MXPA02007551A - Procedimiento para preparar melamina a partir de urea. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para preparar melamina a partir de urea a temperatura elevada y en presencia de un catalizador, en el que se obtiene una corriente de producto gaseosa que se pone en contacto con un refrigerante liquido en una zona de enfriamiento, y en el que la proporcion de disolucion concentrada de carbamato acuoso procedente de la zona de absorcion se devuelve a la zona de enfriamiento.

Description

PROCEDIMIENTO PARA PREPARAR MELAMINA A PARTIR DE UREA La invención se refiere a un procedimiento para preparar melamina a partir de urea a temperatura elevada y en presencia de un catalizador, en el que se obtiene una corriente de producto gaseosa que se pone en contacto con un refrigerante líquido en una zona de enfriamiento. En el documento WO-96/20933, por ejemplo, se describe un procedimiento similar. Éste describe la preparación de melamina suministrando urea y amoníaco a un reactor a una presión entre 1 ,4 MPa y 2,0 MPa, y a una temperatura suficientemente alta para la conversión virtualmente completa de urea en melamina en presencia de un catalizador. En el procedimiento se obtiene una corriente gaseosa que contiene melamina, amoníaco y dióxido de carbono. En el documento WO-96/20933 esta corriente de gas se enfría con un refrigerante acuoso en lo que se conoce como una tubería de enfriamiento por contacto directo, con evolución de una mezcla de vapor-líquido, la cual está virtualmente libre de constituyentes sólidos. Esta mezcla de vapor-líquido se separa en esta tubería de enfriamiento por contacto directo en una corriente acuosa de producto de melamina y una corriente de vapor. La corriente de vapor de la tubería de enfriamiento por contacto directo está virtualmente libre de urea y melamina, y consta esencialmente de amoníaco, dióxido de carbono y vapor de agua. La corriente acuosa de producto de melamina está virtualmente libre de sólidos y contiene amoníaco y dióxido de carbono disueltos. Después de que se eliminan el amoníaco y el dióxido de carbono disueltos con la ayuda de vapor 1 1 - - •-?ßti?^i^^^ de agua en una sección de extracción, la corriente acuosa de producto de melamina se hace pasar a la purificación de melamina en la que se recupera la melamina. En esta sección de extracción también se desprende una corriente de vapor que consiste esencialmente de amoníaco, dióxido de carbono y vapor de agua. La corriente de vapor procedente de la tubería de enfriamiento por contacto directo, junto con la corriente de vapor procedente de la sección de extracción, se lava en una sección de lavado con una disolución acuosa (licor madre) procedente de la purificación de la melamina a fin de eliminar residuos de melamina aún presentes en la corriente de vapor. Esta disolución acuosa puede contener amoníaco, dióxido de carbono y melamina. La tubería de enfriamiento por contacto directo y la sección de lavado forman la zona de enfriamiento en el procedimiento según el documento WO-96/20933. Seguidamente, la corriente de gas procedente de la sección de lavado se hace pasar a una zona de absorción en la que se pone en contacto con una corriente de amoníaco acuoso, procedente de la purificación de la melamina, y amoníaco líquido, en cuyo procedimiento se obtiene una disolución de amoníaco acuoso concentrado y dióxido de carbono (disolución de carbamato), y vapor de amoníaco virtualmente libre de agua y dióxido de carbono. En el documento WO-96/20933, este vapor de amoníaco se condensa y se devuelve parcialmente a la zona de absorción, siendo usado el resto después de la evaporación como gas de fluidización para el reactor. La disolución acuosa procedente de la zona de lavado se hace pasar a la tubería de enfriamiento por contacto directo, y se usa allí como refrigerante.

La disolución de carbamato acuoso concentrada procedente de la zona de absorción, que el documento WO-96/20933 afirma que contiene 20- 35% en peso de agua, se suministra, por ejemplo, a una planta de urea. De este modo, en el documento WO-96/20933 la mezcla de gas que proviene del reactor 5 se enfría con el licor madre procedente de la purificación de la melamina, licor el cual se hace pasar a la tubería de enfriamiento por contacto directo vía la sección de lavado. El documento WO-96/20933 afirma que el contenido de agua de la disolución de carbamato procedente de la zona de absorción es tan bajo, es 10 decir 20-35% en peso, que no es necesaria una etapa de concentración, en la que se elimina el agua de la disolución de carbamato, antes de que se suministre la disolución de carbamato a una planta de urea. Los experimentos llevados a cabo por el solicitante según el procedimiento descrito en el documento WO-96/20933 indican, sin embargo, 15 que es ventajoso eliminar el agua de la disolución de carbamato si el objetivo es hacer funcionar la combinación de planta de melamina y planta de urea de la manera más económica. En una planta de melamina el agua se usa entre otras cosas como un componente del refrigerante líquido. Una proporción del agua termina 20 eventualmente en la disolución de carbamato procedente de la zona de absorción que se suministra, por ejemplo, a una planta de urea. Los experimentos y cálculos por el solicitante también indican que en el procedimiento según el documento WO-96/20933 la cantidad de agua en ' • "r"- — ül*lfcMi"'' ' - " *.*-.*•** - -- - .-*.*....«.--. .. ~...ja> j- .. t .. — „ . . . la édrriente de carbamato descargada a la planta de urea es alrededor de 2,5 toneladas de agua por tonelada de melamina. En un procedimiento económicamente óptimo, tal como el procedimiento de Stamicarbon descrito en Nitrogen No. 139, Sep/Oct 1982, p. 32-39, en el que el agua en exceso se elimina en una etapa de concentración, la cantidad de agua en la disolución de carbamato suministrada a una planta de urea es alrededor de 0,5-1 ,0 toneladas de agua por tonelada de melamina. En el procedimiento Stamicarbon la mezcla de gas que proviene del reactor de melamina se enfría con un refrigerante líquido en las columnas de enfriamiento por contacto directo. La mezcla de vapor, líquido y, posiblemente, materia sólida, se separa en una fase de vapor y en una fase líquida en las columnas de enfriamiento por contacto directo. La fase de vapor se hace pasar a una zona de absorción, y la fase líquida a la recuperación de la melamina. Las toneladas anteriormente mencionadas de agua por tonelada de melamina se pueden convertir en una concentración de agua en la disolución de carbamato procedente de la zona de absorción, si se determina la relación NH3 CO2 de la disolución de carbamato exportada. Si la planta según el documento WO-96/20933 se hace funcionar de una manera económicamente óptima, esta relación es mínima, por ejemplo 1 ,3 Kg de NH3 por Kg de C02. Esto significa que la concentración de agua en la disolución de carbamato procedente de la zona de absorción, en el procedimiento según el documento WO-96/20933, es 45-50% en peso. En el procedimiento de Stamicarbon anteriormente mencionado ésta es sólo de 20-25% en peso.

,. -.-, . .... , ^. . .. J ... , .*. „ - ..- -jj lt.^».,. ... . >~...?r,^. *~ - . • ^e^ éJfr fe Para suministrar este 45-50% en peso de corriente de carbamato que contiene agua a una planta de urea es económicamente atractivo concentrar adicionalmente la disolución de carbamato eliminando agua de esta disolución. El inconveniente aquí es que esto supone inversiones adicionales, y que el procedimiento se hace más costoso debido a un creciente uso de vapor de agua, agua de enfriamiento y de electricidad. Se ha encontrado que este inconveniente se puede superar devolviendo una proporción de la disolución concentrada de carbamato acuoso procedente de la zona de absorción a la zona de enfriamiento, En particular, una proporción de la disolución concentrada de carbamato acuoso procedente del fondo de la zona de absorción se devuelve a la zona de enfriamiento. En el documento WO-96/20933 esta zona de enfriamiento está formada por la tubería de enfriamiento por contacto directo y por la sección de lavado; en el procedimiento Stamicarbon esta zona de enfriamiento consta de las columnas de enfriamiento por contacto directo. En ambos procedimientos, el resto de la disolución concentrada de carbamato acuoso procedente de la zona de absorción se suministra, por ejemplo, a una planta de urea, preferiblemente una sección a alta presión de una planta de urea, sin ningún tratamiento adicional. En una realización de ia invención, la corriente de gas, que proviene de las columnas de enfriamiento por contacto directo o de la sección de lavado, se enfría en un condensador delante de la zona de absorción. Aquí, la corriente de gas se enfría al menos en 5°C, preferiblemente al menos 10°C y en par ibular al menos 15°C. La disolución diluida de carbamato que proviene del condensador delante de la zona de absorción se hace pasar a la zona de enfriamiento. En este condensador evoluciona un gas que está enriquecido con amoníaco y dióxido de carbono, y que se hace pasar a la zona de absorción. En 5 la zona de absorción evoluciona luego una disolución concentrada de carbamato acuoso que contiene menos agua, y que es devuelto parcialmente a la zona de enfriamiento. El refrigerante líquido consiste preferiblemente en una disolución de carbamato acuosa compuesta de una proporción de la disolución 10 concentrada de carbamato acuoso procedente de la zona de absorción a la que se puede añadir licor madre procedente de la purificación de la melamina, y amoníaco, dióxido de carbono y agua condensada en la zona de enfriamiento. El 20-40%o en peso del gas que va a la zona de absorción se devuelve en forma condensada a la zona de enfriamiento. En el caso específico 15 en el que se devuelva el producto del fondo procedente de la zona de absorción, esto significa que para enfriar la corriente de gas que proviene del reactor, se usa el 30-70% en peso de la disolución concentrada de carbamato procedente de la zona de absorción, y preferiblemente 35-65% en peso. El resto se suministra, por ejemplo, a una planta de urea, pero también se puede usar para 20 otros fines, tales como planta de fertilizantes o para la producción de amoníaco. ^^. ??.??Í ? éi Se ha encontrado también que, en el procedimiento de la invención, el contenido de agua de la disolución de carbamato concentrada procedente de la zona de absorción alcanza eventualmente un 20-35% en peso. Esto hace adecuada, para tratamiento directo, a la proporción de esta disolución 5 de carbamato que se devuelve a una planta de urea. Esto significa que la etapa de concentración es superflua. Además, se ha encontrado que el procedimiento de la invención es particularmente adecuado para las denominadas plantas de melamina en fase gas, que funcionan a una presión de 0,6-2,5 MPa, más particularmente a 10 presiones entre 0,7 MPa y 2,2 MPa. El procedimiento de la presente invención es particularmente adecuado para modificar procedimientos de melamina existentes, tales como los descritos en el documento WO-96/20933 y en el procedimiento Stamicarbon, como se describe en la publicación Nitrogen anteriormente mencionada. 15 La invención se ilustra mediante los siguiente ejemplos.

EJEMPLOS MH Se preparó melamina en un lecho fluidizado cilindrico con un 20 diámetro interior de 1 metro y una altura de 15 m. El catalizador se fluidizó introduciendo amoníaco a través de una placa de distribución de gas, y se calentó mediante tubos ¡ntercambiadores de calor en el reactor, a través de los cuales fluyó una sai fundida. Se pulverizó urea líquida en el reactor con la ayuda de un pulverizador de dos fases usando amoníaco como gas de atomización. El reactor se hizo funcionar a 390°C y a una presión total de 0,7 MPa (Ejemplo I), 1 ,7 MPa (Ejemplo II) y 2,0 MPa (Ejemplo lll). La urea se pulverizó a una proporción de 1 ,4 toneladas/hora con 0,7 toneladas de amoníaco por hora vía los pulverizadores de dos fases. El amoníaco se suministró a través de la placa de fluidización a una proporción de 0,7 toneladas/hora. La conversión de urea libre de agua a melamina con relación al equilibrio fue mayor que 98%. La corriente de gas procedente del reactor contenía NH3, C02, vapor de melamina y trazas de subproductos, y se enfrió en la zona de enfriamiento con refrigerante líquido. Una proporción de la disolución concentrada de carbamato acuoso procedente de la zona de absorción se devolvió a la zona de enfriamiento. El resto de la disolución concentrada de carbamato se suministró a la planta de urea adyacente. En la Tabla 1 se da la proporción del carbamato procedente de la zona de absorción que fue devuelto a la zona de enfriamiento, y la cantidad de agua en la corriente de carbamato procedente de la zona de absorción.

EJEMPLO COMPARATIVO A Se preparó melamina de forma análoga a los Ejemplos l-lll, excepto que no se devolvió a la zona de enfriamiento el carbamato procedente de la zona de absorción. La corriente de carbamato que proviene de la zona de absorción fue demasiado diluida para ser suministrada a una planta de urea sin una etapa intermedia. Refiérase a la Tabla 1.

CUADRO 1 , ,. ,í ,»;í felftairt., - .jh_. - ... H.MWM^ .^.-é.. ..^ , «*.„ *.....->„.. „..Jt.<tJ, ilMl..l.t,i.Mfe-l-

Claims (8)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1.- Procedimiento para preparar melamina a partir de urea a temperatura elevada y en presencia de un catalizador, en el que se obtiene una corriente de producto gaseosa que se pone en contacto con un refrigerante líquido en una zona de enfriamiento, caracterizado porque la proporción de disolución concentrada de carbamato acuoso procedente de la zona de absorción se devuelve a la zona de enfriamiento.

2.- Procedimiento según la reivindicación 1 , caracterizado porque la corriente de producto gaseosa que proviene del reactor se enfría con un proporción de la disolución de carbamato procedente de la zona de absorción, a cuya disolución se puede añadir licor madre procedente de la purificación de melamina y amoníaco, dióxido de carbono y agua condensada en la zona de enfriamiento.

3.- Procedimiento según las reivindicaciones 1-2, caracterizado porque, para enfriar la corriente de gas que proviene del reactor, seusa 30-70% en peso de la corriente concentrada de carbamato de amonio acuoso procedente del fondo de la zona de absorción.

4.- Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque la corriente de gas procedente de las columnas de enfriamiento por contacto dirédto o de la sección de lavado se enfría en un condensador delante de la zona de absorción.

5.- Procedimiento según las reivindicaciones 1-4, caracterizado porque el gas que proviene del reactor tiene una presión entre 0,6 y 2,5 MPa.

6.- Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado porque el gas que proviene del reactor tiene una presión entre 0,7 y 2,2 MPa.

7.- Técnica para modificar plantas existentes de melamina por aplicación el procedimiento según las reivindicaciones 1-6.

8.- Procedimiento según se define por la descripción y los ejemplos.