Sposób wydzielania melaminy z mieszaniny goracych gazów syntezowych zawierajacych pary melaminy Przedmiotem wynalazku jest sposób wydzielania melaminy z mieszaniny goracych gazów syntezo¬ wych, zawierajacych pary melaminy. Mieszanine takich gazów otrzymuje sie przy wytwarzaniu me¬ laminy przez ogrzewanie mocznika, prowadzone ewentualnie pod zwiekszonym cisnieniem. W wy¬ niku reakcji otrzymuje sie mieszanine gazów, za¬ wierajaca melamine, amoniak i dwutlenek wegla: Poniewaz w wiekszosci przypadków reakcje przeprowadza sie w obecnosci katalizatora i stru¬ mienia gazu zawierajacego amoniak, wiec gaz syn¬ tezowy zawiera na ogól wiecej amoniaku niz wy¬ nika ze schematu reakcji przedstawionego wyzej.Ochlodzenie goracych gazów poreakcyjnych umozliwia wydzielenie z nich stalej melaminy przez desublimacje.Gorace gazy poreakcyjne, zawierajace melamine, proponowano juz chlodzic przez bezposrednie ze¬ tkniecie ich z gazowym, cieklym lub stalym czyn¬ nikiem chlodzacym.Gazowy czynnik chlodzacy ma te wade, ze do chlodzenia nalezy stosowac duze ilosci gazu, przy czym odprowadzane cieplo ulega takiemu rozpro¬ szeniu, ze z trudem mozna je odzyskac.Jako ciekle srodki chlodzace proponowano wode i obojetne ciecze, jak wysokowrzace weglowodory.W przypadku zastosowania obojetnej wysoko- wrzacej cieczy, nalezy jednak po odsaczeniu zde- sublimowanej melaminy oczyscic ja od przylega¬ lo 2 jacej do niej obojetnej cieczy za pomoca specjal¬ nych rozpuszczalników.Jezeli jako srodki chlodzace stosuje sie wode lub rozcienczone wodne roztwory, jak na przyklad roztwór weglanu amonowego, wówczas gazy oczy¬ szczone od melaminy zawieraja duzo pary wodnej.Ze wzgledu na zawartosc wody gazy te nie na¬ daja sie do zawracania do reaktora syntezy me¬ laminy. Woda wystepujaca w gazach zawieraja¬ cych amoniak i dwutlenek wegla jest szkodliwa takze wówczas, gdy gazy te sa stosowane do in¬ nych celów, na przyklad do wytwarzania mocz¬ nika.Jako staly srodek chlodzacy proponowano zloze fluidalne skladajace sie z czastek melaminy; ta metoda chlodzenia wymaga jednak znacznych in¬ westycji, gdyz nalezy stosowac dosyc duze zloze.Ponadto trudne pod wzgledem technicznym jest rozwiazanie zagadnienia czystosci powierzchni chlo¬ dzacej, na której wydziela sie melamina.Znany jest sposób wydzielania melaminy z go¬ racych gazów syntezowych przez zetkniecie tych gazów ze stopionym mocznikiem, przy czym otrzy¬ muje sie zawiesine melaminy w stopionym mocz- 25 niku oraz gazy praktycznie wolne od melaminy.Cieplo wydzielajace sie w wyniku desublimacji melaminy oraz cieplo ogrzania gazu zawierajacego pary melaminy odprowadza sie za posrednictwem , stopionego mocznika do wody chlodzacej przeply- 80 wajacej przez elementy chlodzace zanurzone w 15 20 73 47573 475 3 stopionym moczniku, z równoczesnym wytworze¬ niem pary.Wada tego sposobu wydzielania melaminy jest zjawisko zarastania powierzchni wymiany ciepla elementów chlodzacych krysztalami melaminy tak, ze chcac utrzymac staly efekt chlodzacy nalezy te powierzchnie czesto oczyszczac cd utworzonej na niej warstwy melaminy.Przedmiotem wynalazku jest sposób, w którym usunieto wady wyzej opisanego sposobu oddzie¬ lania melaminy.Przedmiotem wynalazku jest sposób polegajacy na tym, ze desublimuje sie melamine zawarta w postaci pary w mieszaninie gazowej, a wydzielaja¬ ce sie przy tym cieplo odprowadza bez zastoso¬ wania powierzchni wymiany ciepla, na której mo¬ glyby osadzac sie krysztaly melaminy.Wedlug wynalazku melamine wydziela sie z go¬ racych gazów syntezowych w ten sposób, ze gazy te wprowadza sie w zetkniecie ze stopionym mocz¬ nikiem zawierajacym dodatek karbaminianu amo¬ nowego, przy czym otrzymuje sie zawiesine me¬ laminy w stopionym moczniku ubozszym w zawar¬ tosc karbaminianu amonowego oraz strumien ga¬ zu praktycznie wolnego od zawartosci melaminy i skladajacego sie glównie z NH3 i CO2.Cieplo wydzielajace sie w procesie oddzielania melaminy zuzywane jest przez endotermiczna re¬ akcje rozkladu karbaminianu amonowego na amo¬ niak i dwutlenek wegla.Wydzielajacy sie amoniak i dwutlenek wegla odprowadza sie ze strefy desublimacji wraz z mie¬ szanina gazowa wolna od melaminy i bedaca tak¬ ze mieszanina amoniaku i dwutlenku wegla.Sklad stopionej mieszaniny mocznika i karba¬ minianu amonowego, z która wprowadza sie w ze¬ tkniecie gaz syntezowy zawierajacy melamine, mo¬ ze zmieniac sie w szerokich granicach w zaleznosci od cisnienia i temperatury..Na przyklad pod cisnieniem 8 ata i w tempe¬ raturze 100°C stopiony mocznik moze zawierac 350/t wagowych, a pod cisnieniem 20 ata i w tem¬ peraturze 105°C takze 350/o wagowych, rozpusz¬ czonego karbaminianu amonowego.Wedlug wynalazku jest konieczne, aby caly kar- baminian amonowy byl rozpuszczony; gazy synte¬ zowe zawierajace melamine moga sie stykac tak¬ ze z zawiesina karbaminianu amonowego w sto¬ pionej mieszaninie mocznika i karbaminianu amo¬ nowego. Zawiesina taka powinna jednak latwo plynac w strefie desublimacji. W przypadku sto¬ sowania zawiesiny, korzystna zawartosc stalego karbaminianu amonowego powinna wynosic poni¬ zej 30°/o wagowych.Chociaz desublimacja par melaminy przez ze¬ tkniecie tych par ze stopionym mocznikiem za¬ wierajacym karbaminian amonowy mozliwa jest takze pod cisnieniem atmosferycznym, to jednak korzystniejsze jest prowadzenie procesu pod cis¬ nieniem 5—10 ata. Mozna wówczas zmniejszyc wielkosc urzadzenia oraz ilosc stopionego mocz¬ nika, gdyz pod zwiekszonym cisnieniem plynny mocznik moze zawierac wiecej karbaminianu amo¬ nowego niz pod cisnieniem atmosferycznym.Korzystna zawartosc karbaminianu amonowego w stopionym moczniku wynosi wedlug wynalaz¬ ku 15—40% wagowych, przy czym karbaminian moze byc w calosci rozpuszczony lub moze wyste- 5 powac czesciowo w postaci zawiesiny.Wzgledy ekonomiczne zwiazane z kosztami spre¬ zania decyduja o tym, ze korzystniej jest, gdy zawiesina krysztalów melaminy w odbieranej ze strefy desublimacji stopionej mieszaninie mocznika 10 i karbaminianu amonowego zubozonej w zawar¬ tosc karbaminianu zawiera jak najmniejsza ilosc karbaminianu amonowego, tak ze pozostaly kar¬ baminian amonowy odzyskuje sie pod cisnieniem atmosferycznym w postaci gazowego amoniaku 15 i dwutlenku wegla.Teoretycznie najkorzystniej jest, gdy zawiesina odbierana ze strefy desublimacji nie zawiera w ogóle karbaminianu amonowego. W praktyce jest to trudne do osiagniecia, lecz jednak nalezy do tego dazyc uwzgledniajac, ze na 1 kg desublimo- wanej melaminy zuzywa sie 2,3 kg karbaminianu amonowego. W tym celu ustala sie odpowiedni stosunek ilosci melaminy, która ma ulegac desub¬ limacji w jednostce czasu, do ilosci karbaminianu amonowego doprowadzanego wraz ze stopionym mocznikiem, tak aby zawartosc karbaminianu amo¬ nowego w zawiesinie melaminy odbieranej ze stre¬ fy desublimacji byla mniejsza niz 10*/p wagowych, a korzystniej — mniejsza niz 5% wagowych, li¬ czonych w stosunku do stopionego mocznika wol¬ nego od zawartosci stalej melaminy.Ze wzgledu na mozliwosc wystepowania reakcji ubocznej wazne jest, aby temperatura w strefie desublimacji nie wzrosla nadmiernie. W zwiazku z powyzszym korzystny stosunek ilosciowy kar¬ baminianu amonowego, który ma ulec rozkladowi, do mocznika w strefie desublimacji powinien byc tak dobrany, aby temperatura odbieranej zawie siny melaminy wynosila 120—180°C, korzystnie 140—160°C. Zawiesina melaminy powinna byc do¬ brze plynna co umozliwia odbieranie jej za pomo¬ ca pompy.• Lepkosc zawiesiny wynikajaca ze zbyt wysokiej 4ff zawartosci czastek substancji stalej nie powinna byc za duza i z tego wzgledu zawiesina nie moze zawierac wiecej niz 50°/o wagowych melaminy.Z drugiej strony, biorac pod uwage oplacalnosc nastepnego procesu jakim jest oddzielanie, ilosc 60 melaminy w zawiesinie nie powinna byc niepo¬ trzebnie za niska. Proces oddzielania jest oplacalny przy stezeniu melaminy równym lub wiekszym od 5% wagowych.Czastki melaminy oddziela sie od stopionego 5K mocznika znanymi sposobami, np. przez filtracje lub odwirowanie. W razie potrzeby mozna przed oddzielaniem zatezyc zawiesine, na przyklad za pomoca cyklonu lub sita lukowego.Oddzielona melamine zanieczyszczona moczni- 60 kiem oczyszcza sie od zawartosci mocznika przez proste przemycie woda.Z otrzymanego rozcienczonego roztworu moczni¬ ka wyodrebnia sie go w zwykly sposób, na przy¬ klad przez calkowite odparowanie wody lub przez 05 zatezenie i krystalizacje. Odzyskany mocznik zu- 20 25 30 35 405 zywa sie do syntezy mclaminy lub stapia i miesza z karbaminianem amonowym.Cieplo desublimacji melaminy wydzielajace sie w strefie desublimacji zuzywa sie do podwyzsze¬ nia temperatury wsadu stopionego mocznika oraz do rozlozenia karbaminianu amonowego stanowia¬ cego domieszke mocznika.Cieplo zuzyte do rozkladu karbaminianu amo¬ nowego zawarte jest w postaci utajonej w mie¬ szaninie gazowej skladajacej sie z NH3 i CO2, otrzymywanej ze strefy desublimacji. Cieplo to odzyskuje sie otrzymujac karbaminian amonowy z NH3 i CO2, na przyklad przez absorpcje gazów w stopionym moczniku. Wydzielajace sie cieplo odprowadza sie przez scianki elementów chlodza¬ cych i zuzywa na przyklad do zatezania lub pod¬ grzewania roztworu.Gaz odlotowy mozna sprezac do wysokiego cis- • nienia, na przyklad do 125 atn lub jeszcze wyz¬ szego 1 stosowac do otrzymania karbaminianu amo¬ nowego przez kondensacje pod wysokim cisnie¬ niem. Cieplo wydzielajace sie podczas kondensacji w przedziale wysokich temperatur, na przyklad w temperaturze 160°C lub wyzszej, mozna zuzy¬ wac do wytwarzania pary. Czesc otrzymanego kar¬ baminianu amonowego mozna doprowadzic do syn¬ tezy mocznika a pozostala ilosc zmieszac z mocz¬ nikiem i stopic, uzywajac stopiony mocznik z do¬ datkiem karbaminianu do wydzielania melaminy z goracych gazów otrzymywanych z syntezy mc¬ laminy.W celu blizszego wyjasnienia wynalazku przed¬ stawiono na rysunku instalacje.Reaktor syntezy melaminy A, wypelniony czast¬ kami katalizatora ogrzewanymi elementem grzej¬ nym 1 do wymaganej temperatury, zasilany jest przez rurociag 2 stopionym mocznikiem a przez rurociag 3 gazem fluidyzujacym, który zawiera amoniak i dwutlenek wegla.Gazy syntezowe o temperaturze 380°C odplywa¬ ja z reaktora rurociagiem 4. Gazy te oczyszcza sie w urzadzeniu filtrujacym D od pylu kataliza¬ tora a nastepnie przesyla rurociagiem 5 do urza¬ dzenia desublimujacego B, gdzie wprowadza .sie je w zetkniecie ze stopionym mocznikiem zawieraja¬ cym dodatek karbaminianu amonowgeo i dostar¬ czanym w sposób ciagly do urzadzenia do desubli¬ macji B rurociagiem 14.W urzadzeniu do desublimacji B strumien sto¬ pionego mocznika rozdziela sie miedzy plyty 6 usytuowane pionowo i splywa po ich powierzchni w postaci filmu plynacego równolegle do kierun¬ ku przeplywu gazów zawierajacych melamine. Ga¬ zy te zostaja ochlodzone a w dolnej czesci urza¬ dzenia desublimujacego B zbiera sie zawiesina krysztalów melaminy w stopionym moczniku uboz¬ szym w zawartosc karbaminianu amonowego.Powstajaca zawiesine melaminy w stopionym moczniku kieruje sie poprzez zbiornik buforowy F, zawór 18, rozdzielacz G i rurociag 7 do wirówki C.Do wirówki doprowadza sie rurociagiem 8 wode sluzaca do przemywania odwirowanych kryszta¬ lów. Przemyte krysztaly usuwane sa z ukladu ru¬ rociagiem 9' a roztwór mocznika otrzymany przy przemywaniu kieruje sie rurociagiem 10 do wy- 475 6 parki II, w której odparowuje sie cala wode, otrzymujac stopiony mocznik.Wode odparowana z roztworu mozna po skrople¬ niu zawracac do przemywania melaminy w wi- 0 rówce C. Mala ilosc gazu oddzielonego w rozdzie¬ laczu G odprowadza sie rurociagiem 23.Stopiony mocznik wolny juz od melaminy kie¬ ruje sie do reaktora syntezy melaminy A rurocia¬ giem 11, pompa 15 oraz rurociagiem 2. l0 Gazy wolne od melaminy kieruje sie rurocia¬ giem 16 do aparatu do kondensacji J, gdzie styka¬ ja sie one ze stopionym mocznikiem doprowadza¬ nym rurociagiem 20 z mieszalnika K. Czesc gazu ulega reakcji kondensacji z wytworzeniem karba- l5 minianu amonowego, przy czym wydzielajace sie cieplo reakcji* odprowadzane jest za pomoca ruro¬ wego ukladu chlodzacego 21.Gazy, które w aparacie J nie ulegly reakcji kon¬ densacji, zawracane sa w wiekszosci poprzez ru¬ go rociag 12 i podgrzewacz E do reaktora syntezy melaminy A. Gazy syntezowe mozna wstepnie chlodzic przez mieszanie czesci wzglednie chlod¬ nych gazów otrzymywanych z aparatu do konden¬ sacji J z goracymi gazami syntezowymi. w Rurociagiem 13 odprowadza sie tyle gazu, ile powstaje go podczas wytwarzania melaminy, przy czym gaz ten mozna odprowadzac do instalacji syntezy mocznika nie pokazanej na rysunku.Stopiony mocznik doprowadza sie rurociagieni ,0 19 do mieszalnika K, przy czym ilosc mocznika doprowadzanego w jednostce czasu równa jest ilos¬ ci mocznika przesylanego rurociagiem 2 do reakto¬ ra syntezy A.Pompa 17 wprowadza sie do mieszalnika K sto- ,- piony mocznik z wyparki H. Równoczesnie w celu uregulowania temperatury w urzadzeniu do de¬ sublimacji B utrzymuje sie w obiegu zamknietym pewna ilosc stopionego mocznika krazacego przez rurociag 22, mieszalnik K, rurociag 20, aparat do 40 kondensacji J, rurociag 14m urzadzenie do desub¬ limacji B, zbiornik buforowy F, zawór 18, rozdzie¬ lacz G, rurociag 7, wirówke C, rurociag 11 i pom¬ pe 15.Wedlug wynalazku desublimacje mozna prowa- 45 dzic pod cisnieniem atmosferycznym jak równiez pod cisnieniem wyzszym od atmosferycznego. Do¬ bór cisnienia w strefie desublimacji zalezy od \ wielkosci cisnienia, pod jakim prowadzi sie syn¬ teze melaminy. 50 Stopiony mocznik znajdujacy sie w obiegu za¬ wiera oprócz dodatku karbaminianu amonowego takze male ilosci innych domieszek bedacych pro¬ duktami rozkladu mocznika, np. biuret. Zanie¬ czyszczenia te sa nieszkodliwe, gdyz wskutek tego ; 55 stopiony mocznik ma nizsza temperature krystali¬ zacji, co jest szczególnie korzystne w aparacie do kondensacji J z uwagi na to, ze zmniejsza sie ry¬ zyko wydzielania sie stalych czastek na wezowni- cach chlodzacych. 60 Temperatura krystalizacji stopionego mocznika obniza sie o okolo 1°C na kazdy procent zawar¬ tosci biuretu. W praktyce korzystna jest zawar¬ tosc 1—5f/o wagowych biuretu.Wedlug rysunku do naczynia reakcyjnego A za- es wraca sie rurociagiem 3 pewna ilosc mieszaniny73475 gazowej zawierajacej NH3 i CO2. Zamiast jednak utrzymywac w obiegu zamknietym mieszanine ga¬ zowa zawierajaca NH3 i CO2, mozna naczynie A zasilac, swiezym amoniakiem lub doprowadzac gaz obiegowy z dodatkiem swiezego amoniaku.Przyklad. Do reaktora A syntezy melaminy, w którym prowadzi sie proces w temperaturze 390°C i pod cisnieniem 8 atm, doprowadza sie w ciagu godziny 1000 kg stopionego mocznika o tem¬ peraturze 160°C. Jako gaz fluidyzujacy doprowa¬ dza sie 1830 m8 (warunki normalne) mieszaniny gazowej skladajacej sie z 2 czesci objetosciowych NH3 i jednej czesci objetosciowej CO2.W obecnosci odpowiedniego katalizatora, na przy¬ klad silikazelu, i przy doprowadzeniu odpowied¬ niej ilosci ciepla wydajnosc melaminy liczona w stosunku do wprowadzanego mocznika wynosi 95e/o. Gazy poreakcyjne maja nastepujacy sklad: 417 kg melaminy 36 kg HNCO 1270 kg NH3 1500 kg CO2 Te gazy poreakcyjne wprowadza sie w urza¬ dzeniu desublimujacym B w zetkniecie z 2619 kg stopionego mocznika o temperaturze 100°C zawie¬ rajacego 35% wagowych karbaminianu amonowe¬ go. Otrzymana zawiesine melaminy o ternperatu- turze 150°C kieruje sie do zbiornika buforowego F, gdzie istnieja warunki do powstawania bardzo drobnych krysztalów.Nastepnie rozpreza sie zawiesine melanrny do cisnienia atmosferycznego, przy czym wydzielaja¬ cy sie gazowy NH, i C02 w ilosci 11 kg odpro¬ wadza sie z rozdzielacza G rurociagiem 23. Za¬ wiesine otrzymana z rozdzielacza G odwirowuje sie i otrzymuje 330 kg melaminy. 25 so Przez przemycie krysztalów melaminy otrzymu¬ je sie równoczesnie 680 kg roztworu mocznika o stezeniu 46% wagowych. Po odparowaniu wody z tego roztworu w wyparce II otrzymuje sie sto¬ piony mocznik, który pompa 17 zawraca sie do obiegu.Strumien gazu odprowadzanego z urzadzenia do desublimacji B, sklada sie z 1529 kg NH3 i 1980 kg CO2. 26°/o ilosci tego gazu poddaje sie kondensacji do karbaminianu amonowego w aparacie J, 57% zawraca do reaktora syntezy melaminy A, a resz¬ te gazu kieruje sie na przyklad, do instalacji syn¬ tezy mocznika. PL PL PL