PL126936B1 - Method of manufacturing melamine - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania melaminy przez przeksztalcenie mocznika i/albo produktów jego termicznego rozkladu w fluida¬ lnym zlozu katalitycznie czynnej substancji obec¬ nosci gazowej mieszaniny, zawierajacej NHs i CO2.Z publikacji Hydrocarbon Processing, wrzesien 1969, str. 184-186 wiadomo, ze mozna wytwarzac melamine pod cisnieniem atmosferycznym i na¬ stepnie oddzielac ja od gazów wytworzonych w czasie reakcji, stosujac tak zwane wychwytywanie na sucho. Gazy uwolnione od melaminy, to jest glównie NH3 i CO2, czesciowo zawraca sie jako gaz fluidyzujacy zloze katalitycznie czynnej substancji.Wada tego procesu jest to, ze przy stosowanym cisnieniu ogólnym i odpowiadajacym mu czastko¬ wym cisnieniu amoniaku wytwarza sie tak duza ilosc produktów odaminowania melaminy, ze konie¬ czne jest usuwanie tych produktów przed oddzie¬ laniem melaminy z gazów stanowiacych produkty reakcji. W zwiazku z tym konieczne jest filtrowa¬ nie goracych gazów, co wymaga odpowiednich urzadzen i jest pracochlonne.Z opisów patentowych nr nr 58133 i 62291 znane sa procesy wytwarzania melaminy z mocznika lub z produktów jego termicznego rozkladu, prowadzo¬ ne w obecnosci katalizatora, pod cisnieniem atmo¬ sferycznym lub wynoszacym 0,1-1,0 MPa, przy czym jest to cisnienie calkowite w reaktorze i o czastko¬ wym cisnieniu amoniaku czy dwutlenku wegla nie ma tu zadnych informacji. 10 15 20 25 30 Z opisu patentowego nr 49970 znany jest podo¬ bny proces wytwarzania melaminy, prowadzony bez uzycia katalizatora, pod cisnieniem 14 MPa.I tu równiez nie ma mowy o czastkowym cisnieniu amoniaku, a jedynie wspomniano o stosunku za¬ wartosci amoniaku do zawartosci dwutlenku wegla w mieszaninie reakcyjnej, przy czym z podanych wartosci granicznych wynika, ze zawartosc amo¬ niaku moze byc do ponad 10 razy wieksza lub do 5 razy mniejsza od zawartosci gazów obojetych.W procesach prowadzonych pod wysokim cisnie¬ niem melaminy otrzymuje sie w postaci produktu cieklego, zas w znanych procesach, w których pary melaminy sa zawarte w gazowej mieszaninie pore¬ akcyjnej, trzeba stosowac oczyszczanie przez filtro¬ wanie goracych gazów lub tez melaminy oddziela sie przez wymywanie, np. woda, jak podano w opi¬ sie patentowym nr 83 160. Wychwytywanie melami¬ ny z gazów poreakcyjnych na sucho jest korzystniej¬ sze od wychwytywania na mokro, ale w przypadku znanych procesów wytwarzania melaminy natrafia na powazne trudnosci, a to z powodu duzej ilosci produktów rozkladu, to jest odaminowania mela¬ miny, zawartych w mieszaninie poreakcyjnej.Wynalazek umozliwia wytwarzanie melaminy z uniknieciem wytwarzania produktów odaminowa¬ nia calkowicie lub prawie calkowicie, dzieki czemu zbedne jest oczyszczenie gazowej mieszaniny i moz¬ na z niej oddzielac czysta melamine przez zwykle chlodzenie. 126 936126 936 Wynalazek opiera sie na nieoczekiwanym stwier¬ dzeniu, ze jezeli proces prowadzi sie w obecnosci gazowej mieszaniny NH3 i CO2 i czastkowe cisnie¬ nie amoniaku w mieszaninie reakcyjnej z fluida- . lnym, katalizatorem wynosi 100-1000 kPa, a korzy- 5 stnie Z5tf-i000 'kPa, wówczas ilosc wytwarzanych • produktów ubocznych, a zwlaszcza produktów oda- * miiupwania melami|ry jest tak mala, ze oczyszczanie ?g£teowej* mieszaniny staje sie zbedne i mozna z niej " oddzielac czysta melamine przez zwykle 10 chlodzenie przeponowe lub chlodzenie bezposrednie.Stwierdzono równiez, ze jezeli w gazowej mie¬ szaninie stanowiacej gaz fluidyzujacy katalizator stosunek objetosciowy NH3 i CO2 wynosi od 1,5:1 do 2,5:1, wówczas proces mozna prowadzic przy 15 czastkowym cisnieniu amoniaku wynoszacym 70-1000 kPa. Zgodnie z wynalazkiem, mieszanina ta zawiera 90-99% wagowych NH3 i CO2.Prowadzac proces zgodnie z wynalazkiem mela¬ mine oddziela sie z gazów odplywajacych z rea- 20 która za pomoca chlodzenia bezposredniego lub posredniego. Na przyklad, zimny gazowy amoniak lub mieszanine amoniaku z dwutlenkiem wegla mozna mieszac z gazami reakcyjnymi. Mozna tez, stosujac chlodzenie posrednie, desublimowac me- 25 lamine w jednym lub kilku fluidalnych zlozach czastek melaminy. Do takiego posredniego chlodze¬ nia stosuje sie wode i prowadzi ja w przeciw- pradzie do gazów wyplywajacych z reaktora do wytwarzania melaminy i uzyskuje sie przy tym 30 pare wodna o wysokiej jakosci. Zaleta tego sposobu jest to, ze otrzymuje sie dosc duze czastki melami¬ ny i róznice wielkosci tych czastek sa stosunkowo niewielkie. Poza tym, melamina wytwarzana przy stosowaniu chlodzenia posredniego jest swobodne 35 plyna*** totez moste byc przesylana w duzej ma¬ sie, co nie jest mozliwe przy stosowaniu chlodze¬ ni* bezposredniego.Jako katalizator w fluidalnym zlozu w reaktorze stosuje sie jeden ze1 ztianydi katalizatorów, taki 40 jak tlenek gliAówy, tlenek glinowy na dwutlenku krzemu, dwutlenek krzemu, tlenek tytanu, tlenek cyrkonu, fosforan boru lub fbsforon glinu, albo miesaSHfine 2 lufcP kilku tych substancji. Pbd okre¬ sleniem „Katalizator" lub „substancja dzialajaca 45 ka^&fjreatie", rozumie sie tu kazdfc substancje, któ¬ ra w warunkach prowadzenia procesu przyspiesza przemiane mocznika w melamine.Tfempe*atura, w której z mocznika wytwarza sie melamitta, wynosi zwykle wiecej niz 323°C i nie 50 jesjl wyzeza niz 46a°€, a przewaznie stosuje sie tempewrUwe 370**f€P€. Temperatura ta zalezy w pe"w»J rffcisfceó4 cisfcienitt w reaktorze, Wynafózek umozliwia wytwarzanie melaminy w spdtóft ptoslszy od spossfeiów stosowanych w zna- 55 nympr a v*i$e jelf wyzsza, a wydfcjnese co najmniej taka sama jak # procesach znanych.Wynalazek opisano* nizej szczególowo w o niu? dfe rysunku na którym fig. I przedstawia wy- eo kres wew&n&sci produktów odaminowania w gazach odedywaijacegw z reaktora, jako; funia&je naturalne¬ go- logarytmu czastkowego ci&uente amoniaku w fluidalnym zlozu, a fig. 2 przedstawia sehemat urzadzenia, w którym mozna wytwarzac melamine sposobem wedlug wynalazku* « Na figurze 1 zawartosc produktów odaminowania A w gazie zawierajacym melamine naniesiono jako funkcje naturalnego logarytmu czastkowego cisnie¬ nia B amoniaku w kilopaskalach w tymze gazie.Na wykresie tym zawartosc produktów odamino¬ wania podano w stosunku do tej wartosci, jaka jest przy czastkowym cisnieniu NH3 wynoszacym 100 kPa, która to wartosc oznaczono jako 1.Z wykresu podanego na fig. 1 widac, ze w miare wzrostu cisnienia czastkowego amoniaku w gazowej mieszaninie maleje silnie zawartosc produktów odaminowania melaminy. Cisnienie B amoniaku w gazie, podane na osi odcietych na fig. 1 w postaci logarytmu naturalnego czastkowego cisnienia amo¬ niaku w kilopaskalach, osiaga najwyzsza wartosc 7, co odpowiada podanej wyzej górnej granicy cza¬ stkowego cisnienia amoniaku, a mianowicie 1000 kPa.Z wykresu tego widac równiez, ze wspomniane na wstepie znane procesy wytwarzania melaminy sa prowadzone przy takich czastkowych cisnieniach amoniaku, przy których ilosc wytwarzanych pro¬ duktów odaminowania melaminy jest dwukrotnie wieksza od tej ilosci, jaka powstaje przy prowa¬ dzeniu procesu zgodnie z wynalazkiem przy naj¬ nizszej wartosci czastkowego cisnienia amoniaku.Urzadzenie przedstawione na fig. 2 sklada sie z reaktora i, w którym mocznik rozpyla sie przez, rozpylacze 2 i 3 w fluidalnym zlozu czastek kata¬ lizatora, fluidyzowanego za pomoca gazowej mie¬ szaniny, doprowadzanej przewodem 4 przez roz¬ dzielcza plyte 5. Do utrzymywania fluidalnego zlo¬ za w odpowiedniej temperaturze sluzy wymiennik ciepla 6. Gazy reakcyjne zawierajace melamine prowadzi sie przez cyklon 7 i przewód 8 do subli- matora 9, w którym w jednym lub w wiekszej li¬ czbie zlóz czastek melaminy zachodzi desublimacja melaminy. Cieplo uzyskiwane w tej fazie procesu jest odprowadzane za pomoca wymiennika ciepla i wykorzystywane do wytwarzania pary wodnej o wysokim cisnieniu. Z dna desublimatora 9 stale czastki melaminy odprowadza sie przewodem li i w separatorze 12 oddziela melamine od gazów. Ga¬ zy te zawraca sie przewodem 13 do desublimatora 9. Melamine odprowadza sie przewodem 14 po zre¬ dukowaniu cisnienia w separatorze 12f zA pomoca zaworu 15. Gazy nie zawierajace melaminy odpro¬ wadza sie z desublimatora 9 prze* cyklon lfc i prze¬ wód fIL Czesc tej mieszaniny gazów odprowadza sie przewodem ltf, np. do< syntezy mocznika, co urz**dzenia oddzielajacego Kfflfr od CÓi lub kieruje do Wytwarzania sztucznych* nawozów. Pozostala czejtó gazowej' mieszaniny kieruje sie przewodem 19; przez sprezarke Z§ i wymienriilt ciepla 22 i prze- wekiem Zi zawraca do reaktora 1.Przyklad. Proces prowadzi sie w urzadzeniu przedstkwfónym na fig. 2. Do reaktora, pracujaeegfr pod- ciMerngfh fod0 kPu i w temperaturze 315*&, w ciagu f godziriy wprowadza sie 20*900 kg mo- cznilfc* i ^fóW kg gfczfcwegb tftia i CÓI Cisnienie cz4fcfltoWe OTfe- wyriosi 60fr fcPa. Gazy reakcyjne zawierajece paftr met&miriy wprowadza sie dó de- suMmte&ra, pracuji^egó równiez pod cishieniem 900 kPa i zawierajacego fluidalrte zloze czastelr melaminy. W ciagu 1 godziny z desublimatora od¬ prowadza sie okolo 7000 kg melaminy o dotlref126 936 6 sypkosci i czystosci 99,9%. Z odprowadzonej gazo¬ wej mieszaniny, w znacznym stopniu pozbawionej melaminy, 80% objetosciowych poddaje sie spre¬ zaniu, w celu wyrównania cisnienia, które maleje przy przeplywie gazów przez reaktor i desublima- tor, a nastepnie przez wymiennik ciepla zawraca do reaktora. Pozostale 20% mieszaniny gazów pod¬ daja sie procesowi rozdzielania na NH3 i CO2.Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania melaminy przez przemia¬ ne mocznika i/albo produktów jego termicznego rozkladu w fluidalnym zlozu katalitycznie czynnej substancji, w obecnosci gazowej mieszaniny zawie¬ rajacej NH3 i CO2, pod calkowitym cisnieniem niz- 10 szym niz 2500 kPa, znamienny tym, ze reakcje prowadzi sie przy czastkowym cisnieniu amoniaku w fluidalnym zlozu wynoszacym 100-1000 kPa. 2. Sposób wytwarzania melaminy przez przemia¬ ne mocznika i/albo produktów jego termicznego rozkladu w fluidalnym zlozu katalitycznie czynnej substancji, w obecnosci gazowej mieszaniny zawie¬ rajacej NH3 i CO2, pod calkowitym cisnieniem niz¬ szym niz 2500 kPa, znamienny tym, ze reakcje prowadzi sie w obecnosci gazowej mieszaniny NHs i CO2, w której objetosciowy stosunek NH3 do COa wynosi 1,5:1 do 2,5:1 i czastkowe cisnienie amo¬ niaku w fluidalnym zlozu wynosi 70-1000 kPa. 3. Sposób wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze stosuje sie gazowa mieszanine zawierajaca 90-99% wagowych NH3 i CO2. »-^- 5 FIG.1126 936 4 i Ó r-._ £ O ! O ¦--P}—— Lw\M kVv^N Ia/W\ l t ?w\\ L*vV\a Sp-nia Inw. ..Przyszlosc" Bielsk Pódl. Zam. 70/85 Cena 100 zl PL

Claims (3)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania melaminy przez przemia¬ ne mocznika i/albo produktów jego termicznego rozkladu w fluidalnym zlozu katalitycznie czynnej substancji, w obecnosci gazowej mieszaniny zawie¬ rajacej NH3 i CO2, pod calkowitym cisnieniem niz- 10 szym niz 2500 kPa, znamienny tym, ze reakcje prowadzi sie przy czastkowym cisnieniu amoniaku w fluidalnym zlozu wynoszacym 100-1000 kPa.
2. 2. Sposób wytwarzania melaminy przez przemia¬ ne mocznika i/albo produktów jego termicznego rozkladu w fluidalnym zlozu katalitycznie czynnej substancji, w obecnosci gazowej mieszaniny zawie¬ rajacej NH3 i CO2, pod calkowitym cisnieniem niz¬ szym niz 2500 kPa, znamienny tym, ze reakcje prowadzi sie w obecnosci gazowej mieszaniny NHs i CO2, w której objetosciowy stosunek NH3 do COa wynosi 1,5:1 do 2,5:1 i czastkowe cisnienie amo¬ niaku w fluidalnym zlozu wynosi 70-1000 kPa.
3. 3. Sposób wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze stosuje sie gazowa mieszanine zawierajaca 90-99% wagowych NH3 i CO2. »-^- 5 FIG.1126 936 4 i Ó r-._ £ O ! O ¦--P}—— Lw\M kVv^N Ia/W\ l t ?w\\ L*vV\a Sp-nia Inw. ..Przyszlosc" Bielsk Pódl. Zam. 70/85 Cena 100 zl PL