카바메이트 스트림의 보다 강한 농축이 가능하다는 이점을 갖는다. 바람직하게, 가스 스트림은 40 중량% 미만의 물을 함유하고; 본 발명의 바람직한 태양에서, 가스 스트림은 15 중량% 미만, 또는 10 중량% 미만, 5 중량% 미만의 물을 함유하거나, 또는 실질적으로 물을 함유하지 않는다.
가스 스트림은 멜라민 제조 공정에서 생성되며; 바람직하게 및 가능한 경우, 가스 스트림의 압력 및 온도는 하기에 논의될 응축 단계의 시점에서 변화되지 않는다. 바람직하게, 압력 증가 단계는 가스 스트림이 추가의 압력 변화없이 -및 특히 압력 증가 없이- 바로 수성 암모늄 카바메이트 스트림과 접촉할 수 있는 방식으로 수행된다. 그러나, 본 발명의 대안적 태양에서, 가스 스트림은 별도로 및 적어도 부분적으로 응축되어 중간 암모늄 카바메이트 스트림을 생성한다. 중간 암모늄 카바메이트 스트림은 본질적으로 무수성이며 그 자체로 WO 98/32731 A 호 3 페이지 9 내지 14 행 및 4 페이지 20 내지 36 행에 개시된 바와 같은 암모늄 카바메이트 스트림에 필적할 수 있다. 중간 암모늄 카바메이트 스트림은 또한 수성일 수 있다; 상기 스트림은 액체 또는 가스/액체 혼합물일 수 있다. 본 발명의 상기 태양에서, 가스 스트림 대신 중간 암모늄 카바메이트 스트림을 응축 단계에 공급한다. 또한, 상기 대안적 태양에서, 암모늄 카바메이트 생성에서 방출된 열의 전부는 아니더라도 대부분은 중간 암모늄 카바메이트 스트림의 생성에서 이미 방출된다; 상기 열은 공지된 바와 같은 수단에 의해 회수될 수 있다.
응축 단계동안, 가스 스트림중 NH3 및 CO2의 수성 암모늄 카바메이트 스트림에서 전체 또는 적어도 일부의 흡수를 달성하기 위해 수성 암모늄 카바메이트 스트림 및 가스 스트림을 서로 접촉시킨다. 접촉은 자체로 공지된 방법을 이용하여, 예를 들면, 가스 스트림을 응축기에서 응축시킴으로써 일어날 수 있으며, 방출된 응축열은 냉각수중에서 방산되고, 가스 스트림이 -그대로 또는 응축된 형태로- 흡수되도록 수성 암모늄 카바메이트 스트림을 또한 응축기에 공급한다. 접촉은, 예를 들면, 또한 두 스트림이 공급되고 이들이 동방향 또는 역방향으로 접촉되는 컬럼에서 일어날 수 있다. 상기 컬럼은 연속상으로서 가스 스트림에 맞춰 설계될 수 있으나, 또한 연속상으로서 수성 암모늄 카바메이트 스트림에 맞춰 설계될 수도 있다. 알고 있듯이, 패킹을 이용하여 두 스트림간의 접촉을 촉진할 수 있다. 접촉은 또한 상기 응축기와 컬럼의 조합을 이용하여 일어날 수 있다.
수성 암모늄 카바메이트 스트림중 가스 스트림의 흡수동안, NH3 및 CO2로부터 암모늄 카바메이트 생성의 결과로 열이 방출된다. 그러므로, 상기에서 언급했듯이, 응축 단계동안 열 방출을 제공하는 것이 유리하다. 이것은 자체로 공지된 기술에 의해, 예를 들면, 열 교환기를 사용하여 수행될 수 있으며, 상기 열 교환기는, 예를 들면, 증기 생성 목적으로 사용될 수 있다.
수성 암모늄 카바메이트 스트림중 가스 스트림의 흡수 또는 중간 암모늄 카바메이트 스트림과 수성 암모늄 카바메이트 스트림의 혼합의 결과로서, 농축된 암모늄 카바메이트 스트림이 생성된다. 고체 형태의 암모늄 카바메이트의 임의의 생성은 농축 암모늄 카바메이트에 너무 많은 양의 고체를 갖는 단점이 있기 때문에 조절하거나 배제하는 것이 중요하다. 앞에서 지적하고 알고 있는 바와 같이, 물에 용해될 수 있는 암모늄 카바메이트의 양은 압력에 따라 달라진다. 그러므로, 흡수될 가스 스트림의 양은 바람직하게는 주요 압력에서 농축 암모늄 카바메이트 스트림이 10 또는 8 중량% 미만의 고체 형태 암모늄 카바메이트, 바람직하게는 6, 5 또는 4 중량% 미만, 가장 바람직하게는 3, 2, 1 중량%의 고체 형태 암모늄 카바메이트를 함유하거나, 실질적으로 이를 함유하지 않거나 또는 전혀 함유하지 않도록 하는 양이다. 바람직하게, 열 교환은 응축 단계시에, 생성된 농축 암모늄 카바메이트 스트림이 75 내지 160 ℃, 또는 80 내지 140 ℃, 보다 바람직하게는 85 내지 130 ℃, 90 내지 120 ℃, 가장 바람직하게는 95 내지 110 ℃의 온도를 갖도록 적용된다. 열 교환은 자체로 공지된 방법, 예를 들면, 열 교환기를 사용하여 수행될 수 있다. 생성시 나타낸 바와 같은 농축 암모늄 카바메이트 스트림의 온도를 달성하기 위해, 수성 암모늄 카바메이트 스트림이 농축될 때 상기 스트림을 냉각하는 방식으로 열 교환을 수행하는 것이 필요할 수 있다; 그러나, 동시에 수성 암모늄 카바메이트 스트림이 농축될 때 고체 침전 위험성의 견지에서 상기 스트림의 온도가 너무 낮게 -심지어 국소적으로- 떨어지지 않도록 하는 것이 중요한 것으로 밝혀졌다. 그러므로, 열 교환 작용에 사용되는 냉각 매체의 온도는 40 내지 110 ℃, 바람직하게는 70 내지 100 ℃인 것이 바람직하다. 이러한 냉각 매체 -바람직하게는 물- 의 비교적 높은 온도는 숙련된 자에게 공지되고 통상적인 계산법으로부터 이해되듯이 열 교환 표면이 비교적 커야할 수도 있음을 시사한다. 상기 비교적 높은 온도는 심지어 응축 단계의 일부동안 냉각 매체가 생성중인 농축 암모늄 카바메이트 스트림의 온도를 실제로 증가시키는 것을 의미할 수 있다.
멜라민 제조 공정에서 생성된 가스 스트림의 N/C 몰비는 수성 암모늄 카바메이트 스트림의 N/C 비와 상이할 수 있다. 그러한 경우에, 농축 암모늄 카바메이트 스트림의 N/C 비는 또한 수성 암모늄 카바메이트 스트림의 상기 비와 차이날 수 있다; 상기 편차는 이어지는 유레아 제조에 바람직한 범위 밖의 N/C 비를 야기할 수 있다. 그러한 경우라면, N/C 비가 유레아-합성 반응기 내에서 바람직한 범위에 포함되도록 추가의 NH3 또는 CO2를 도입하는 것이 바람직하다. 추가 NH3 또는 CO2의 도입은 응축 단계 동안 또는 그에 이어서 농축 암모늄 카바메이트 스트림과 상기 추가 NH3 또는 CO2를 혼합하는 형태를 취할 수 있다; 그러나, 상기 도입은 또한 반응기 또는 반응기에 공급되는 임의의 다른 스트림에 직접 공급하는 형태를 취할 수 있다. 바람직한 태양에서, 농축 암모늄 카바메이트의 N/C 몰비는 2.0 내지 3.0, 바람직하게는 2.3 내지 2.6으로 조정되며; 바람직하게 상기 조정은 추가의 NH3 또는 CO2의 주입을 통해 이루어진다.
본 발명에 따른 방법에서 응축 단계후에, 농축 암모늄 카바메이트 스트림은, 필요하고 이미 그렇게 수행되지 않은 경우, 가스 스트림 및 수성 암모늄 카바메이트 스트림으로부터 분리되고 방출된다.
본 발명의 한 태양에서, 농축 암모늄 카바메이트 스트림은 유레아 합성에 사용된다. 바람직하게, 농축 암모늄 카바메이트 스트림은 압력이 12.5 내지 20 MPa 또는 13 내지 19 MPa로 증가되고, 또한 일반적으로 12.5 내지 20 MPa의 압력에서 운전되는, 유레아 제조를 위한 스트리핑 공정의 고압 구획으로 공급된다. 바람직하게, 농축 암모늄 카바메이트 스트림은 스트림이 스트리핑 공정의 고압 구획에 직접적으로 추가의 압력 조정없이 공급될 수 있는 압력까지 증가된다. 자체로 공지되어 있는 상기 고압 구획은 적어도 반응기, 스트리퍼 및 바람직하게는 또한 응축기를 포함한다. 농축 암모늄 카바메이트는 바람직하게는 상기 고압 구획중 응축기 또는 반응기에 직접적으로 또는 중간 라인 또는 장치를 통해 공급된다. 유레아 제조를 위한 스트리핑 공정은 바람직하게는 소위 CO2 스트리핑 공정, NH3 또는 자가-스트리핑 공정, 또는 ACES 스트리핑 공정이다. 상기 공정은 본 발명의 설명에서 앞에서, 또는 예를 들면 앞에서 언급한 울만 공업 화학 백과사전(Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry)의 유레아 부분의 챕터 3.3.2.1, 3.3.2.2 및 3.3.2.3에서 언급된 바와 같이, 자체로 공지되어 있다.
본 발명의 바람직한 태양에서, 스트리핑 공정은 유레아를 제조하기 위한 CO2 스트리핑 공정이다. 본 발명은 중간-압력 구획, 즉, 약 1 내지 약 10 MPa의 압력에서 운전되는 구획을 갖지 않는 CO2 스트리핑 공정을 수행하기 위한 플랜트에 특히 유리하여서, 대략 대기압 내지 약 1 MPa의 압력에서 작용되는 저압 구획에서 생성되고 공지된 방법에서 고압 구획에 직접 공급되는 수성 암모늄 카바메이트 스트림은 본 발명에 따른 방법에 의해 농축될 수 있으므로, 합성 반응기가 보다 높은 효율로 작동될 수 있는 결과 비교적 적은 양의 물이 유레아 합성 반응기에 공급된다. 따라서, 중간 압력에서 수행되는 공정 단계를 갖지 않는 CO2 스트리핑 공정으로 - 또는 중간 압력에서 수행되는 공정 단계를 갖지 않는, 유레아를 제조하기 위한 임의의 다른 공정에서- 본 발명을 수행하는 것은 일련의 중간 압력 단계, 즉, 적어도 본 발명에 따른 압력 증가 단계, 응축 단계 및 방출 단계의 도입에 이른다.
본 발명에 따른 방법이 유레아 제조를 위한 CO2 공정으로 수행되는 경우, 멜라민 제조 공정으로부터 도입되는 바와 같은 CO2(CM)와 스트리핑제로서 사용되는 새로 첨가된 CO2(CS)의 비를 고려하는 것이 바람직하다. CM/CS 몰비는 3 이하, 보다 바람직하게는 2 또는 1 이하, 가장 바람직하게는 0.5 또는 0.25 이하인 것이 바람직하다. 상기 비는 바람직하게는 0.05 또는 0.1 이상이다. 멜라민 제조 공정으로부터의 NH3- 및 CO2-함유 스트림을 유레아 플랜트의 고압 구획에 직접 공급하는 경우에 비해 스트리핑 작용의 효율에 불리하게 간섭하는 위험성이 감소되는 것이 본 발명에 따른 방법의 이점이지만, 상당량의 새로 첨가된 CO2가 이용가능하게 유지되어 스트리핑 작용이 충분하게 수행될 수 있는 것이 바람직하다.
유추하여, 본 발명에 따른 방법이 유레아 제조를 위한 NH3 스트리핑 공정으로 수행되는 경우에는, 멜라민 제조 공정으로부터 도입되는 바와 같은 NH3(NM)와 스트리핑 공정에 도입되는 새로 첨가된 NH3(NS)의 비를 고려하는 것이 바람직하다. NM/NS 몰비는 3 이하, 보다 바람직하게는 2 또는 1 이하, 가장 바람직하게는 0.5 또는 0.25 이하인 것이 바람직하다. 상기 NM/NS 몰비는 바람직하게는 0.05 또는 0.1 이상이다.
그러므로, 본 발명에 따른 방법은 유레아 합성 플랜트의 안정성 및/또는 용량을 증가시키기 위해 이용될 수 있다. 이것은 본 발명의 방법을 수행하기에 적합한 유레아 합성용 플랜트를 제조함으로써 달성될 수 있다. 상기 본 발명에 따른 플랜트는 고압 합성 구획, 즉, 약 10 내지 약 30 MPa의 압력, 또는 적용되는 경우 본원에 지적된 10 내지 30 MPa의 보다 좁은 범위에서 작동되는 구획을 포함한다. 상기 본 발명에 따른 플랜트는 또한 저압 재순환 구획, 및 저압 재순환 구획에서 생성된 수성 암모늄 카바메이트 스트림을 고압 합성 구획에 공급하기 위한 추가의 수단을 포함한다. 플랜트가 수성 암모늄 카바메이트 스트림의 압력을 1 내지 7 MPa로 증가시키는 수단을 포함하지 않는 경우, 상기 수단은 본 발명에 따른 방법에서 추가적으로 설치되어야 한다. 또한, 본 발명의 방법에 따라 상기 수단은 멜라민 제조 공정에서 생성되고 본질적으로 NH3, CO2 및 선택적으로 H2O로 이루어진 가스 스트림 또는 가스/액체 스트림 또는 액체 스트림과 수성 암모늄 카바메이트 스트림을 1.0 내지 7 MPa의 압력에서 접촉시키기 위해 추가로 설치되는데, 상기 추가로 설치된 수단은 가스 스트림이 수성 암모늄 카바메이트 스트림중에 적어도 부분적으로, 바람직하게는 전체로 흡수되게 하여 농축 암모늄 카바메이트 스트림이 생성될 수 있도록 하는 것이다. 유레아 합성용 플랜트의 증가된 용량을 수용하도록 하기 위해, 하나 이상의 다른 장치의 용량을 증가시키는 것이 바람직하거나 필요할 수 있다; 이것은 멜라민 제조 공정에서 생성된 바와 같은 NH3- 및 CO2-함유 스트림이 원료 물질로서 유레아 합성 플랜트에 미리 도입되지 않은 경우에 특히 그러하다. 유레아 스트리핑 플랜트에서 용량 증가를 필요로 할 수 있는 장치의 예로는 고압 구획에서의 반응기 및/또는 스트리퍼 및/또는 응축기가 포함된다.
바람직하게, 본 발명의 방법에 따라 추가로 설치된 수단은 농축 암모늄 카바메이트 스트림이 15 내지 35 중량%의 H2O를 함유하도록 하는 방식으로 흡수될 가스 스트림의 양을 조정할 수 있는 공정 제어 수단을 포함한다. 그 다음 농축 암모늄 카바메이트 스트림을 고압 합성 구획에 공급하여 수성 암모늄 카바메이트 스트림을 전체로 또는 부분적으로 대체한다. 유레아 제조 플랜트는 통상적인 플랜트일 수 있다; 바람직하게, 유레아 제조 플랜트는 스트리핑 플랜트, 즉, 스트리핑 플랜트의 고압 구획이 반응기 및 스트리퍼를 포함하여 반응기 유출물이 스트리퍼에서 열 및/또는 CO2로 처리되고 반응기와 스트리퍼 사이에 감압 장치가 존재하지 않는, 스트리핑 공정을 수행하기에 적합한 플랜트이다. 바람직하게, 적합한 플랜트는 1 내지 10 MPa의 압력에서 운전되는 흡수기 또는 응축기를 포함하는 구획을 갖지 않는다.
유레아 합성 플랜트의 용량을 증가시키기 위한 전술한 방법과 밀접하게 관련하여, 본 발명은 또한 고압 합성 구획 및 저압 재순환 구획을 포함하는 유레아 합성 플랜트에 관한 것으로, 상기 플랜트는 저압 재순환 구획에서 생성된 수성 암모늄 카바메이트 스트림을 고압 합성 구획으로 공급하는 수단을 포함한다. 본 발명에 따른 플랜트는 1 내지 7 MPa의 압력에서 수성 암모늄 카바메이트 스트림을 증가시키는 수단을 포함하며; 또한 본 발명에 따른 플랜트는 멜라민 제조 공정에서 생성되고 본질적으로 NH3, CO2 및 선택적으로 H2O로 이루어진 가스 스트림 또는 가스/액체 스트림 또는 액체 스트림과 수성 암모늄 카바메이트 스트림을 1 내지 7 MPa의 압력에서 접촉시키는 수단을 포함하는데, 상기 수단은 가스 스트림이 수성 암모늄 카바메이트 스트림에 흡수되어 농축 암모늄 카바메이트 스트림이 생성될 수 있도록 한다. 바람직하게, 상기 플랜트는 농축 암모늄 카바메이트 스트림이 15 내지 35 중량%의 H2O를 함유하도록 흡수될 가스 스트림의 양을 조정하는 수단을 포함한다. 그 다음, 농축 암모늄 카바메이트 스트림을 고압 합성 구획에 공급하여 수성 암모늄 카바메이트 스트림을 전체로 또는 부분적으로 대체한다. 유레아 제조 플랜트는 통상적인 플랜트일 수 있다; 바람직하게, 유레아 제조 플랜트는 스트리핑 플랜트, 즉, 스트리핑 공정을 수행하기에 적합한 플랜트이다.
본 발명에 따른 방법의 일부 태양을 도면을 참조하여 설명할 것이다.
도면중 번호들의 첫자리 숫자는 도면 번호와 동일하다. 상이한 도면 번호의 끝 두자리 숫자가 일치하는 경우, 이들은 동일한 요소를 나타낸다.
도 1에서, 유레아는 약 14 MPa의 합성 압력에서 합성 컬럼(102)에서 제조된다. 유출물인 합성 용액은 라인(104)을 통해 고압 스트리퍼(106)로 공급되고, 여기서 합성 용액은 라인(108)을 통해 공급된 CO2로 스트리핑되어 미반응 원료 물질의 대부분이 합성 용액으로부터 증기 형태로 분리되고 라인(110)을 통해 고압 응축기(112)로 공급된다. 합성 유출물은 라인(114)을 통해 방출되고 밸브(116)에 의해 약 0.4 MPa로 압력이 감소되고 저압 재순환 구획(118)으로 공급된다. 여기서, 잔류하는 미반응 원료 물질은 자체로 공지된 방법으로 수성 암모늄 카바메이트 스트림의 형태로 회수되어 라인(120)을 통해 압축기(122)로 공급된다. 저압 재순환 구획으로부터 유레아도 또한 수용액 형태로 회수되어 라인(124)을 통해 방출된다. 암모늄 카바메이트 수용액은 압축기(122)에서 합성 압력으로 압력이 증가된 후 라인(126)을 통해 스크러버(128)로 공급되고 여기서 합성 컬럼(102)으로부터의 폐-가스가 라인(130)을 통해 공급되어 가능한 최대로 흡수된다. 불활성 물질과 같은 임의의 잔류 가스는 라인(129)을 통해 방출된다. 다음으로 암모늄 카바메이트 수용액이 라인(132)을 통해 배출기(134)내로 흡입되며, 이는 라인(136)을 통해 공급되는 NH3에 의해 구동된다. 배출기에서 유출되는 스트림은 라인(138)을 통해 고압 응축기(112)로 공급되어 스트리퍼(106)로부터 공급된 가스상 스트림과 함께 응축되어 원료 물질 스트림을 생성하고, 이것은 라인(140)을 통해 합성 컬럼(102)에 공급된다. 합성 컬럼(102), 스트리퍼(106), 응축기(112) 및 스크러버(128)는 플랜트의 고압 구획의 일부이다.
도 2에서, 본 발명에 따른 플랜트 및 방법을 설명한다. 도 1에 나타낸 바와 같은 상황과 비교하여, 이제 저압 재순환 구획(218)으로부터 라인(220)을 통해 방출되는 수성 암모늄 카바메이트 스트림은 먼저 펌프(242)를 사용하여 압력을 약 2 MPa로 증가시킨 다음 라인(244)을 통해 응축기(246)로 공급된다. 라인(248)을 통해 멜라민 제조를 위한 고압 비-촉매 공정에서 생성되는 가스 스트림을 응축기(246)에 공급한다. 가스 스트림은 본질적으로 NH3 및 CO2로 이루어지고 2 MPa의 압력을 가졌다. 응축기(246)에서 가스 스트림은 수성 암모늄 카바메이트 스트림에 흡수되고, 농축 암모늄 카바메이트 스트림이 생성된다. 농축 암모늄 카바메이트 스트림은 라인(250)을 통해 방출되고 압축기(222)로 이동되어 압력이 합성 압력으로 증가된다. 응축기(246)에 흡수되지 않은 임의의 가스는 라인(252)을 통해 방출된다.
도 3에서는, 멜라민 제조를 위한 저압 비-촉매 공정에서 생성되고 40 내지 50 중량%의 H2O를 함유하며 약 2 MPa의 압력을 갖는 수성 암모늄 카바메이트 스트림을 라인(354)를 통해 탈착기(356)에 공급한다. 탈착기(356)에는 또한 라인(358)을 통해 증기가 공급된다. 탈착기(356)로부터의 바닥 스트림은 본질적으로 H2O로 이루어지고 라인(360)을 통해 방출된다. 탈착기(356)의 상부로부터 본질적으로 NH3, CO2 및 H2O로 이루어지고 라인(362)을 통해 흡수기(364)로 공급되는 가스 스트림이 방출된다. 또한, 결정화를 방지하기 위해 물이 라인(366)을 통해 흡수기(364)로 공급된다. 흡수기(364)로부터의 상부 스트림은 본질적으로 NH3로 이루어지며, 이것은 라인(368)을 통해 방출되고 라인(370)을 통해 -가능하면 냉각되거나 또는 부분적 또는 전체적으로 응축된 후에- 부분적으로 재순환된다. 흡수기(364)의 바닥 스트림은 수성 암모늄 카바메이트 스트림으로서 이것은 라인(372)을 통해 압축기(374)로 방출되어 대략 유레아 합성 압력으로 압력이 증가되어 수성 암모늄 카바메이트 스트림이 라인(376)을 통해 라인(326)에서 수성 암모늄 카바메이트 스트림과 혼합될 수 있다.
도 4에서는, 본 발명에 따른 플랜트와 방법을 설명한다. 도 3에서 설명한 바와 같은 태양과 비교하여, 저압 재순환 구획(418)으로부터 유입되는 수성 암모늄 카바메이트 스트림의 일부가 펌프(442)에 공급되고 여기서 압력이 약 2 MPa로 증가된 후 라인(478)을 통해 흡수기(464)로 공급되어 상기 수성 암모늄 카바메이트 스트림이 라인(462)을 통해 가스 스트림을 흡수하여 농축 암모늄 카바메이트 스트림이 생성될 수 있고, 이것은 라인(472)을 통해 압축기(474)로 방출되어 거기에서 압력이 상승되고 라인(476)을 통해 유레아 스트리핑 플랜트의 고압 구획으로 공급된다. 본 발명의 상기 태양에서는, 도 3의 공지된 태양에서 필수적이고 라인(366)을 통해 수행되는 바와 같이 유레아 합성 구획에 공급되는 스트림에 물이 공급되지 않는다.
도 5는 WO 98/08808 A1 호에 개시된 바와 같은 최신 기술에 따른 태양을 나타낸다. 상기 태양에서, 멜라민 제조를 위한 고압 비-촉매 공정에서 생성되는 가스 스트림이 가스 형태로 라인(580)을 통해 유레아 스트리핑 플랜트의 고압 구획으로 직접 도입된다. 유레아 스트리핑 플랜트의 고압 구획의 압력보다 약 0.3 MPa 높은 압력을 갖는 가스 스트림을 스트리퍼와 응축기 사이의 라인에 도입한다.
도 6은 최신 기술에 따른 태양을 나타낸다. 도 2의 본 발명에 따른 태양과 비교하여, 펌프(242)에서와 같은 압력 증가 단계가 수행되지 않고; 대신 수성 암모늄 카바메이트 스트림이 구획(618)으로부터 라인(620)을 통해 응축기(646)로 직접 공급되고 응축 단계에 적용된다.
본 발명은 실시예로 설명하나, 본 발명을 제한하는 것은 아니다.
실시예 1
도 2에 따른 유레아 CO2-스트리핑 플랜트에서 CO2 스트리핑을 수행한다; 플랜트는 라인(220)에서 수성 암모늄 카바메이트 스트림의 조성이 다음과 같은 방식으로 운전된다: NH3 = 9,522 kg/h, CO2 = 7,125 kg/h, H2O = 5,344 kg/h.
이것은 0.4 MPa의 압력을 갖는 수성 암모늄 카바메이트 스트림이 24.3 중량% 의 H2O를 함유하는 것을 의미하며; 상기 함량은 도 1에서와 같은 최신 기술에 따른 스트리핑 플랜트에서의 실시를 나타내는 값이다; 상기 플랜트에서 상기 수성 암모늄 카바메이트 스트림은 이어서 압력이 증가되고 유레아 합성에 사용된다.
본 발명에 따라서, 수성 암모늄 카바메이트 스트림은 펌프(242)에서 압력이 0.4 MPa에서 1.8 MPa로 증가된 다음 90 ℃의 온도를 갖는다. 이어서, 수성 암모늄 카바메이트 스트림은 라인(244)을 통해 응축기(246)에 공급한다. 라인(248)을 통해 그 조성이 18,641 kg/h NH3 및 16,082 kg/h CO2인 가스 스트림을 상기 응축기에 공급한다. 상기 가스 스트림은 멜라민 제조를 위한 고압 공정에서 생성되며 본질적으로 물을 함유하지 않는다. 가스 스트림은 8 MPa의 압력에서 멜라민 공정에서 생성된다. 가스 스트림은 응축기에서 암모늄 카바메이트 스트림에 안정한 방식으로 완전히 흡수되고, 그 결과 120 ℃의 온도 및 5.7 MPa의 압력을 갖는, 하기 조성의 농축 암모늄 카바메이트 스트림이 생성된다: NH3 = 28,163 kg/h, CO2 = 23,207 kg/h, H2O = 5,344 kg/h.
120 ℃의 온도를 유지하기 위해, 열 교환기를 적용하며; 상기 방식으로 56 GJ/h의 에너지가 증기 형태로 회수된다. 가스 스트림의 흡수 결과, 임의의 고체(예를 들면, 고체 암모늄 카바메이트)의 생성이 일어나지 않고 상대량의 물이 23.4 중량%에서 94 중량%로 감소되었다. 멜라민 공정으로부터 공급된 가스 스트림의 공급물중 임의의 불안정 물질은 농축 암모늄 카바메이트 스트림의 생성중에 용이하게 흡수된다. 따라서, 어떤 탈안정화 영향도 플랜트의 고압 구획에 전달되지 않는다. 농축 암모늄 카바메이트 스트림은 라인(250)을 통해 펌프(222)에 공급되어 거기에서 압력이 14 MPa로 증가된다.

Claims (16)

  1. 유레아 제조 공정에서 생성되고 0.20 내지 0.9 MPa의 압력, 35 내지 95 ℃의 온도를 가지며 25 중량% 이상의 H2O를 함유하는 수성 암모늄 카바메이트 스트림을 농축시키는 방법으로서,
    상기 수성 암모늄 카바메이트 스트림의 압력을 1.0 내지 7 MPa의 압력으로 증가시키는 압력 증가 단계;
    멜라민 제조 공정에서 생성되고 본질적으로 NH3, CO2, 및 선택적으로 H2O로 이루어지고 상기 수성 암모늄 카바메이트 스트림보다 낮은 H2O 함량을 갖는 가스 스트림과 상기 수성 암모늄 카바메이트 스트림을 접촉시키고, 이때 15 내지 35 중량%의 H2O를 함유하는 농축 암모늄 카바메이트 스트림을 생성시키는 방식으로 상기 가스 스트림을 수성 암모늄 카바메이트 스트림에 흡수시키는 응축 단계;
    상기 농축된 암모늄 카바메이트 스트림을 분리하고 방출하는 방출 단계
    를 포함하는, 수성 암모늄 카바메이트 스트림의 농축 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 압력 증가 단계에 도입되는 수성 암모늄 카바메이트 스트림이 0.20 내지 0.60 MPa의 압력 및 50 내지 95 ℃의 온도를 가지며, 상기 수성 암모늄 카바메이트의 압력을 압력 증가 단계에서 1 내지 7 MPa로 증가시키는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 응축 단계 동안 열 교환이 수행되고, 상기 열 교환이 40 내지 110 ℃의 온도를 갖는 냉각 매체에 의해 이루어지는 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수성 암모늄 카바메이트 스트림이 유레아 제조를 위한 CO2 스트리핑 공정에서 생성되고;
    상기 농축된 암모늄 카바메이트 스트림의 압력을 12.5 내지 20 MPa로 증가시키고 유레아 제조를 위한 스트리핑 공정의 고압 구획으로 공급하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    반응기에서의 유레아 합성 단계 및 CO2를 사용한 스트리퍼에서의 반응기 유출물의 스트리핑 단계가 고압 구획에서 12.5 내지 20 MPa의 실질적으로 동일한 압력에서 수행되는, 유레아 제조를 위한 CO2 스트리핑 공정에서 상기 수성 암모늄 카바메이트 스트림이 생성되고;
    상기 농축 암모늄 카바메이트 스트림의 압력을 12.5 내지 20 MPa로 증가시키고, CO2 스트리핑 공정의 적어도 합성 및 스트리핑 단계가 수행되는 상기 고압 구획으로 공급하는 방법.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    멜라민 제조 공정에서 생성되는 CO2(CM)와 스트리핑제로서 사용되는 새로 첨가된 CO2(CS)의 몰비가 0.05 내지 3인 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 스트림이 멜라민을 제조하기 위한 촉매 저압 가스상 공정에서 생성된 것인 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 스트림이 멜라민을 제조하기 위한 비-촉매 고압 액상 공정에서 생성된 것인 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 스트림을 응축 단계로 공급하기 전에 적어도 부분적으로 응축시켜 중간 암모늄 카바메이트 스트림을 생성시키고, 이 중간 암모늄 카바메이트 스트림을 응축 단계로 공급하는 방법.
  10. 고압 합성 구획 및 저압 재순환 구획을 포함하고, 저압 재순환 구획에서 생 성된 수성 암모늄 카바메이트 스트림을 고압 합성 구획에 공급하는 수단을 포함하는, 유레아 합성용 플랜트를 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하기에 적합하도록 변형시키는 방법으로서,
    상기 플랜트가 수성 암모늄 카바메이트 스트림의 압력을 1 내지 7 MPa로 증가시키는 수단을 포함하지 않는 경우, 상기 수단을 추가로 설치하고;
    멜라민 제조 공정에서 생성되고 본질적으로 NH3, CO2 및 선택적으로 H2O로 이루어진 가스 스트림 또는 가스/액체 스트림 또는 액체 스트림과 수성 암모늄 카바메이트 스트림을 1 내지 7 MPa의 압력에서 접촉시키는 수단을 추가로 설치하되, 상기 추가로 설치된 수단이 상기 가스 스트림이 수성 암모늄 카바메이트 스트림에 흡수되어 농축 암모늄 카바메이트 스트림이 생성될 수 있도록 하는 것
    을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 추가로 설치된 수단이, 상기 농축 암모늄 카바메이트 스트림이 15 내지 35 중량%의 H2O를 함유하도록 흡수될 가스 스트림의 양을 조정하는데 사용될 수 있는 공정 제어 수단을 포함하는 방법.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 변형될 플랜트가 1 내지 10 MPa의 압력에서 운전되는 흡수기 또는 응축 기를 포함하는 구획을 갖지 않는 방법.
  13. 제 10 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플랜트의 고압 구획이 반응기 및 스트리퍼를 포함하여, 상기 반응기 유출물이 스트리퍼에서 열 및/또는 CO2로 처리되고, 반응기와 스트리퍼 사이에 감압 장치가 존재하지 않는 방법.
  14. 고압 합성 구획 및 저압 재순환 구획을 포함하고, 저압 재순환 구획에서 생성된 수성 암모늄 카바메이트 스트림을 고압 합성 구획으로 공급하는 수단을 포함하는 유레아 합성용 플랜트로서,
    상기 플랜트가 수성 암모늄 카바메이트 스트림의 압력을 1 내지 7 MPa로 증가시키는 수단을 포함하고;
    상기 플랜트가 멜라민 제조 공정에서 생성되고 본질적으로 NH3, CO2, 및 선택적으로 H2O로 이루어진 가스 스트림과 수성 암모늄 카바메이트 스트림을 1 내지 7 MPa의 압력에서 접촉시키는 수단을 포함하되, 상기 수단이 상기 가스 스트림이 수성 암모늄 카바메이트 스트림에 흡수되어 농축 암모늄 카바메이트 스트림이 생성될 수 있도록 하는 것
    을 특징으로 하는 플랜트.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 농축 암모늄 카바메이트 스트림이 15 내지 35 중량%의 H2O를 함유하도록 흡수될 가스의 양을 조정하는데 사용될 수 있는 수단을 포함하는 플랜트.
  16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    유레아를 제조하기 위한 스트리핑 플랜트인 플랜트.
KR1020077026235A 2005-05-13 2006-05-15 수성 암모늄 카바메이트 스트림의 농축 방법 KR101320276B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL1029038 2005-05-13
NL1029038 2005-05-13
PCT/NL2006/000249 WO2006121332A1 (en) 2005-05-13 2006-05-15 Method for concentrating an aqueous ammonium carbamate stream

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20080007363A true KR20080007363A (ko) 2008-01-18
KR101320276B1 KR101320276B1 (ko) 2013-10-22

Family

ID=35407073

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020077026235A KR101320276B1 (ko) 2005-05-13 2006-05-15 수성 암모늄 카바메이트 스트림의 농축 방법

Country Status (12)

Country Link
US (1) US7893298B2 (ko)
EP (1) EP1879857A1 (ko)
JP (1) JP5069222B2 (ko)
KR (1) KR101320276B1 (ko)
CN (1) CN101175717B (ko)
AU (1) AU2006244735B2 (ko)
CA (1) CA2606784C (ko)
EA (1) EA019704B1 (ko)
EG (1) EG26377A (ko)
MY (1) MY148227A (ko)
NO (1) NO345213B1 (ko)
WO (1) WO2006121332A1 (ko)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT1392300B1 (it) * 2008-12-18 2012-02-24 Eurotecnica Melamine Luxemburg Zweigniederlassung In Ittigen Procedimento per riciclare a un impianto urea una corrente di off-gas prodotti in un impianto melammina
EA034482B1 (ru) 2013-12-17 2020-02-12 Стамикарбон Б.В. Совмещенное производство карбамида и меламина
GB2552040B (en) * 2016-12-01 2018-08-01 Univ Loughborough Process for reducing nitrogen oxides
EP3997061B1 (en) 2019-07-08 2023-12-20 A.Y. Laboratories Ltd. Process for producing a solution of ammonium carbamate

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE615692A (ko) * 1961-03-29 1900-01-01
GB1148767A (en) 1965-10-25 1969-04-16 Nissan Chemical Ind Ltd Process for the production of melamine
DE2053358A1 (en) 1970-10-30 1972-05-04 Badische Anilin & Soda Fabrik AG, 6700 Ludwigshafen Supply of waste gases for ureau synthesis - using a controlled ammonia to carbon dioxide ratio
NL1017990C2 (nl) * 2001-05-03 2002-11-05 Dsm Nv Werkwijze voor de bereiding van ureum.
WO2002090232A1 (en) 2001-05-04 2002-11-14 Lift-Tech As Elevator structure
JP2004536011A (ja) * 2001-07-24 2004-12-02 ディーエスエム アイピー アセッツ ビー．ブイ． Ｎｈ３、ｈ２ｏ及びｃｏ２を含む気体混合物からアンモニウムカルバメート溶液を得る方法
NL1020388C2 (nl) * 2002-04-15 2003-10-17 Dsm Nv Werkwijze voor de bereiding van ureum.
NL1021637C2 (nl) * 2002-07-29 2004-01-30 Dsm Nv Werkwijze voor het vergroten van de capaciteit van een ureumfabriek.
EP1716111B2 (en) * 2004-02-20 2022-06-08 Casale Sa Integrated process for urea and melamine production

Also Published As

Publication number Publication date
EG26377A (en) 2013-09-10
CN101175717A (zh) 2008-05-07
AU2006244735A1 (en) 2006-11-16
WO2006121332A8 (en) 2007-01-25
NO345213B1 (no) 2020-11-09
CA2606784C (en) 2013-07-30
NO20076352L (no) 2008-01-22
WO2006121332A1 (en) 2006-11-16
CA2606784A1 (en) 2006-11-16
US20090069597A1 (en) 2009-03-12
JP2008540518A (ja) 2008-11-20
EA019704B1 (ru) 2014-05-30
JP5069222B2 (ja) 2012-11-07
US7893298B2 (en) 2011-02-22
EP1879857A1 (en) 2008-01-23
EA200702484A1 (ru) 2008-04-28
AU2006244735B2 (en) 2012-02-16
MY148227A (en) 2013-03-29
CN101175717B (zh) 2011-07-06
KR101320276B1 (ko) 2013-10-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20200172475A1 (en) Urea Manufacturing Method And Urea Manufacturing Apparatus
EP3459932A1 (en) Urea production plant
EP0093466B1 (en) Process for the preparation of urea
US8585870B2 (en) Process to C-manufacture acrylonitrile and hydrogen cyanide
HU180579B (en) Process for cleaning urea-containing waste waters and for producing melamine
KR101320276B1 (ko) 수성 암모늄 카바메이트 스트림의 농축 방법
US4433146A (en) Process for the preparation of melamine
EP2521710B1 (en) A urea stripping process for the production of urea
EP3416953B1 (en) Method for revamping a high pressure melamine plant
CN1554643A (zh) 改进工业生产尿素的方法和设备
WO2012161620A1 (ru) Способ получения карбамида
WO2024112198A1 (en) Urea melamine plant with melamine off-gas condenser
EP0891967A1 (en) Improved acrylonitrile recovery process
WO2014185819A1 (ru) Способ получения карбамида

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161007

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171005

Year of fee payment: 5