NO176795B

NO176795B - Continuous process and plant for the production of melamine from urea

Info

Publication number: NO176795B
Application number: NO845248A
Authority: NO
Inventors: Roger Edward Thomas; David Edward Best
Original assignee: Melamine Chemicals Inc
Priority date: 1984-01-05
Filing date: 1984-12-27
Publication date: 1995-02-20
Also published as: AT393124B; BR8500032A; GB2152505B; KR920001740B1; ES8606303A1; NL193832B; NO176795C; NZ210678A; NO845248L; ATA2185A; JP2757163B2; NL193832C; IE843247L; IT1188084B; JPH0557984B2; MX164901B; CA1220476A; ES539126A0; AU3737685A; IE57911B1

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for fremstilling av melamin fra urea. Spesielt er oppfinnelsen rettet mot en ikke-vandig fremgangsmåte til fremstilling av melamin fra urea ved høyt trykk uten bruk av katalysator, hvor melaminet utvinnes direkte som et tørt pulver uten vasking eller rekrystallisering. The present invention relates to a method for producing melamine from urea. In particular, the invention is aimed at a non-aqueous method for producing melamine from urea at high pressure without the use of a catalyst, where the melamine is extracted directly as a dry powder without washing or recrystallization.

Det foretrukne råmaterialet for fremstilling av melamin er urea. Ammoniakk og karbondioksyd er biprodukter i reaksjonen som enten kan utføres ved høyt trykk uten katalysator, eller ved lavt trykk ved bruk av en katalysator som f.eks. aluminiumoksyd. Den grunnleggende reaksjonen er: The preferred raw material for the production of melamine is urea. Ammonia and carbon dioxide are by-products in the reaction which can either be carried out at high pressure without a catalyst, or at low pressure using a catalyst such as e.g. aluminum oxide. The basic reaction is:

Reaksjonstemperaturen vil, avhengig av betingelsene, variere, men er vanligvis mellom 350 og 400°C. Biproduktene, ammoniakk og karbondioksyd, føres vanligvis tilbake til et urea-anlegg som befinner seg i nærheten, hvorfra startmaterialet, en ureasmelte, oppnås for melaminreaksjonen. Melaminproduktet utvinnes enten ved vannavkjøling og rekrystallisering, eller ved trinnvis avkjøling og filtrering av effluent-gassen fra reaksjonen. Melaminproduktet er vanligvis minst 99$ rent. The reaction temperature will, depending on the conditions, vary, but is usually between 350 and 400°C. The by-products, ammonia and carbon dioxide, are usually returned to a nearby urea plant, from which the starting material, a urea melt, is obtained for the melamine reaction. The melamine product is recovered either by water cooling and recrystallization, or by stepwise cooling and filtering of the effluent gas from the reaction. The melamine product is usually at least 99$ pure.

Det finnes fire kommersielle prosesser for fremstilling av melamin fra urea, disse er BASF-, Chemie Linz-, Nissan- og Stamicarbon-prosessene. Alle de nåværende kommersielle prosessene krever betydelige mengder energi i form av damp, elektrisitet og naturgass. Det totale energiforbruk ved disse prosessene varierer fra 6120 kcal/kg melaminprodukt til 12800 kcal/kg melaminprodukt. Energien som forbrukes i reaksjonen fra urea til melamin er ca. 1220 kcal/kg. Den gjenværende delen av energien som forbrukes i de kommersielle prosessene er et resultat av prosessenes kompleksitet og det utstyret som benyttes, og er primært et resultat av separasjonen mellom avgassen og produktet og rensingen av produktet som normalt innbefatter vannkjøling og rekrystallisering, eller en fraksjonert kondensering av melaminproduktet og foru-rensningene . There are four commercial processes for producing melamine from urea, these are the BASF, Chemie Linz, Nissan and Stamicarbon processes. All current commercial processes require significant amounts of energy in the form of steam, electricity and natural gas. The total energy consumption of these processes varies from 6120 kcal/kg melamine product to 12800 kcal/kg melamine product. The energy consumed in the reaction from urea to melamine is approx. 1220 kcal/kg. The remaining part of the energy consumed in the commercial processes is a result of the complexity of the processes and the equipment used, and is primarily a result of the separation between the exhaust gas and the product and the purification of the product which normally includes water cooling and recrystallization, or a fractional condensation of the melamine product and the contaminants.

I BASF-prosessen fremstilles melamin ved oppvarming av urea til temperaturer på fra 350 til 450° C ved atmosfærisk trykk eller moderate overtrykk, dvs. opp til 10 atmosfærer, i nærvær av katalysatorer og tilsatt ammoniakk. Reaktoren, som er bygget for å inneholde katalysator så vel som urea ved moderate overtrykk, er relativt stor. US-patent nr. 4,138,560 og 3,513,167, som antas å være rettet mot BASF-prosessen, beskriver at melaminet separeres fra reaksjonsgassene ved fraksjonert kondensering, filtrering, og avkjøling av gassene til temperaturer på fra 150 til 250°C. Ureagert urea fjernes ved videre avkjøling. Biproduktet ammoniakk fjernes som en avgass fra reaktoren som inneholder karbondioksyd ved moderate overtrykk. Avgassene, som overføres til ureasyntese-anlegget ved atmosfærisk trykk, må nødvendigvis komprimeres før bruk i ureasyntesen. Det er vanskelig og kostbart å bringe avgassene til det høye reaksjonstrykket som kreves for ureafremstilling i storskalaproduksjon fordi karbamat kan kondensere dersom komprimeringen utføres ved en relativ lav temperatur, dette forårsaker et korrosjonsproblem; og volumet av gassene som må behandles kan være svært stort dersom komprimeringen utføres ved en relativt høy temperatur. Bruken av aluminiumoksydkatalysator i BASF-prosessen kan skape problemer forbundet med klumpdannelse. Avanserte termo-elementsystemer i det indre av reaktoren er nødvendige for å forvarsle operatøren om eventuell opptreden av varme punkter, og reaktorene må stenges for å tillate damptilførsel for fjernelse av slike klumper. Katalysator som forlater reaktoren fjernes fra produktgassene ved hjelp av filtere. Varmeviklinger i reaktoren korroderer ved de harde betin-geisene. BASF-prosessen forbruker ca. 6670 kcal/kg melamin dannet. In the BASF process, melamine is produced by heating urea to temperatures of from 350 to 450° C at atmospheric pressure or moderate overpressure, i.e. up to 10 atmospheres, in the presence of catalysts and added ammonia. The reactor, which is built to contain catalyst as well as urea at moderate overpressures, is relatively large. US Patent Nos. 4,138,560 and 3,513,167, which are believed to be directed to the BASF process, describe that the melamine is separated from the reaction gases by fractional condensation, filtration, and cooling of the gases to temperatures of from 150 to 250°C. Unreacted urea is removed by further cooling. The by-product ammonia is removed as an off-gas from the reactor containing carbon dioxide at moderate overpressures. The exhaust gases, which are transferred to the urea synthesis plant at atmospheric pressure, must necessarily be compressed before use in the urea synthesis. It is difficult and expensive to bring the exhaust gases to the high reaction pressure required for urea production in large-scale production because carbamate can condense if the compression is carried out at a relatively low temperature, this causes a corrosion problem; and the volume of the gases that must be treated can be very large if the compression is carried out at a relatively high temperature. The use of alumina catalyst in the BASF process can create problems associated with lump formation. Advanced thermocouple systems in the interior of the reactor are required to alert the operator of the possible appearance of hot spots, and the reactors must be shut down to allow steam to be supplied to remove such lumps. Catalyst leaving the reactor is removed from the product gases by means of filters. Heating coils in the reactor corrode at the harsh conditions. The BASF process consumes approx. 6670 kcal/kg melamine formed.

Chemie Linz-prosessen er en to-trinns, katalytisk prosess som foregår ved lavt trykk. I det første trinnet dekomponeres urea i et fluidisert sandsjikt. Melaminet dannes i det andre trinnet på et fast aluminiumoksydkatalysatorsjikt. Melaminproduktet utvinnes ved bråkjøling av den varme reaksjonsgassen med vandig kjølevæske og sentrifuger ing av den resulterende oppslemmingen. Ammoniakk og karbondioksyd gjenvinnes i to separate strømmer, lett anvendelig for forskjellige prosesser. Ammoniakkgassen utvinnes fra avgassen nær atmosfæretrykk. Karbondioksyd fremstilles ved ca. 20 atmosfærer. Chemie Linz-prosessen forbruker ca. 8060 kcal/kg melaminprodukt som dannes. The Chemie Linz process is a two-stage, catalytic process that takes place at low pressure. In the first step, urea is decomposed in a fluidized sand layer. The melamine is formed in the second step on a solid alumina catalyst layer. The melamine product is recovered by quenching the hot reaction gas with aqueous coolant and centrifuging the resulting slurry. Ammonia and carbon dioxide are recovered in two separate streams, easily applicable to different processes. The ammonia gas is extracted from the exhaust gas at close to atmospheric pressure. Carbon dioxide is produced at approx. 20 atmospheres. The Chemie Linz process consumes approx. 8060 kcal/kg melamine product that is formed.

Ifølge november 1970-utgaven av Hydrocarbon Processing, finner Nissan-prosessen sted ved 100 bar og 400°C uten katalysator. Melaminproduktet fra reaktoren kjøles i en trykkbråkjøler i vandig ammoniakkoppløsning. Denne oppløs-ningen blir, etter at deler av ammoniakken er separert fra ved et midlere trykk, filtrert og redusert til atmosfærisk trykk i en rekrystallisator hvor den gjenværende ammoniakken separeres fra og melaminet utkrystalliseres. Melaminkrystallene separeres fra den krystalliserte melaminoppslemmingen og sentrifugeres, tørkes, og pulveriseres til det endelige produkt. Bruk av høyt trykk gjør at størrelsen på reaktoren kan reduseres; imidlertid må de mindre reaktorene lages av titanlegeringer eller andre legeringer som ikke er korrosive fordi blandingen er korrosiv. Vann benyttes til å fremstille den vandige ammoniakkoppløsningen som benyttes til bråkjøling av produktstrømmen fra reaktoren, og det trengs til vasking av melaminkrystallene i rekrystalliseringsprosessen. Ifølge US-patent nr. 3,454,571 som antas å være rettet mot Nissan-prosessen, kreves vasking med vandig alkalisk oppløsning for å fjerne forurensninger på melaminkrystalloverflåtene for at man skal oppnå melamin av høy renhet. Nissan-prosessen forbruker ca. 6120 kcal/kg melamin fremstilt. According to the November 1970 issue of Hydrocarbon Processing, the Nissan process takes place at 100 bar and 400°C without a catalyst. The melamine product from the reactor is cooled in a pressure quench in an aqueous ammonia solution. This solution is, after parts of the ammonia have been separated from it at a medium pressure, filtered and reduced to atmospheric pressure in a recrystallizer where the remaining ammonia is separated from and the melamine crystallizes out. The melamine crystals are separated from the crystallized melamine slurry and centrifuged, dried, and pulverized into the final product. The use of high pressure allows the size of the reactor to be reduced; however, the smaller reactors must be made of titanium alloys or other non-corrosive alloys because the mixture is corrosive. Water is used to prepare the aqueous ammonia solution that is used for quenching the product flow from the reactor, and it is needed for washing the melamine crystals in the recrystallization process. According to US Patent No. 3,454,571 believed to be directed to the Nissan process, washing with an aqueous alkaline solution is required to remove contaminants on the melamine crystal surfaces in order to obtain high purity melamine. The Nissan process consumes approx. 6120 kcal/kg melamine produced.

Stamicarbon melamin-prosessen er en katalysert lavtrykks-prosess hvor melamin utfelles fra den varme reaksjonsgassen ved bråkjøling med en vandig moderlut. Melaminet renses ved oppløsning, blanding med aktivert karbon, filtrering, og rekrystalllisering. Vann fjernes ved å føre det rekrystalli-serte produktet gjennom hydrosykloner, sentrifuger og en pneumatisk tørker. Etter gjennomføring av disse tørketrinnene samles det krystallinske produktet. Avgassen dannes som en konsentrert karbamatoppløsning ved 100"C og 18 atmosfærer og føres tilbake til ureasyntesestrømmen. Resirkulering av karbamatoppløsningen til urea-anlegget introduserer ekstra vann i ureaprosessen, og reduserer omvandlingen til urea. Katalysatoren i denne prosessen må holdes fluidisert, og kan agglomereres dersom kalde punkter opptrer som forårsaker klumping eller kondensering av katalysatoren. Anvendelsen av aluminiumoksydkatalysator krever at ekstra katalysator tilføres reaktoren for å erstatte katalysatorpartikler som inneholdes i reaksjonsgassen. Stamicarbon-prosessen forbruker ca. 12800 kcal/kg melaminprodukt som dannes. The Stamicarbon melamine process is a catalyzed low-pressure process where melamine is precipitated from the hot reaction gas by quenching with an aqueous mother liquor. The melamine is purified by dissolution, mixing with activated carbon, filtration and recrystallization. Water is removed by passing the recrystallized product through hydrocyclones, centrifuges and a pneumatic dryer. After completion of these drying steps, the crystalline product is collected. The off-gas is formed as a concentrated carbamate solution at 100"C and 18 atmospheres and is returned to the urea synthesis stream. Recycling of the carbamate solution to the urea plant introduces extra water into the urea process, reducing the conversion to urea. The catalyst in this process must be kept fluidized, and can be agglomerated if cold spots occur which cause clumping or condensation of the catalyst. The use of alumina catalyst requires additional catalyst to be added to the reactor to replace catalyst particles contained in the reaction gas. The Stamicarbon process consumes approximately 12800 kcal/kg of melamine product formed.

Som det fremgår er hver av de omtalte prosessene beheftet med lemper sett fra et praktisk synspunkt. Ved lavtemperatur-prosesser hvor melamin går direkte over til damp uten å gjennomgå et flytende melamintrinn finnes det få forurensninger. Imidlertid er lavtrykksreaktoren og utvinnings-systemet komplekst, krever mye utstyr og rom, og forbruker store mengder energi, som et resultat må store gassvolum behandles. Siden det anvendes en katalysator har man i tillegg problemer med å separeres eller filtrere produktet fra katalysatoren. I de kjente høytrykkssystemene hvor melaminet først dannes som en væske finnes normalt betydelige mengder forurensninger i melaminproduktet, innbefattet betydelige mengder melam og melem som er nedbrytende for sluttanvendelsene av melaminproduktet. Følgelig er det i kjente høytrykkssysterner nødvendig å anvende en vandig bråkjøling, rekrystallisering, og etterfølgende tørking av melaminproduktet for å oppnå en tilstrekkelig grad av renhet, dette krever komplekst og rom-krevende utstyr, og innbefatter et høyt forbruk av energi. As can be seen, each of the mentioned processes is subject to drawbacks from a practical point of view. In low-temperature processes where melamine goes directly to steam without going through a liquid melamine stage, there are few contaminants. However, the low-pressure reactor and extraction system are complex, require a lot of equipment and space, and consume large amounts of energy, as a result, large volumes of gas must be processed. Since a catalyst is used, there are also problems with separating or filtering the product from the catalyst. In the known high-pressure systems where the melamine is first formed as a liquid, there are normally significant amounts of contaminants in the melamine product, including significant amounts of melam and melem which are degrading for the end uses of the melamine product. Consequently, in known high-pressure systems it is necessary to use an aqueous quench, recrystallization, and subsequent drying of the melamine product in order to achieve a sufficient degree of purity, this requires complex and space-consuming equipment, and includes a high consumption of energy.

Den primære hensikten med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en energieffektiv og forbedret kontinuerlig prosess for fremstilling av melamin fra urea hvor en for-bausende forenklet prosess benyttes til fremstilling og utvinning av melamin med høy renhet (96 til 99,5$ renhet) som et tørt pulver direkte fra flytende melaminsmelte. The primary purpose of the present invention is to provide an energy efficient and improved continuous process for the production of melamine from urea where a surprisingly simplified process is used for the production and recovery of high purity melamine (96 to 99.5$ purity) as a dry powder directly from liquid melamine melt.

Den nevnte og andre hensikter med foreliggende oppfinnelse oppnås ved den foreliggende kontinuerlige, ikke vandige, høytrykksprosessen uten bruk av katalysator, og anleggssystem for overføring av urea til flytende melamin og biprodukt av gass som inneholder karbondioksyd og ammoniakk, hvor de eneste essensielle komponentene av anlegget er en avgass-vaskeenhet, en reaktorenhet, en separatorenhet, og en enhet for avkjøling av produktet. The mentioned and other purposes of the present invention are achieved by the present continuous, non-aqueous, high-pressure process without the use of a catalyst, and plant system for transferring urea to liquid melamine and by-product of gas containing carbon dioxide and ammonia, where the only essential components of the plant are an off-gas washing unit, a reactor unit, a separator unit, and a product cooling unit.

Ved foreliggende oppfinnelse tilveiebringes en kontinuerlig prosess for fremstilling av melamin fra urea, kjennetegnet ved at den innbefatter at urea pyrolyseres i en reaktor ved trykk på fra 105 til 175 bar og ved en temperatur på fra 355 til 425°C, slik at det dannes et reaksjonsprodukt som inneholder flytende melamin, CO2 og NH3; reaksjonsproduktet overføres under trykk som en blandet strøm til en separatorenhet; hvor separatoren holdes ved samme trykk og temperatur som reaktoren; reaksjonsproduktet separeres i separatorenheten i COg- og NH3~avgasser som inneholder melamindamp og flytende melamin; samtidig overføring av (a) CO2— og NH3~avgasser som inneholder melamin ved en temperatur og et trykk tilnærmet lik temperaturen og trykket i separatorenheten til gassvaskerenheten, hvor avgassene vaskes med smeltet urea, slik at urea forvarmes og avgassene avkjøles og melamin fjernes fra avgassene, deretter fjernes NH3— og CC^-gassen fra gassvaskerenheten ved en temperatur på fra 175 til 230°C og det forvarmede smeltede urea som inneholder melamin tilføres reaktoren, og (b) det flytende melamin til avkjølingsenheten for produktet, som fortrinnsvis holdes ved en temperatur under smeltepunktet for urea, The present invention provides a continuous process for the production of melamine from urea, characterized in that it includes urea being pyrolysed in a reactor at a pressure of from 105 to 175 bar and at a temperature of from 355 to 425°C, so that a reaction product containing liquid melamine, CO2 and NH3; the reaction product is transferred under pressure as a mixed stream to a separator unit; where the separator is kept at the same pressure and temperature as the reactor; the reaction product is separated in the separator unit into COg and NH3~ exhaust gases containing melamine vapor and liquid melamine; simultaneous transfer of (a) CO2— and NH3~ exhaust gases containing melamine at a temperature and pressure approximately equal to the temperature and pressure in the separator unit to the gas scrubber unit, where the exhaust gases are washed with molten urea, so that the urea is preheated and the exhaust gases are cooled and melamine is removed from the exhaust gases , then the NH3— and CC^ gas is removed from the scrubber unit at a temperature of from 175 to 230°C and the preheated molten urea containing melamine is fed to the reactor, and (b) the liquid melamine to the product cooling unit, which is preferably maintained at a temperature below the melting point of urea,

og reduksjon av trykket og bråkjøling av det flytende melamin med et flytende medium, som vil danne en gass ved temperaturen for det nevnte flytende melaminet, i produkt-avkjølingsenheten, slik at det dannes et kommersielt nyttig fast melaminprodukt, uten vasking eller ytterligere rensing. and reducing the pressure and quenching the liquid melamine with a liquid medium, which will form a gas at the temperature of said liquid melamine, in the product cooling unit, so as to form a commercially useful solid melamine product, without washing or further purification.

Utførelsen av prosessen finner sted på følgende måte: The execution of the process takes place in the following way:

(1) Smeltet urea tilføres gassvaskeren ved et trykk fra 105 til 175 bar, fortrinnsvis fra 120 til 155 bar, og ved en temperatur over smeltepunktet for urea. I gassvaskeren bringes flytende urea i kontakt med reaksjonsavgasser som hovedsakelig består av CO,, og NH^ og som inneholder melamin. Urea vasker i smeltet tilstand melaminet fra avgassen. Ved vaskeprosessen avkjøles avgassen fra reaktorens temperatur dvs. fra 350 til 425°C til fra 175 til 230°C, og urea forvarmes til temperaturområdet fra 175 til 230°C. Temperaturen og trykket er forbundet med hverandre. Dersom trykket ligger i den nedre delen av trykkområdet, dvs. 105 til 120 bar, vil minimumstemperaturen for gassvaskeren variere fra 175 til 183° C; dersom gassvaskeren befinner seg i den øvre delen av trykkområdet, dvs. 140 til 155 bar, kan minimumstemperaturen økes til 183 til 195°C. Under de ovenfor angitte minimumstemperaturer vil ammoniakk og COg kondensere i bunnen av gassvaskeren og kan danne karbamat som virker nedbrytende. Som en tommelfingerregel gjelder at jo høyere trykket er jo høyere minimumstemperatur kreves. Over ca. 260° C kan urea reagere til mellomproduktet. Disse mellom-produktene kan være nedbrytende. (1) Molten urea is supplied to the gas scrubber at a pressure of from 105 to 175 bar, preferably from 120 to 155 bar, and at a temperature above the melting point of urea. In the gas scrubber, liquid urea is brought into contact with reaction exhaust gases which mainly consist of CO,, and NH^ and which contain melamine. Urea, in its molten state, washes the melamine from the exhaust gas. During the washing process, the exhaust gas is cooled from the reactor's temperature, i.e. from 350 to 425°C to from 175 to 230°C, and urea is preheated to the temperature range from 175 to 230°C. The temperature and pressure are connected to each other. If the pressure is in the lower part of the pressure range, ie 105 to 120 bar, the minimum temperature for the gas scrubber will vary from 175 to 183° C; if the gas scrubber is in the upper part of the pressure range, ie 140 to 155 bar, the minimum temperature can be increased to 183 to 195°C. Below the minimum temperatures stated above, ammonia and COg will condense at the bottom of the gas scrubber and can form carbamate which has a decomposing effect. As a rule of thumb, the higher the pressure, the higher the minimum temperature required. Over approx. At 260° C, urea can react to the intermediate product. These intermediates can be degrading.

Avgassene fjernes fra toppen av gassvaskeren og resirkulerer fortrinnsvis til et urea-anlegg for omvandling til urea. Den forvarmede urea tas fra bunnen av gassvaskeren sammen med mindre mengder melamin og tilføres reaktoren ved et trykk fra 105 til 175 bar. Gassvaskeren er, i den viste utførelsen, utstyrt med en mantel for å tilveiebringe ekstra kjøling av gassvaskeren slik at temperaturkontroll oppnås. Det kan være ønskelig å kontrollere temperaturen i gassvaskeren ved en annen varmeoverføringsinnretning som f.eks. viklinger inne i gassvaskeren. The exhaust gases are removed from the top of the gas scrubber and preferably recycled to a urea plant for conversion to urea. The preheated urea is taken from the bottom of the gas scrubber together with smaller amounts of melamine and fed to the reactor at a pressure of 105 to 175 bar. The gas scrubber is, in the embodiment shown, equipped with a mantle to provide additional cooling of the gas scrubber so that temperature control is achieved. It may be desirable to control the temperature in the gas scrubber by another heat transfer device such as e.g. windings inside the gas washer.

Følgelig utfører gassvaskeren forskjellige funksjoner innbefattet avdriving av vannet som kan være tilstede i det smeltede urearåstoffet; forvarming av den smeltede urea med avgass; fjernelse av melamin fra avgassen slik at det tilveiebringes melamin-fritt CO2 og NH3, fortrinnsvis for resirkulering til et urea-anlegg ved kontrollert trykk og temperatur; og gjenvinning av ekstra varmeenergi for resirkulering eller senere bruk. (2) Urea som tas fra bunnen av gassvaskeren føres til reaktoren, fortrinnsvis ved hjelp av høytrykkspumpe. I en foretrukket utførelse injiseres en liten mengde ammoniakk som en væske eller vanndamp i røret som fører materialene fra gassvaskeren, etter pumpen, men før inntreden i reaktoren. Ammoniakken, som fortrinnsvis injiseres som en vanndamp, virker både som et rensemiddel som holder bunnen av reaktoren fri for gjenplugging, og tilfører ekstra ammoniakk som kan reagere med eventuelle ikke-ammoniakkholdige produkter som er tilstede. Høytrykkspumpen kan elimineres, f.eks. ved å heve gassvaskeren over reaktoren. (3) I reaktoren varmes den smeltede urea til en temperatur på 350 til 425<,C, fortrinnsvis til fra 370 til 425°C ved et trykk på fra 105 til 175 bar, fortrinnsvis fra 120 til 155 bar, under disse betingelsene reagerer urea og danner melamin, ammoniakk og karbondioksyd. Reaktoren kan være en hvilken som helst vanlig høytrykksreaktor som f.eks vist i US-patent nr. 3,470,163. Reaktoren drives full av flytende melamin, og produktene fra reaktoren består av flytende melamin, ammoniakk, og karbondioksyd som kontinuerlig tilføres som en blandet strøm til gass-separatoren. (4) I gass-separatoren separeres det flytende melaminet fra avgassen, og flytende melamin samles i bunnen av separatoren. Separatoren holdes ved en temperatur over smeltepunktet for melamin, og fortrinnsvis ved samme temperatur og trykk som reaktoren. Den gassformige ammoniakken og karbondioksydet mettet med melamindamp fjernes ovenfor og føres inn i ureavaskeren. Temperaturen og trykket kontrolleres slik at melaminkonsentrasjonen i materialet i bunnen av gassvaskeren ikke overskrider 10$ melamin. Normalt gjelder at jo lavere driftstrykket er jo større mengde melamin fjernes med avgassene. Flytende melamin fjernes fra gass-separatoren ved en nivåkontroll og injiseres i enheten for avkjøling av produktet. (5) I enheten for avkjøling av produktet frigjøres det flytende melaminet fra overtrykket og avkjøles raskt med et flytende medium. Det er funnet at forurensninger, spesielt melem og melam, ikke dannes i reaktoren, men hovedsaklig dannes ved overføring av flytende melamin til et anvendelig fast produkt. Ved bruk av et flytende medium som er en damp ved produktets temperatur som bråkjølingsmiddel, dannes tørt melaminpulver uten vesentlig dannelse av forurensninger. Accordingly, the gas scrubber performs various functions including stripping the water that may be present in the molten urea feedstock; preheating the molten urea with exhaust gas; removing melamine from the off-gas to provide melamine-free CO2 and NH3, preferably for recycling to a urea plant at controlled pressure and temperature; and recovery of extra heat energy for recycling or later use. (2) Urea taken from the bottom of the scrubber is fed to the reactor, preferably by means of a high-pressure pump. In a preferred embodiment, a small amount of ammonia is injected as a liquid or water vapor into the pipe carrying the materials from the gas scrubber, after the pump, but before entering the reactor. The ammonia, which is preferably injected as a steam, acts both as a cleaning agent to keep the bottom of the reactor free of plugging, and adds additional ammonia that can react with any non-ammonia containing products that are present. The high pressure pump can be eliminated, e.g. by raising the scrubber above the reactor. (3) In the reactor, the molten urea is heated to a temperature of 350 to 425°C, preferably to from 370 to 425°C at a pressure of from 105 to 175 bar, preferably from 120 to 155 bar, under these conditions urea reacts and forms melamine, ammonia and carbon dioxide. The reactor can be any conventional high-pressure reactor as shown, for example, in US patent no. 3,470,163. The reactor is run full of liquid melamine, and the products from the reactor consist of liquid melamine, ammonia and carbon dioxide which is continuously supplied as a mixed stream to the gas separator. (4) In the gas separator, the liquid melamine is separated from the exhaust gas, and liquid melamine is collected at the bottom of the separator. The separator is kept at a temperature above the melting point of melamine, and preferably at the same temperature and pressure as the reactor. The gaseous ammonia and carbon dioxide saturated with melamine vapor are removed above and fed into the urea scrubber. The temperature and pressure are controlled so that the melamine concentration in the material at the bottom of the gas washer does not exceed 10$ melamine. Normally, the lower the operating pressure, the greater the amount of melamine removed with the exhaust gases. Liquid melamine is removed from the gas separator by a level control and injected into the unit for cooling the product. (5) In the unit for cooling the product, the liquid melamine is released from the overpressure and cooled rapidly with a liquid medium. It has been found that contaminants, especially melem and melam, are not formed in the reactor, but are mainly formed by the transfer of liquid melamine to a usable solid product. When using a liquid medium that is a vapor at the product's temperature as a quenching agent, dry melamine powder is formed without significant formation of contaminants.

Enheten for avkjøling av produktet holdes fortrinnsvis ved en temperatur under smeltepunktet for urea, hvis det er ureaforurensninger tilstede i melaminet vil i motsatt fall urea forsvinne med gassen som dannes ved forgasningen av det flytende melaminet, dvs. ammoniakkgass, eller kunne forårsake klebrighet av det separerte melaminpulver. Minimumstemperaturen er likevektsdamptemperaturen for det flytende brå-kjølingsmidlet ved driftstrykket. Det flytende bråkjølings-midlet er en væske med lavt kokepunkt som ved forgasning gir en gass som lett kan separeres fra melaminproduktet. Egnede bråkjølingsmidler er ammoniakk, vann, eller en alkohol med lavt kokepunkt. På grunn av dets unike egenskaper, herunder dets kjølekapasitet og gunstige damptrykk, er imidlertid flytende ammoniakk et meget foretrukket bråkjølingsmedium. Trykket kan være atmosfæretrykk eller et trykk opp til 42 bar. Det foretrekkes å arbeide ved trykk på 14 til 28 bar og en temperatur på fra 50 til 75°C. The unit for cooling the product is preferably kept at a temperature below the melting point of urea, if there are urea impurities present in the melamine, otherwise the urea will disappear with the gas formed by the gasification of the liquid melamine, i.e. ammonia gas, or could cause stickiness of the separated melamine powder. The minimum temperature is the equilibrium vapor temperature of the liquid quenching agent at the operating pressure. The liquid quenching agent is a liquid with a low boiling point which, when gasified, produces a gas which can be easily separated from the melamine product. Suitable quenching agents are ammonia, water, or an alcohol with a low boiling point. However, because of its unique properties, including its cooling capacity and favorable vapor pressure, liquid ammonia is a highly preferred quenching medium. The pressure can be atmospheric pressure or a pressure of up to 42 bar. It is preferred to work at a pressure of 14 to 28 bar and a temperature of from 50 to 75°C.

I prosessen ifølge oppfinnelsen, som definert ovenfor, vil trykket være det samme i gassvaskeren, reaktoren og gass-separatoren. Temperaturen i reaktoren og gass-separatoren vil også være den samme. Avgassene som fjernes fra gass-separatoren vil befinne seg ved samme temperatur som reaktoren og separatoren inntil de når gassvaskeren hvor de avkjøles under vaskingen med smeltet urea. Det flytende melaminet som overføres fra gass-separatoren går inn i enheten for avkjøling av produktet ved samme temperatur som reaktoren og gass-separatoren. In the process according to the invention, as defined above, the pressure will be the same in the gas scrubber, the reactor and the gas separator. The temperature in the reactor and the gas separator will also be the same. The off-gases removed from the gas separator will be at the same temperature as the reactor and separator until they reach the gas scrubber where they are cooled during washing with molten urea. The liquid melamine that is transferred from the gas separator enters the unit for cooling the product at the same temperature as the reactor and the gas separator.

Ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er det viktig at det flytende melaminet og avgassen fra reaktoren overføres fra reaktoren til gass-separatoren som en blandet strøm, og avgassene og melaminet separeres i separatorenheten. Et annet viktig trekk er bruken av et flytende medium til å bråkjøle det flytende melaminet. Bråkjølingen med et flytende medium umiddelbart idet det flytende melaminet går inn i enheten for avkjøling av produktet eliminerer dannelsen av vesentlige forurensninger innbefattet melem og melam. In the method according to the invention, it is important that the liquid melamine and the exhaust gas from the reactor are transferred from the reactor to the gas separator as a mixed stream, and the exhaust gases and the melamine are separated in the separator unit. Another important feature is the use of a liquid medium to quench the liquid melamine. The rapid cooling with a liquid medium immediately as the liquid melamine enters the unit for cooling the product eliminates the formation of significant contaminants including melem and melam.

Som det videre vil fremgå er prosessen overraskende enkel sammenlignet med de komplekse, energikrevende prosessene ved de tidligere kommersielle systemene. Et anlegg konstruert ifølge foreliggende oppfinnelse utformet for produksjon av 90 mill. kg melamin pr. år kan plasseres på en fjerde av det området som kreves for et lavtrykksmelaminanlegg av Stamicarbon-typen, der lavtrykksanlegget er utformet for en kapasitet på bare 32 mill. kg melamin pr. år. Videre utgjør kapitalkostnadene for et system utformet ifølge foreliggende oppfinnelse mindre enn 4056 av kapitalkostnadene for en hvilken som helst av de tidligere nevnte kommersielle installasjonene. Som et resultat av den forenklede prosess innbefattet at det gjøres unødvendig å behandle store volumer av gasser herunder store volumer ammoniakk, og på grunn av det begrensede antall apparaturdeler i anlegget, benytter prosessen bare ca. 29% av den energi som medgår i de tidligere nevnte kommersielle prosessene. Dette er en reduksjon i energiforbruk på over 71%. Økonomien for foreliggende prosess når det gjelder energiforbruk relativt i kommersielle prosessene beskrevet tidligere er vist i tabell I som følger As will be seen later, the process is surprisingly simple compared to the complex, energy-consuming processes of the previous commercial systems. A plant constructed according to the present invention designed for the production of 90 million kg of melamine per year can be placed on a quarter of the area required for a low-pressure melamine plant of the Stamicarbon type, where the low-pressure plant is designed for a capacity of only 32 million kg of melamine per year. year. Furthermore, the capital costs for a system designed according to the present invention are less than 4056 of the capital costs for any of the previously mentioned commercial installations. As a result of the simplified process included, it is unnecessary to treat large volumes of gases, including large volumes of ammonia, and due to the limited number of equipment parts in the plant, the process only uses approx. 29% of the energy involved in the previously mentioned commercial processes. This is a reduction in energy consumption of over 71%. The economics of the present process in terms of energy consumption relative to the commercial processes described earlier are shown in Table I as follows

Som et resultat av systemets økonomi, og primært muligheten for å oppnå melamin uten de dyre vaske- og rekrystalli-seringstrinnene, er nye markeder tilgjengelige for melaminproduktet, som f.eks. et gjødningsstoff med høyt nitrogen-innhold som frigis over tid. Hittil har den høye prisen på melaminet forhindret praktisk anvendelse av stoffet på mange felter, herunder gjødningsfeltet. I tillegg har melaminproduktet ifølge foreliggende oppfinnelse fordelaktige frigjøringsegenskaper når det benyttes som et gjødningsstoff sammenlignet med melaminprodukter dannet ved en fremgangsmåte hvor melaminproduktet vaskes og rekrystalliseres. Disse forbedrede frigjøringsegenskapene synes å være et resultat av at melaminproduktet danner mini-agglomerater bestående av mange små partikler av ubearbeidede, imperfekte krystaller. Mini-agglomeratene av imperfekte krystaller som er porøse av natur er lettere bionedbrytbare og, følgelig, avgir lettere komponenter av melaminproduktet til jordsmonnet. As a result of the economy of the system, and primarily the possibility of obtaining melamine without the expensive washing and recrystallization steps, new markets are available for the melamine product, such as e.g. a fertilizer with a high nitrogen content that is released over time. Until now, the high price of melamine has prevented practical use of the substance in many fields, including the field of fertiliser. In addition, the melamine product according to the present invention has advantageous release properties when used as a fertilizer compared to melamine products formed by a method where the melamine product is washed and recrystallized. These improved release properties appear to be a result of the melamine product forming mini-agglomerates consisting of many small particles of unprocessed, imperfect crystals. The mini-agglomerates of imperfect crystals which are porous in nature are more easily biodegradable and, consequently, more readily release components of the melamine product into the soil.

Foreliggende oppfinnelse omfatter videre et anlegg for fremstilling av melamin fra urea, kjennetegnet ved at det som hovedkomponenter innbefatter en reaktorenhet, en separatorenhet, en gassvaskerenhet og en produktavkjølingsenhet, — reaktoren innbefatter: innretninger for oppvarming og opprettholdelse av en temperatur i reaktoren på fra 355 til 425°C; innretninger for å sette enheten under et trykk på fra 105 til 175 bar og pyrolyserer urea, slik at det dannes flytende melamin, CC>2 og NH3, og innretninger for kontinuerlig overføring, ved nevnte temperatur og trykk, av flytende melamin, CO2 og NH3 som en blandet strøm til separatorenheten; — separatorenheten innbefatter: innretninger for å holde separatoren ved tilnærmet samme temperatur og trykk som reaktoren; innretninger for mottak og separering av strømmen av flytende melamin, NH3 og CO2, ved nevnte temperatur og trykk, og innretninger for kontinuerlig overføring av CO2— og NH3-avgasser som inneholder melamindamp til gassvaskeren, og innretninger for kontinuerlig overføring av det flytende melaminet til produktavkjølingsenheten; - gassvaskerenhet innbefatter: innretninger for mottak av smeltet urea; innretninger for mottak av avgassene som inneholder melamin fra separatorenheten ved den nevnte temperatur og trykk for separatorenheten; innretninger for å bringe smeltet urea i kontakt med avgassene som inneholder melamin, slik at melaminet vaskes fra CO2— og NB^-gassene, og forvarming av urea, og innretninger for kontinuerlig overføring av smeltet urea som inneholder det vaskede melaminet til reaktoren; — produktavkjølingsenheten innbefatter: innretninger (90) for mottak av flytende melamin fra separatorenheten; innretninger for å redusere trykket og bråkjøle det flytende melaminet med et flytende medium, som vil danne en gass ved temperaturen for det flytende melaminet, og oppsamling av melaminet uten vasking eller ytterligere rensing som et fast stoff med fra 96 til 99,5$ melamin. The present invention further comprises a plant for the production of melamine from urea, characterized in that it includes as main components a reactor unit, a separator unit, a gas scrubber unit and a product cooling unit, — the reactor includes: devices for heating and maintaining a temperature in the reactor of from 355 to 425°C; means for putting the unit under a pressure of from 105 to 175 bar and pyrolysing urea to form liquid melamine, CC>2 and NH3, and means for continuously transferring, at said temperature and pressure, liquid melamine, CO2 and NH3 as a mixed stream to the separator unit; — the separator unit includes: devices to keep the separator at approximately the same temperature and pressure as the reactor; devices for receiving and separating the flow of liquid melamine, NH3 and CO2, at said temperature and pressure, and devices for continuously transferring CO2 and NH3 exhaust gases containing melamine vapor to the gas scrubber, and devices for continuously transferring the liquid melamine to the product cooling unit ; - gas scrubber unit includes: devices for receiving molten urea; means for receiving the exhaust gases containing melamine from the separator unit at said temperature and pressure for the separator unit; means for bringing molten urea into contact with the off-gases containing melamine, so that the melamine is washed from the CO2 and NB^ gases, and preheating the urea, and means for continuously transferring molten urea containing the washed melamine to the reactor; — the product cooling unit includes: means (90) for receiving liquid melamine from the separator unit; devices for reducing the pressure and quenching the liquid melamine with a liquid medium, which will form a gas at the temperature of the liquid melamine, and collecting the melamine without washing or further purification as a solid of from 96 to 99.5% melamine.

Når nå oppfinnelsen er beskrevet i generelle vendinger, skal det gis en detaljert beskrivelse av en foretrukket utførelse med referanse til tegningene. Fig. 1 er et flytdiagram for et tidligere kjent høytrykks- system for fremstilling av melaminprodukt fra urea; Fig. 2 er et flytdiagram for et komplett anlegg ifølge foreliggende oppfinnelse for fremstilling av melaminprodukt fra urea; Fig. 3 er et delvis gjennombrutt tverrsnitt av en gassvaskerenhet som er egnet for bruk i forbindelse med foreliggende oppfinnelse; Fig. 4 er et delvis gjennombrutt tverrsnitt av en reaktor som er velegnet for bruk i foreliggende oppfinnelse; Fig. 5 er et delvis gjennombrutt tverrsnitt av en gass-separator som er egnet for bruk i forbindelse med foreliggende oppfinnelse; Fig. 6 er en delvis gjennombrutt vertikal projeksjon av en Now that the invention has been described in general terms, a detailed description of a preferred embodiment shall be given with reference to the drawings. Fig. 1 is a flow diagram for a previously known high-pressure system for producing melamine product from urea; Fig. 2 is a flow diagram for a complete plant according to the present invention for the production of melamine product from urea; Fig. 3 is a partially broken cross-section of a gas scrubber unit which is suitable for use in connection with the present invention; Fig. 4 is a partially broken cross-section of a reactor which is suitable for use in the present invention; Fig. 5 is a partially broken cross-section of a gas separator which is suitable for use in connection with the present invention; Fig. 6 is a partially broken vertical projection of a

kollektortank i avkjølingsenheten for produktet; og collector tank in the cooling unit for the product; and

Fig. 7 er et snitt gjennom kollektortankene i fig. 6 langs Fig. 7 is a section through the collector tanks in fig. 6 along

linjen 7-7 i fig. 6. line 7-7 in fig. 6.

Flytdiagrammet i fig. 1 er representativt for en kommersiell høytemperatur, høytrykksprosess for overføring av urea til melaminprodukt, og er hentet fra en artikkel i Hydrocarbon Processing, november 1970 sider 156-158, under tittelen "Total Recycle Process Melamin From Urea", av Atsumi Okamoto i Nissan Chemical Industries, Inc., Tokyo, Japan. I prosessen komprimeres smeltet urea til 100 bar og føres til høytrykks-vasketårnet 1 og etter absorpsjon av melamindamp som inneholdes i avgassen (generert i syntesereaktoren) føres den inn i reaktoren 2, flytende ammoniakk komprimeres til~ca. 100 bar, fordampes ved ca. 400° C i forvarmeren 3 og føres også inn i reaktoren 2. Reaksjonen finner sted ved ca. 400° C og 100 bar og urea dekomponeres til en vandig melaminoppløsning. Et varmeoverføringsmedium bestående av et smeltet salt benyttes for varmetilførsel til reaktoren. Melaminavgass fra melaminoppløsningen ved den øvre delen av reaktoren går inn i høytrykksvasketårnet ved reaksjonstrykket, og etter at den er vasket med urea returneres den til urea-anlegget ved ca. 200°C og 100 bar. Melamin fra reaktoren 2 avkjøles i trykkbråkjøleren 4 i vandig ammoniakkoppløsning. Denne oppløsningen filtreres, etter at deler av ammoniakken er separert fra ved midlere trykk i ammoniakkstripperen 5, ved filterenheten 6 og reduseres til atmosfærisk trykk i krystall isatoren 7, hvor den gjenværende ammoniakken separeres fra og melamin utkrystalliseres. Melaminkrystaller som er separert fra den krystalliserte melaminoppslemmingen i sentrifugen 8 tørkes og pulveriseres 10 til det endelige produktet. Ammoniakkgassen som er separert fra gjenvinnes i ammoniakkabsorpsjonsenheten 1 og resirkuleres som flytende ammoniakk ved kondensering etter rensing ved destillering 12. Avgassen som befinner seg ved høy temperatur og høyt trykk og er melaminfri kan integreres med et urea-anlegg 13. Dette høytrykkssystemet ligner lavtrykkssystemet når det gjelder separering og rensing av melaminproduktet som tas fra reaktoren. The flow chart in fig. 1 is representative of a commercial high temperature, high pressure process for converting urea to melamine product, and is taken from an article in Hydrocarbon Processing, November 1970 pages 156-158, entitled "Total Recycle Process Melamin From Urea", by Atsumi Okamoto of Nissan Chemical Industries, Inc., Tokyo, Japan. In the process, molten urea is compressed to 100 bar and fed to the high-pressure washing tower 1 and after absorption of melamine vapor contained in the exhaust gas (generated in the synthesis reactor) it is fed into the reactor 2, liquid ammonia is compressed to ~approx. 100 bar, evaporates at approx. 400° C in the preheater 3 and is also fed into the reactor 2. The reaction takes place at approx. 400° C and 100 bar and urea is decomposed into an aqueous melamine solution. A heat transfer medium consisting of a molten salt is used for heat supply to the reactor. Melamine off-gas from the melamine solution at the upper part of the reactor enters the high-pressure washing tower at the reaction pressure, and after it has been washed with urea, it is returned to the urea plant at approx. 200°C and 100 bar. Melamine from the reactor 2 is cooled in the pressure quencher 4 in an aqueous ammonia solution. This solution is filtered, after parts of the ammonia have been separated from at medium pressure in the ammonia stripper 5, by the filter unit 6 and reduced to atmospheric pressure in the crystallizer 7, where the remaining ammonia is separated from and melamine crystallizes out. Melamine crystals separated from the crystallized melamine slurry in the centrifuge 8 are dried and pulverized 10 into the final product. The ammonia gas separated from is recovered in the ammonia absorption unit 1 and recycled as liquid ammonia by condensation after purification by distillation 12. The exhaust gas which is at high temperature and high pressure and is melamine-free can be integrated with a urea plant 13. This high-pressure system is similar to the low-pressure system in that applies to the separation and purification of the melamine product taken from the reactor.

Flytdiagrammet i fig. 2 illustrerer foreliggende oppfinnelse. Urea tilføres gjennom røret 20 til gassvaskerenheten 22 ved en temperatur over smeltepunktet for urea, og fortrinnsvis ved ca. 140°C; og ved et trykk på fra 120 til 155 bar. I den kontinuerlige prosessen tilføres gassvaskerenheten 22 også avgasser fra separatoren 24 gjennom røret 23. Avgassene, som hovedsaklig består av ammoniakk, karbondioksyd og melamin, vil befinne seg ved en temperatur på 370 til 425°C, og ved et trykk på fra 120 til 155 bar; dvs. reaksjonsbetingelsene for reaktoren og separatorenheten. Sammensetningen av strømmen fra separatoren til gassvaskerenheten vil være 45 til 65% ammoniakk, 30 til 50% karbondioksyd, og 3 til 10% melamin. Det smeltede urea benyttes til å "vaske" melaminet fra avgassene, samtidig som det avgis varmeenergi som benyttes til å forvarme urea og reduksjon av temperaturene av avgassene til 175 til 230°C. Urea som inneholder melamin vil synke til bunnen av gassvaskeren 22. De rensede ammoniakk- og karbondioksydgassene ved den reduserte temperaturen føres gjennom røret 26 til et urea-anlegg for benyttelse ved ureafremstilling. The flow chart in fig. 2 illustrates the present invention. Urea is supplied through the pipe 20 to the gas scrubber unit 22 at a temperature above the melting point for urea, and preferably at approx. 140°C; and at a pressure of from 120 to 155 bar. In the continuous process, the gas scrubber unit 22 is also supplied with exhaust gases from the separator 24 through the pipe 23. The exhaust gases, which mainly consist of ammonia, carbon dioxide and melamine, will be at a temperature of 370 to 425°C, and at a pressure of from 120 to 155 bar; i.e. the reaction conditions for the reactor and the separator unit. The composition of the stream from the separator to the scrubber unit will be 45 to 65% ammonia, 30 to 50% carbon dioxide, and 3 to 10% melamine. The melted urea is used to "wash" the melamine from the exhaust gases, at the same time releasing heat energy which is used to preheat the urea and reduce the temperatures of the exhaust gases to 175 to 230°C. Urea containing melamine will sink to the bottom of gas scrubber 22. The purified ammonia and carbon dioxide gases at the reduced temperature are passed through pipe 26 to a urea plant for use in urea production.

Bunnfallet i gassvaskeren fjernes fra bunnen av vaskeren og føres gjennom røret 27 ved hjelp av en pumpe 28 ved en temperatur på fra 175 til 230° C, og et trykk på fra 120 til 155 bar inn i reaktoren 29. Ammoniakk fra en egnet ammoniakk-kilde pumpes gjennom røret 32 inn i ureastrømmen fra gassvaskeren. Den varme ammoniakken som injiseres inn i røret som fører materialer fra bunnen av gassvaskeren virker til å holde bunnen av reaktoren fri for gjenplugging og tilfører ammoniakk som kan reagere med eventuelle ikke-ammoniakkholdige produkter som kan være tilstede. Reaktoren holdes også ved en temperatur på fra 370 til 425° C, og et trykk på fra 120 til 155 bar. Reaktoren som er resistent mot korrosjon, dvs. av titanbelagt karbonstål; omfatter fortrinnsvis innretninger for sirkulering av reaktantene inne i reaktoren. Den foretrukne reaktortemperaturen er ca. 410°C, og det foretrukne trykket er 140 bar. Reaktortemperaturen kontrolleres ved bruk av konvensjonelle varmekontrollsystemer som omfatter termoelementer. The precipitate in the gas scrubber is removed from the bottom of the scrubber and fed through the pipe 27 by means of a pump 28 at a temperature of from 175 to 230° C, and a pressure of from 120 to 155 bar into the reactor 29. Ammonia from a suitable ammonia- source is pumped through pipe 32 into the urea stream from the gas scrubber. The hot ammonia injected into the pipe carrying materials from the bottom of the scrubber acts to keep the bottom of the reactor free of plugging and adds ammonia which can react with any non-ammonia containing products that may be present. The reactor is also kept at a temperature of from 370 to 425° C, and a pressure of from 120 to 155 bar. The reactor which is resistant to corrosion, i.e. of titanium-coated carbon steel; preferably includes devices for circulating the reactants inside the reactor. The preferred reactor temperature is approx. 410°C, and the preferred pressure is 140 bar. The reactor temperature is controlled using conventional heat control systems that include thermocouples.

Produktet fra reaktoren, som hovedsaklig består av ammoniakk, karbondioksyd og melamin, føres til gass-separatoren 24. Reaksjonsproduktet slippes inn i separatoren ved en avstand ca. en tredjedel fra toppen av separatoren. I separatoren fjernes de gassformige biproduktene som består av ammoniakk, karbondioksyd og melamin som tilføres gassvaskerenheten 22 gjennom røret 23, fra toppen av separatoren. Flytende melamin fjernes fra den nedre tredjedelen av separatoren, kontrollert ved nivåindikatoren 34, ved en temperatur på 370 til 425° C, og et trykk på 120 til 155 bar, og føres gjennom røret 36 til avkjølingsenheten 38. Det flytende melamin føres ned gjennom nedløpsventilen 44 inn i kollektortanken 46 i kjøleenheten 38. Straks etter innføringen i tanken 46, som kan befinne seg ved atmosfæretrykk eller ved overtrykk, bringes melaminet i kontakt med flytende ammoniakk som avkjøler og stabiliserer det flytende melaminet, og omvandler det flytende melaminet direkte til et tørt pulver. Det tørre pulveret faller ned i bunnen av tank 46, mens ammoniakken føres gjennom røret 48 og sirkuleres gjennom kontrollventiler og en kondensator 50 for gjenkondensering av ammoniakken, som deretter gjenbenyttes som bråkjølingsmedium. The product from the reactor, which mainly consists of ammonia, carbon dioxide and melamine, is fed to the gas separator 24. The reaction product is allowed into the separator at a distance of approx. one third from the top of the separator. In the separator, the gaseous by-products consisting of ammonia, carbon dioxide and melamine, which are supplied to the gas scrubber unit 22 through the pipe 23, are removed from the top of the separator. Liquid melamine is removed from the lower third of the separator, controlled by the level indicator 34, at a temperature of 370 to 425° C, and a pressure of 120 to 155 bar, and passed through the pipe 36 to the cooling unit 38. The liquid melamine is passed down through the downflow valve 44 into the collector tank 46 in the cooling unit 38. Immediately after the introduction into the tank 46, which can be at atmospheric pressure or at overpressure, the melamine is brought into contact with liquid ammonia which cools and stabilizes the liquid melamine, and converts the liquid melamine directly into a dry powder. The dry powder falls to the bottom of tank 46, while the ammonia is passed through pipe 48 and circulated through control valves and a condenser 50 for recondensation of the ammonia, which is then reused as a quenching medium.

I den viste utførelsen holdes kollektortanken 46 under et trykk på ca. 28 bar og ved en temperatur på ca. 65° C. Ved disse trykk- og temperaturbetingelsene kan flytende ammoniakk avkjøles ved tilgjengelig kjølevann. Det faste melaminproduktet fjernes kontinuerlig fra kollektortanken ved hjelp av en rotasjonsventil 60 som kontrolleres av en nivåkontroll 64. Ved at det opprettholdes en søyle av melaminpulver over rotasjonsventilen 60 på 0,60 til 2,44 meter er det ikke vesentlig trykk opp igjennom rotasjonsventilen 60. Melaminproduktet frigjøres igjennom rotasjonsventilen 60 på et egnet transportbånd 66 for etterfølgende innpakning eller lignende. Rotasjonsventilen er vist i forstørret utgave i figurene 6 og 6. In the embodiment shown, the collector tank 46 is kept under a pressure of approx. 28 bar and at a temperature of approx. 65° C. Under these pressure and temperature conditions, liquid ammonia can be cooled by available cooling water. The solid melamine product is continuously removed from the collector tank by means of a rotary valve 60 which is controlled by a level control 64. By maintaining a column of melamine powder above the rotary valve 60 of 0.60 to 2.44 meters, there is no significant pressure up through the rotary valve 60. The melamine product is released through the rotary valve 60 onto a suitable conveyor belt 66 for subsequent packaging or the like. The rotary valve is shown in an enlarged version in figures 6 and 6.

Foreliggende oppfinnelse er ikke rettet mot spesifikke gassvaskerenheter, reaktorer eller gass-separatorer. Hvilke som helst av tidligere kjente komponenter kan benyttes. Imidlertid kan gassvaskerenheten med fordel være en gassvaskerenhet som vist i fig. 3 hvor gassvaskerenheten innbefatter et urea-inntak 70 i gassvaskeren 22 som fører fra ureatilførselsrøret 20. Det smeltede urea som går inn i løpet 70 vil flyte nedover, og mens det flyter nedover vil det komme i kontakt med og vaske avgasser som går inn i åpningen 72 fra røret 23 som fører fra separatoren 24. Nivået av smeltet urea som inneholder melaminproduktet vasket fra avgassen kontrolleres i bunnen av gassvaskeren ved nivå-kontrollen 74. Avgassene fjernes gjennom toppen av gassvaskeren igjennom utløpet 76 for resirkulering til et urea-anlegg, og smeltet urea fjernes fra bunnen av gassvaskeren gjennom utløpet 78 og føres til reaktoren. The present invention is not aimed at specific gas scrubber units, reactors or gas separators. Any of previously known components can be used. However, the gas scrubber unit can advantageously be a gas scrubber unit as shown in fig. 3 where the gas scrubber assembly includes a urea inlet 70 in the gas scrubber 22 leading from the urea supply pipe 20. The molten urea entering the course 70 will flow downward, and as it flows downward it will contact and wash exhaust gases entering the opening 72 from the pipe 23 leading from the separator 24. The level of molten urea containing the melamine product washed from the exhaust gas is controlled at the bottom of the gas scrubber by the level control 74. The exhaust gases are removed through the top of the gas scrubber through the outlet 76 for recycling to a urea plant, and the molten urea is removed from the bottom of the gas scrubber through outlet 78 and fed to the reactor.

En reaktor egnet for bruk i anlegget ifølge foreliggende oppfinnelse er vist i fig. 4. Reaktoren 29 omfatter et innløp 82 som fører fra røret 32. Reaktoren oppvarmes ved hjelp av et "U"-rør 84 som fører et varmeoverføringsmate-riale, fortrinnsvis et smeltet salt, for oppvarming av reaktoren. En enkelt strøm fra reaktoren omfatter flytende melamin, CO2, og ammoniakk fjernes fra reaktoren gjennom utløpet 86, og strømmer gjennom røret 33 til gass-seapara-toren 24. A reactor suitable for use in the plant according to the present invention is shown in fig. 4. The reactor 29 comprises an inlet 82 leading from the pipe 32. The reactor is heated by means of a "U" pipe 84 which carries a heat transfer material, preferably a molten salt, for heating the reactor. A single stream from the reactor comprising liquid melamine, CO2, and ammonia is removed from the reactor through the outlet 86, and flows through the tube 33 to the gas separator 24.

Separatorenheten som er vist i fig. 5 omfatter et innløp 90 som slipper den blandede strømmen fra reaktoren 29 inn i separatoren. Gasskomponentene fjernes gjennom utløpet 92 og føres til røret 23 for overføring til gassvaskerenheten 22. Separatorenheten omfatter også avløpet 96 for fjernelse av melamin, for overføring gjennom rør 36 til avkjølingsenheten 38. Overføringen av flytende melamin til produktavkjølings-enheten kontrolleres ved nivåkontrollinnretningen 98. The separator unit shown in fig. 5 comprises an inlet 90 which lets the mixed flow from the reactor 29 into the separator. The gas components are removed through the outlet 92 and led to the pipe 23 for transfer to the gas scrubber unit 22. The separator unit also includes the drain 96 for the removal of melamine, for transfer through pipe 36 to the cooling unit 38. The transfer of liquid melamine to the product cooling unit is controlled by the level control device 98.

Oppfinnelsen illustreres ytterligere ved følgende detaljer vedrørende betingelser og resultater for drift av et pilotanlegg som illustrerer energieffektiviteten for prosessen. The invention is further illustrated by the following details regarding conditions and results for operating a pilot plant which illustrates the energy efficiency of the process.

Urea tilføres fra et urea-anlegg som befinner seg i nærheten via røret 20 til gassvaskerenheten 22 ved et trykk på 140 bar og en temperatur på 138" C. Etter at det smeltede urea er forvarmet til en temperatur på ca. 205°C med avgasser fra separatorenheten 24, tilføres urea i bunnen av reaktoren 29. I reaktoren opprettholdes et trykk på 140 bar og ureaen oppvarmes til en temperatur på 410"C. Ureaen pyrolyseres til flytende melamin, COg og NHg. Reaksjonsproduktene overføres som en blandet strøm til gass-separatoren 24 som holdes ved 410° C og 140 bar. I separatoren separeres reaksjonsproduktet til en avgass-strøm som inneholder C0g og ammoniakk, og noe melamin som resirkuleres via røret 23 til gassvaskerenheten 22. Det flytende melamin tilføres avkjølingsenheten 40 ved en temperatur på 410° C og et trykk på 140 bar og slippes ved hjelp av nedløpsventilen 44 inn i kollektortanken 46 som holdes ved en temperatur på 76° C og et trykk på 28 bar. Produktet bringes straks i kontakt med flytende ammoniakk via rørene 40. Produktet som utvinnes uten vasking eller rekrystallisering har følgende sammensetning Urea is supplied from a nearby urea plant via pipe 20 to gas scrubber unit 22 at a pressure of 140 bar and a temperature of 138°C. After the molten urea is preheated to a temperature of about 205°C with exhaust gases from the separator unit 24, urea is fed into the bottom of the reactor 29. In the reactor, a pressure of 140 bar is maintained and the urea is heated to a temperature of 410°C. The urea is pyrolysed into liquid melamine, COg and NHg. The reaction products are transferred as a mixed stream to the gas separator 24 which is kept at 410° C and 140 bar. In the separator, the reaction product is separated into an off-gas stream containing C0g and ammonia, and some melamine which is recycled via the pipe 23 to the gas scrubber unit 22. The liquid melamine is supplied to the cooling unit 40 at a temperature of 410° C and a pressure of 140 bar and is discharged using of the downflow valve 44 into the collector tank 46 which is kept at a temperature of 76° C and a pressure of 28 bar. The product is immediately brought into contact with liquid ammonia via the pipes 40. The product that is recovered without washing or recrystallization has the following composition

Den teoretiske omvandlingen basert på mengden urea i produktet er 99,19$. Produktet utvinnes fra kollektortanken som et tørt hvitt pulver uten ytterligere vasking eller rekrystallisering. Det totale energiforbruk er, som angitt i tabell I, 1820 kcal/kg melamin. Melaminproduktet har, som et resultat av den flytende bråkjølingen, høyt overflateareal som en liten partikkel, men fordi flere små partikler er bundet sammen, oppfører det seg som et materiale bestående av større partikler. The theoretical conversion based on the amount of urea in the product is $99.19. The product is recovered from the collector tank as a dry white powder without further washing or recrystallization. The total energy consumption is, as indicated in table I, 1820 kcal/kg melamine. As a result of the liquid quenching, the melamine product has a high surface area as a small particle, but because several small particles are bound together, it behaves as a material consisting of larger particles.

Claims

1. Continuous process for the production of melamine from urea, characterized in that it includes urea being pyrolysed in a reactor (29) at a pressure of from 105 to 175 bar and at a temperature of from 355 to 425° C, so that a reaction product is formed which contains liquid melamine, CO2 and NH3; the reaction product is transferred under pressure as a mixed stream to a separator unit (24); where the separator is kept at the same pressure and temperature as the reactor; the reaction product is separated in the separator unit (24) into CO2 and NB^ exhaust gases containing melamine vapor and liquid melamine; simultaneous transfer of (a) CO2 and NB^ exhaust gases containing melamine at a temperature and pressure approximately equal to the temperature and pressure in the separator unit to the gas scrubber unit (22), where the exhaust gases are washed with molten urea, so that the urea is preheated and the exhaust gases are cooled and melamine is removed from the exhaust gases, then the NE 3 - and CC 2 gas is removed from the scrubber unit (22) at a temperature of from 175 to 230°C and the preheated molten urea containing melamine is fed to the reactor (29), and (b) the liquid melamine to the cooling unit (38) for the product, which is preferably kept at a temperature below the melting point of urea, and reducing the pressure and quenching the liquid melamine with a liquid medium, which will form a gas at the temperature of said liquid melamine, in the product cooling unit (38), so as to form a commercially useful solid melamine product, without washing or further cleansing.

2. Process according to claim 1, characterized in that the reactor (29) is at a pressure of from 120 to 155 bar and a temperature of from 370 to 425° C, the gas separator (24) is kept at approximately the same pressure and temperature as the reactor, the gas scrubber (22) is kept at approximately the same pressure as the reactor and at a temperature of from 175 to 195° C; the product cooling unit (38) is maintained at a pressure of from 14 to 42 bar and a temperature of from 50 to 110° C; the liquid for quenching the liquid melamine is anhydrous liquid ammonia; and the solid melamine product has a purity of from 97.5 to 99.5$ melamine and contains less than 0.75$ melam and melem.

3. Continuous process according to claim 1 for the production of melamine product by pyrolysis of urea, so that NH3, COg and melamine are formed, characterized in that the melamine is quenched by bringing it into contact with liquid ammonia, so that a solid melamine product is provided, and the melamine product is recovered without further washing or purification as a solid containing from 96 to 99.5$ of melamine and less than 1.5$ of melem and melam.

4. Process according to claim 3, characterized in that urea is pyrolysed in a reactor (29) which is kept at a temperature of from 370 to 425°C and a pressure of from 120 to 155 bar, where the melamine is liquid; where the quenching of the liquid melamine with liquid ammonia is carried out at a pressure of from 14 to 42 bar and a temperature of from 50 to 110°C; and the solid melamine product has a purity of from 97.5 to 99$ melamine and contains less than 0.75$ melam and melem.

5. Plant for the production of melamine from urea, characterized in that it includes as main components a reactor unit (29); a separator unit (24); a gas scrubber unit (22) and a product cooling unit (38), — the reactor (29) includes: devices (84) for heating and maintaining a temperature in the reactor of from 355 to 425°C; means for putting the unit under a pressure of from 105 to 175 bar and pyrolysing urea, so that liquid melamine, CO2 and NH3 are formed, and means (33) for continuously transferring, at said temperature and pressure, liquid melamine, COg and NH3 as a mixed stream to the separator unit; — the separator unit (24) includes: devices for keeping the separator at approximately the same temperature and pressure as the reactor; devices for receiving (90) and separating the flow of liquid melamine, NH3 and COg, at said temperature and pressure, and devices for continuous transfer (23) of COg and NB^ exhaust gases containing melamine vapor to the gas scrubber (22), and means (96) for continuously transferring the liquid melamine to the product cooling unit (38); — gas scrubber unit (22) includes: devices (70) for receiving molten urea; means for receiving the exhaust gases containing melamine from the separator unit at said temperature and pressure for the separator unit; means (72) for bringing molten urea into contact with the exhaust gases containing melamine, so that the melamine is washed from the COg and NH3 gases, and preheating the urea, and means (76) for continuously transferring molten urea containing the washed melamine to the reactor (29); — the product cooling unit (38) includes: means (90) for receiving liquid melamine from the separator unit (24); devices for reducing the pressure and quenching the liquid melamine with a liquid medium, which will form a gas at the temperature of the liquid melamine, and collecting the melamine without washing or further purification as a solid of from 96 to 99.5% melamine.

6. Plant according to claim 5, characterized in that the product cooling unit (38) includes a product collector tank (46) under pressure which has valve devices at one end, above which the liquid melamine is introduced into the tank via the valve devices; the collector tank further includes a discharge end, the discharge end including valve means (60) and a product level indicator constructed and located together with the valve means; where the tank contains a column of at least 0.60 to 2.44 meters of solid melamine product, and devices for automatic control of the valve devices together with the level indicator, so that powdered melamine is continuously removed from the collector tank by indication from the level indicator.