NO133233B - - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrorer en fremgangsmåte av den art som er angitt i kravets ingress og er en videreutvikling av fremgangsmåten angitt i norsk patent nr. 131.642.

Oppfinnelsen vedrorer således en fremgangsmåte for avskilling

av melamin fra en varm melamin-dampholdig syntesegassblanding, som foruten melamin i alt vesentlig består av NH^ og CO^.

En slik gassblanding fås ved melaminfremstillingen på basis av urea, som ved oppvarming, eventuelt under trykk, omsettes ifolge reaksjonsligningen

i en melamin-, ammoniakk- og karbondioksydholdig gassblanding.

På grunn av at reaksjonen ofte foretas i nærvær av en katalysator og en ammoniakkholdig gasstrom, vil syntesegassen vanligvis inneholde mer ammoniakk enn det som stokiometrisk kan beregnes ifblge ovenstående reaksjonsligning.

Ved å avkjole de varme reaksjonsgassene (temperatur ca. 380°c)

kan melaminet ved sublimering skilles fra den ovrige gassen som fast stoff.

Som kjent kan de varme reaksjonsgassene kjoles ved direkte

kontakt med vann, eller en i kretslop sirkulerende losning av ammoniumkarbonat og/eller bikarbonat og ammoniumkarbamat, hvorved de to sistnevnte stoffer eksisterer i los form ved siden av ammoniumkarbonat og således befinner seg i likevekt. En fortynnet losning kan betraktes som en losning av ammoniumbi-karbonat, mens konsentrerte losninger kan betraktes som losninger av ammoniumkarbamat.

Ved å anvende vann eller en vandig losning som kjolemiddel, vil

de melaminfrie gassene inneholde meget vanndamp, som vil ligge i størrelsesorden fra 25 vekts-%, og et så stort vanninnhold er besværlig ved bruk av ammoniakk-^ karbondioksyd- og vanndampholdig gass i andre prosesser, som f.eks. ved ureafremstilling.

Oppfinnelsen fremskaffer en metode for utskilling av melamin

fra en varm melamindampholdig syntesegassblanding ved at denne bringes i direkte kontakt med en i kretslop sirkulerende ammoniumkarbamatholdig losning, slik at de melaminfrie avgasser inneholder langt mindre vann enn det som er tilfelle ved den gamle fremgangsmåten, dvs. at avgassenes vanndampandel er mindre enn 20 vekts-%. Ved den eldre kjente fremgangsmåten foretas kjolingen ved fordampning av vann, mens ved fremgangsmåten ifblge oppfinnelsen fremkalles kjoleeffekten til en vesentlig del ved hjelp av en endoterm spaltningsreaksjon av ammoniumkarbamat, som er nærværende i den losning som tjener som kjolemiddel, hvorved folgende reaksjonsligning kan oppstilles:

Dette lar seg realisere ved det som er angitt i kravets karakteriserende del. Fremgangsmåten ifblge oppfinnelsen mulig-gjbr samtidig en varmebkonomisk fordelaktig prosess ved at man kondenserer de melaminfrie avgassene delvis i en kondensator under dannelse av en ammoniumkarbamatlbsning, hvorved den frigjorte kondensasjonsvarmen f.eks. kan utnyttes til omkrystal-lisasjon av det erholdte råmelamin. Det som efter denne delvise kondensasjonen gjenblir av ammoniakk-, karbondioksyd-og mindre vanndampholdig restgass kan derefter tilfores en rektifiseringskolonne, hvor gassen under tilfbrsel av flytende ammoniakk og under varmebortledning kan skilles. Herved fås ammoniakk som topprodukt, og denne kan tilbakefbres og igjen anvendes i melaminsyntesen, og som bunnprodukt fås en konsentrert ammoniumkarbamatlbsning, hvilken kan tilfores ureasyntesen. Også den ved dannelsen av den konsentrerte ammoniumkarbamatlbsningen frigjorte varme erholdes i det minste delvis med et så hbyt temperaturnivå at denne varme kan utnyttes et annet sted i bedriften.

En gjenvinning av den frigjorte kondensasjonsvarmen har bare

en hensikt når den erholdte varmen har en tilstrekkelig hby temperatur. Dette temperaturnivå er dessuten avhengig av trykket. Derfor skjer den delvise kondenseringen av den melaminfrie avgassen ved et trykk som er minst 5 at. Dette er mulig når man f.eks. gjennomfbrer melaminsyntesen og utskillingen av melamin fra den varme melamindampholdige syntesegassen under et trykk på minst 5 at, eller ved at man gjennomfbrer den egentlige melaminsyntesen og utskillingen av melamin fra de melamindampholdige syntesegassene ved atmosfæretrykk eller et trykk under 5 at og derefter bringer de melamindampholdige gassene ved hjelp av en varmgasskompressor til et trykk på f.eks. 5 - 15 at.

Selvfolgelig er det bestandig, også hvis melaminsyntesen og utskillingen har funnet sted undertrykk, mulig vesentlig å oke trykket til den gass, som skal kondenseres, ved hjelp av varm-gasskompressorer, slik at varme med ennå hoyere temperaturnivå erholdes.

Den oven beskrevne partielle kondensasjonen og rektifiseringen kan gjennomføres i spesielle apparater. De to prosessene kan imidlertid også skje i et eneste apparat ved at man anordner rektifiseringssonen over kondensatoren.

En forholdsregel ifblge oppfinnelsen, og som er av vesentlig betydning, består i at de varme melamindampholdige gassene forst kjoles ved direkte kontakt med en ammoniakk-karbamatholdig vandig losning, hvorved ammoniumkarbamatet erholdes i en slik konsentrasjonen at det pr. kg sublimert melamin er nærværende minst 1 kg, fortrinnsvis 1,5 til 5 kg, ammoniumkarbamat, for at ved hjelp av en endoterm spaltning den ved sublimeringen av melamin frigjorte varmemengden i alt vesentlig kan fjernes, og syntesegassen kan bringes opp til sublimeringstemperatur. Dette vil fore til at de melaminfrie avgasser inneholder mindre enn 20 vekts-% vanndamp, mens restgassen efter delvis kondensasjon inneholder mindre enn 10 vekts-%.

En utfbrelsesform av fremgangsmåten ifblge oppfinnelsen er skjematisk vist i vedlagte tegning. Av denne tegning ser man at en reaktor A, som inneholder katalysatorer, f.eks. silikagel, og som har et trykk på f.eks. 10 at, tilfores gjennom ledning 1 smeltet urea og gjennom ledning 2 og ventilator B en gass-strbm som inneholder i alt vesentlig ammoniakk. Fra reaktor A kommer en varm melamindampholdig gass-strbm som renses for katalysatorstbv i filter C, hvorefter gass-strbmmen går gjennom kjbleren D^^ og D . I kjoler D.^ strbmmer gassblandingen i medstrbm gjennom ledningene 13 og 14 sammen med den som kjble-middel anvendte vandige lbsningen, hvilken i form av en tynn film renner ned over de vertikale kjbleplatene 15. I kjoler D2 blir gasstrbmmen ifblge oppfinnelsen videre bragt sammen med den gjennom ledning 5 tilforte ammoniumkarbamatlbsningen.

Denne lbsningen erholdes ved at man fra gassblandingen, som fores gjennom ledning 4, og som er melaminfri og inneholder mindre enn 15 vekts-% ammoniakk og karbondioksyd, kondenserer

en ammoniumkarbamatlosning under et trykk på minst 5 at i den med kjolespiraler 9 forsynte kondensator E, hvorefter den således erholdte ammoniumkarbamatlosningen igjen'tjener som kjolelosning. Denne losning kommer via kjoler D^, pumpe 6 og ledning 14 i kontakt med de varme gassene i kjoler D^, hvorved det dannede ammoniumkarbamatet igjen spaltes i ammoniakk og karbondioksyd, for til slutt å stromme tilbake sammen med den gass-strommen som skal kjoles, via ledning 3, kjoler og ledning 4 til kondensator E. For hver 1000 kg sublimert melamin sirkiierer f.eks. 3000 kg 66 vekts-%'ig ammoniumkarbamatlosning som kjolelosning. Den ved kjolingen dannede melaminsuspensjonen strommer via pumpe 7 til en pufferbeholder H, hvor små melaminpartikler opploses for tilslutt igjen å utkrystalliseres som storre partikler. Den fra pufferbeholder H utstrømmende suspensjon blir redusert ved hjelp av en ekspansjonsventil 8 til 1' at, hvorefter den erholdte blandingen, bestående av faste melaminpartikler, losning og gass, blir tilfort en avskiller J, hvor en separasjon mellom gassfase og resten skjer. Denne rest,

dvs. i en melaminmettet losning suspendert melamin, tilfores en zyklonfortykker L, hvorefter den fortykkede suspensjonen filtreres i filter M og derefter vaskes med vann som tilfores gjennom ledning 16. De renvaskede melaminkrystallene fores gjennom ledning 17 til en ikke-inntegnet omkrystallisasjons-beholder.

Vaskevannet blir gjennom ledning 18 fort sammen med overlopet fra fortykningssyklon 19 og tjener efter transport ved hjelp av pumpe 20 over ledning 13 som kjolelosning i kjoler D^ Ca.

1/3. av denne losningen tas via grenledning 21 og blandes ved hjelp av ekspansjonsventil 8 for å unngå et for stort temperatur-fall ved ekspansjonen.

Den fra avskiller J avgående gassfase munner fra ledning 22 i

en absorpsjonskolonne K, hvor gassfasen omsettes med det gjennom ledning 23 tilforte vann, som består av ammoniakkvann som inneholder litt ammoniumkarbamat. Denne losningen pumpes via pumpe 24 og ledning 25 til rektifiseringskolonne F. Til denne

kolonne F strommer også de gasser som ikke er kondensert i kondensator E, hvorved det dannes en temmelig sterk konsentrert ammoniumkarbamatlosning, hvilken egner seg for, og som uten videre fjerning av vann via ledning 2 7 tilfores et ureasyntese-anlegg, for der å videre bearbeides til urea. Den ved kondensasjonen erholdte varmen blir bortfort ved forskjellige temperatur-nivåer gjennom kjolespiralene 10, 11 og 12. Som topprodukt fra kolonne F strommer ammoniakkgass gjennom ledning 28. Flytende ammoniakk tilfores kolonne F som kondensasjons-middel gjennom ledning 29 for å fjerne de siste vannrestér fra ammoniakkgassen. Resten av ammoniakkgassen tilfores gjennom ledning 2 og ventilator B til. melaminsyntesereaktor A. Et inn-blikk i sammensetningen av de forskjellige prosess-strbmmene formidler det efterfolgende eksempel. Det blir herved antatt at all nærværende C02 i væskefasen foreligger som ammoniumkarbamat.

EK SEMPEL

For fremstilling av 1 t melamin må reaktor A tilfores 31.80 kg urea gjennom ledning 1 og 5860 kg NH^ gjennom ledning 2. Reaksjonen skjer ved et trykk på 10 at, og melaminholdig syntese-gass av folgende sammensetning:

6670 kg NH^

1048 kg C02

320 kg "urea"-, dvs. urea som ikke er omsatt til melamin og som foreligger i form av NH^ + HCNO,

1000 kg melamin

ledet med en temperatur på 390 C til kjoler D^.

Fra kjoler D^. blir en melaminsuspensjon bestående av:

338 kg NH3

115 kg ammoniumkarbamat

32 70 kg H20

500 kg- melamin i opplost form

658 kg melamin i krystallform

tilfort en pufferbeholder H ved en temperatur på,145°c, hvor suspensjonen fortynnes med en gjennom ledning 21 tilfort melaminsuspensjon bestående av:

44 kg ammoniumkarbamat.

14 20 kg H20

47 kg melamin i opplost form

15 kg melamin i krystallform

ved en temperatur på 85°c.

Den melaminholdige losningen erholder derefter via ekspansjonsventil 8 atmosfærisk trykk, og blir derefter tilfort avskiller J. Fra denne avskiller blir suspensjonen bestående av:

157 kg NH3

80 kg ammoniumkarbamat

4397 kg H20

145 kg melamin i opplost form

1095 kg melamin i krystallform

tilfort fortykningssyklon L ved en temperatur på 85°c. Fra underdelen av fortyknings-syklonen utstrommer en fortykket suspensjon bestående av:

60 kg NH3

30 kg ammoniumkarbamat

1674 kg H20

55 kg melamin i opplost form

1021 kg melamin i krystallform.

Denne suspensjonen blir derefter filtrert, hvorved lOOO kg melamin erholdes.

Gjennom ledning 16 erholdes 624 kg vaskevann, mens 2298 kg vann, hvori folgende stoffer:

60 kg NH3

30 kg ammoniumkarbamat

76 kg melamin

er lost, tilbakefores gjennom ledning 18 sammen med overlops-fraksjonen fra fortykningssyklon L ved hjelp av pumpe 20. Av denne mengde kommer 3611. kg vann som inneholder:

113 kg NH3

5 7 kg ammoniumkarbamat

158 kg melamin

som kjolelosning ved en temperatur på 85 C til kjoler D^ Den fra avskiller j kommende gassfase består av:

250 kg NH3

33 kg C02

283 kg H20.

Denne gassfasen overfores i adsorpsjonskolonne K under til-setning av 377 kg vann i ca. 25 vekts-%'ig ammoniakklosning med 6 vekts-% ammoniumkarbonat- eller -karbamat, hvorefter denne losning (ved en temperatur på ca. 35°c) tilfores kolonne F ved hjelp av pumpe 24 og ledning 25. Den fra kjoler D2 kommende melaminfrie gassfasen har en temperatur på 115°c og viser folgende sammensetning: 7621 kg NH3

2153 kg C02

1235 kg H20

Gassfasen tilfores kondensator E, hvor ved en temperatur på 93°c en delvis kondensasjon skjer. Det dannes en konsentrert ammoniumkarbamatlosning bestående av:

326 kg NH3

1597 kg ammoniumkarbamat

990 kg H20

hvilken strommer gjennom ledning 5 som kjolevæske. Den i kondensator E kondenserte restmengden bestående av: 6601 kg NH3

1250 kg CQ2

295 kg H20

ledes til kolonnen F gjennom ledning 26, hvor en videre kondensasjon skjer, og hvorved de fra kolonnen oppstigende gassene stadig blir fattigere på C02. Til slutt bortfores gjennom ledning 2 7 en konsentrert ammoniumkarbamatlosning bestående av:

304 kg NH3

2 2 70 kg ammoniumkarbamat

905 kg H20

ved en temperatur på 90°C fra den ikke inntegnede ureasyntesen, mens 5860 kg ammoniakkgass strommer ut fra kolonnen gjennom ledning 28. 300 kg flytende ammoniakk tilfores som konden-sasjonsmiddel til kolonne F. Fra kolonne F strommer losningen gjennom kjolespiralene 10, 11 og 12, hvor kondensasjonsvarme bortfores og forskjellige temperaturnivåer erholdes. Nede i kolonnen er temperaturen ca. 90°C, i mitten ca. 60°C og på toppen 4 7°c. Den fra kondensator E og nedenunder fra kondensator F bortforte varmen holdes på et så hoyt temperaturnivå, slik at råmelaminlosning kan fores gjennom kjblespiralen og

derved oppvarmes, hvorefter losningen tilfores en vakuumfor-damper hvor en krystallisasjon av melamin fra losningen finner sted.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte ved separasjon av fast melamin fra en varm melamininneholdende syntesegassblanding, erholdt ved fremstilling av melamin fra urea, ved at syntesegassblandingen bringes i kontakt med et flytende kjolemedium inneholdende ammoniumkarbamat i det minste i en slik mengde at den under fraskillel-sen frigjorte varme og varmen fra syntesegassen hovedsakelig fjernes ved den endoterme spaltning av ammoniumkarbamat til ammoniakk og karbondioksyd, hvoretter melamin fraskilles, og om onsket avkjoles helt eller fullstendig blandingen av ammoniakk og karbondioksyd under dannelse av ammoniumkarbamat, hvilken fremgangsmåte er en videreutvikling av fremgangsmåten angitt i norsk patent nr. 131.64 2, karakterisert ved at kjolemediet er en vandig opplosning av ammoniumkarbamat som fores til kjolesonen i en slik mengde at minst 1 kg, fortrinnsvis 1,5 - 5 kg, ammoniumkarbamat er tilstede pr. kg tilstedeværende melamin.