Przedmiotem wynalazku jest sposób wydzielania melaminy z goracej mieszaniny gazów zawiera¬ jacych pary melaminy oraz glównie NH3 i CO2.Mieszanine te otrzymuje sie np. podczas wytwa¬ rzania melaminy z mocznika. Podczas ogrzewania s mocznika w danym przypadku pod cisnieniem, otrzymuje sie mieszanine gazów zawierajaca me- lamine, amoniak i dwutlenek wegla zgodnie z rów¬ naniem: 0CO(NHt)2 ONsHe + 3CO, + 6NH3 10 Poniewaz reakcje prowadzi sie czesito w obe¬ cnosci katalizatora i w strumieniu gazu, zawie¬ rajacym amoniak, gaz otrzymywany podczas synte¬ zy melaminy zawiera na ogól wiecej amoniaku niz to wynika stechsfl&netrycznie z powyzszego is równania.Znany jest sposób wydzielania melaminy przez chlodzenie goracych giazów otrzymanych w reak¬ cji w /temperaturze idkolo 3B°'C na idrodlze odsiulbili- moiwania od pozostalych gazów. Gorace gazy z re- *o akcji chlodzi sie przez zmieszanie z woda lub znaj¬ dujacym sie w obiegu roztworem weglanu amonu i/lub kwasnego weglanu i karbaminianu amonu, przy czym zwiazki te znajduja sie w posttaoi rozpusz¬ czonej obok weglanu amonu i sa z nim w rów- 25 nowadze. Rozcienczony roztwór uwaza sie jako roztwór weglanu amonu, podczas gdy roztwory stezone uwazane sa za roztwory karbaminianu amonu.Wada znanych sposobów wydzielania melaminy * przy zastosowaniu wody lub wodnych roztworów, jako srodka chlodzacego jest to, ze pozbawione melaminy gazy zawieraja duzo pary wodnej W ilosci okolo 25% wagowych, przy czym tak duza zawartosc wody jest niedogodna przy wykorzy¬ stywaniu gazów, zawierajacych amoniak, dwutle¬ nek wegla i pare wodna, do innych procesów, np. otrzymywania mocznika.Znany jest takze sposób wydzielania melaminy z goracej mieszaniny gazów z syntezy melaminy przez zmieszanie ich z roztworem zawierajacym karbaminian amonu w takiej ilosci, ze cieplo de- sublimacji melaminy i Cieplo mieszaniny gazów z syntezy melaminy odprowadza sie zasadniczo przez endotermiczny rozklad karbaminianu amonu na amoniak i dwutlenek wegla. W sposobie tym wskutek zastosowania stopionego mocznika nie wy¬ stepuje parowanie wody i pozbawione melaminy gazy odlotowe nie zawieraja wody.Jezeli otrzymane gazy odlotowe poddaje sie dal¬ szej obróbce brak wody nie stanowi zalety i ko¬ rzystnie absorbuje sie je za pomoca wody, nato¬ miast zagejsizozapiie miiesizatndny amoniaku i diwu- itlenku wegla jest itmutdtne. Qtnzy|many przez ab- sonbcje roztwór mozna prostym sposobem prze¬ transportowac za pomoca pompy do zakladu wy¬ twarzajacego mocznik.Ponadto w znanym sposobie konieczne jest od¬ dzielanie gromaidzacych sie w sJtopniowym. moczni¬ ku zanieczyszczen, takich jak czastki katalizatora 851393 85139 4 i stale produkty uboczne. 3 tego wzgledu zasto¬ sowanie stopionego mocznika przy desublimacji melaminy i oddzielanie jej przy koncowej obrób¬ ce melaminy jest trudniejsze niz podczas stoso¬ wania wodnego roztworu. 5 Sipos6b wydzielania melaminy z goracej mie¬ szaniny gazów, zawierajacej pary melaminy we¬ dlug wynalazku polega na jej zmieszaniu z roz¬ tworem zawierajacym karbaminian amonu tak, ze wolne od melaminy gazy zawieraja znacznie 1( mniej wody niz gazy otrzymane w dotychczas znanej metodzie, to znaczy jej zawartosc wynosi mniej niz '20% wagowych.Sposób wedlug wynalazku .polega na tym, ze , najpierw w strefie chlodzacej chlodzi sie gorace, 15 /z&waeraijac-e -Jpalr^ melaminy gazy, przez zmiesza¬ nie z wodnym* rzztworem zawierajacym karbami- nian amonu,, pizy czym stezenie karbaminianu '^^a*rifbn*r'WjmpsfrMJyle, ze na 1 kg odsublimowanej —AelaM^^toitfaj^ sie 1 kg korzystnie 1,5 do 5 kg 20 karbaminianu amonu. Dzieki endotermicznemu rozkladowi, wyzwalajace sie w czasie odsublimo- wania melaminy cieplo odprowadza sie, a gazy z syntezy doprowadza sie do temperatury, w któ¬ rej prowadzi sie odsublimowanie. W konsekwen- x cji prowadzi to do tego, ze wolne od melaminy gazy zawieraja mniej niz 20% wagowych pary wodnej, podczas gdy reszta gazu po czesciowej kondensacji pod cisnieniem co najmniej 5 atmo¬ sfer zawiera mniej niz 10% wagowych wody, przy 30 ozym uzyskamy roztwór karbaminianu airmonai sto¬ suje sie jako srodek chlodzacy.W znanym sposobie mieszanine chlodzi sie przez odparowanie wody, natomiast w sposobie wedlug wynalazku mieszanine w znacznej mierze chlodzi ffi sie enidiotetrimiiczna reakcja rozkladu karbaminianu amonu.Karibaminian amonu znajdujacy sie w roztwo¬ rze sluzy jako srodek chlodzacy. Rozklad karba- minianu mozna wyrazic ponizszym równaniem: *° NH2COONH4 = 2NH8 + 002 W sposobie wedlug wynalazku na kazdy kilogram odsublimowamej melaminy, stosuje sie co. naj¬ mniej 1 kg karbaminianu amonu, korzystnie 1,5—5 kg karbaminianu, który ulega rozkladowi "w cie- 45 czy chlodzacej.Sposób wedlug wynalazku umozliwia prace ko¬ rzystna z punktu widzenia gospodarki cieplnej, a mianowicie pozbawione melaminy gazy konden- suje sie w kondensatorze z jednoczesnym otrzy¬ maniem roztworu karbaminianu amonu, przy czym wydzielajace sie cieplo kondensacji moze byc za¬ stosowane, mp. do krystalizacji surowej melaminy.Pozostaly po czesciowej kondensacji * gaz, zawiera¬ jacy amoniak, dwutlenek wegla i niewielka ilosc pary wodnej ewentualnie wprowadza sie na ko¬ lumne rektyfikacyjna, na której rozdziela sie pro¬ dukty przy doprowadzeniu cieklego amoniaku i odprowadzeniu ciepla. Jako produkt glówny o- trzymuje sie amoniak, zawracany z powrotem do reaktora, w którym prowadzi sie synteze mela¬ miny.Jako produkt uboczny uzyskuje sie stezony roz twór kairbamkniiainu amonu, który mozna sitoso- . ^ wac do syntezy mocznika. Ponadto cieplo pow¬ stajace przy wytwarzaniu stezonego roztworu kar¬ baminianu amonu, inoze byc równiez wykorzy¬ stane.W sposobie wedlug wynalazku odzyskiwanie wydzielanego ciepla kondensacji ma sens tylko wtedy, gdy gazy posiadaja odpowiednio wysoka temperature, przy czym wartosc temperatury za¬ lezy cd cisnienia. Dlatego tez wedlug wynalazku woilne od melaminy gaizy czejslciiowio kondensuje sie stosujac cisnienie go najmniej 5 atmosfer. Np. synteze melaminy i wydzielanie melaminy z go¬ racych zawierajacych pary melaminy gazów, prze¬ prowadza sie pod cisnieniem co najmniej 5 atmo¬ sfer. Mozna równiez synteze melaminy i wydzie- lanie jej z otrzymanych gazów przeprowadzac pod normalnym cisnieniem lub pod cisnieniem poni¬ zej 5 atmosfer, a na zakonczenie gazy zawierajace pary melaminy sprezyc za pomoca sprezarki d^ cisnienia np. 5—15 atmosfer. Jezeli synteze me~ laminy i jej wydzielanie prowadzi sie pod zwie¬ kszonym cisnieniem, cisnienie komdensowanych gazów mozna zwiekszyc za pomoca sprezarki i uzyskac cieplo kondensacji o wyzszej wartosci temperatury. Przedstawiona powyzej czesciowa kondensacja i rektyfikacja moga byc przeprowa¬ dzane w osobnych aparatach lub procesy te moz¬ na prowadzic w jednym, gdy do kondensatora dolaczona jest aparatura rektyfikacyjna.Sposób wedlug wynalazku wyjasniono w odnie¬ sieniu do schematu przedstawionego na zalaczo nyim% rysunku. Wedftmg scihematu do reaktora A, wypelnionego katalizatorem, np. zelem krze¬ mionkowym pod cisnieniem, np. 10 atmosfer, wpro¬ wadza sie przewodem 1 stopiony mocznik, a prze¬ wodem 2 i zaworem B strumien gazu^ zawieraja¬ cy amoniak. Z reaktora A odbiera sie goracy strumien gazu zawierajacy pary melaminy, który na filtrze C oczyszcza sie od katalizatora, po czym wprowadza do chlodnicy D2 i D2. W chlodnicy Dt mieszanina gazów plynie we wlspólpradzie z wod¬ nymi roztworami stasowanymi jako srodki chlo¬ dzace. Mieszanina ta przewodami 13 i 14 splyw? w postaci cienkiego filmu przez pionowe chlodza¬ ce plytki 15.W chlodnicy D2, zgodnie ze sposobem wedlug wynalazku, strumien gazu miesza sie z roztworem karbaminianu amonu doprowadzanym przewodem . Roztwór karbaminianu otrzymuje sie przez wprowadzenie mieszaniny gazów, zawierajacej a- monlak, dwutlenek wegla i mniej niz 15% pary wodnej a nie zawierajacej melaminy przewodem 4 do kondensatora E, w którym kondensuje sie go przez chlodzenie pod cisnieniem co najmniej 5 atmosfer. Kondensator E zaopatrzony jest w spi¬ rale chlodzaca 9.Otrzymany roztwór karbaminianu amonu stosu¬ je sie jako ciecz chlodzaca. Roztwór ten przez chlo¬ dnice D2, pompe 6 i przewód 14 wprowadza sie do chlodnicy Dj, w której miesza sie z goracymi gazami, przy czym wytworzony karbaminian amo¬ nu ponownie rozklada sie na amoniak oraz dwu¬ tlenek wegla i wraz ze stamieniem schlodzo¬ nych gazów wprowadza ponownie do kondensatora5 85139 6 E przez przewód 3, chlodnice D2 i przewód 4. Na 1000 kg smelaminy, która nalezy odsubiimowac znajduje sie w lObiegu np. 3000 kg 66%-owego (wagowo) roztworu karbaminianu amonu stano¬ wiacego ciecz chlodzaca.Powstala podczas chlodzenia melamine, w po¬ staci zawiesiny wprowadza sie za pomoca pompy 7 do zbiornika H z buforem. W zbiorniku male czastki aneiatminy rozpuszczaja sie i ponownie krystalizuja w postaci wiekszych krysztalów. Od¬ bierana ze zbiornika H zawiesine rozpreza sie za pomoca zaworu rozprezajacego 8 do 1 atmosfery.Po czym otrzymana (mieszanine imelaminy w po¬ staci stalej, roztworu i gazu wprowadza sie do rozdzielacza J, w którym rozdziela sie faze ga¬ zowa. Pozostalosc, to znaczy nasycony roztwór melaminy, wprowadza sie do wyparki cyklono¬ wej L. Z wyparki zageszczona zawiesine mela¬ miny wprowadza sie na filtr M i przemywa wo¬ da wprowadzana przewodem 16.Przemyte krysztaly /melaminy wprowadza sie przewodom 17 do nieuwidoicznionego na rysunku urzadzenia do krystalizacji. Woda pozostala po przemyciu, laczy sie przez przewód 18 z przewo¬ dem kondensatora cyklonowgo 19 i sluzy, po przetransportowaniu pompa 20 przez przewód 13, równiez jako ciecz chlodzaca w chloidnicy DI# Okolo jedna trzecia cieczy chlodzacej odprowadza sie przewodem 21 i zaworem rozprezajacym 8, dla wyeliminowania podczas (rozprezania zbyt du¬ zych spadków temperatury.Gazy odprowadzane z rozdzielacza J przecho¬ dza przewodem 22 do kolumny absorpcyjnej K, w której za pomoca wody doprowadzonej przewodem 23, otrzymuje sie wode amoniakalna zawierajaca mala ilosc karbaminianu amonu. Roztwór ten pompuje sie zia pomoca pompy 24 i przewodu 25 do kolumny (rektyfikacyjnej F. Do kolumny tej wchodza jednoczesnie gazy, które sie nie skropli¬ ly w kondensatorze E. W ten sposób otrzymuje sie stezony roztwór karbaminianu amonu, który moz¬ na, bez dodatkowego wydzielania wody, wprowa¬ dzic przewodem 27 do urzadzenia do syntezy mocz¬ nika. W czasie kondesacji odprowadza sie cieplo o róznych wartosciach temperatur spiralami chlo¬ dzacymi 10, 11 i 12. Jako glówny produkt kolum¬ ny F, odprowadza sie przewodem 28 gaz amonia¬ kalny. Ciekly amoniak odprowadza sie przewodem 29 jako srodek kondensujacy do kolumny F, ce¬ lem usuniecia sladowych ilosci wody z gazu amo¬ niakalnego. Reszta gazu amoniakalnego przecho¬ dzi przewodem 2 i zaworem B do reaktora A, do syntezy melaminy. Zalozonoi, ze cala ilosc dwu¬ tlenku wegla znajdujacego sie w fazie cieklej wystepuje w postaci karbaminianu amonu.Ponizszy przyklad ilustruje przedmiot wyna¬ lazku.Przyklad. W celu otrzymania 1 t melaminy do reaktora A wprowadza sie przewodem 1 3180 kg mocznika i przewodem 2 5860 kg NH3. Reak¬ cje prowadzi sie pod cisnieniem 10 atmosfer, po czym do chlodnicy Dx wprowadza sie gazy o tem¬ peraturze 390°C zawierajace 6670 kg NHs, 1048 kg C02, 320 kg mocznika, to jest mocznika, kltóry nie ulegl przeksztalceniu w nielaimine i wystepuje (w postaci NH3 + HCNO oraz 1000 k!g melaminy. Z chlodnicy Di do zbiornika H z buforem wprowa¬ dza sie zawiesine melaminy o temperaturze 145°C zawierajaca 336 kg NHS* 115 kg karbaminianu amonu, 3270 kg wody, 500 kg melaminy w roz¬ tworze oraz 658 kg melaminy w postaci krysta¬ licznej. W zbiorniku H zawiesine rozciencza sie.Doprowadzona przewodem 21 bardzo rozcienczo- na zawiesina melaminy o temperaturze 85°C za¬ wiera 44 kg amoniaku, 23 kg kanbamiinianu a- monu, 1420 kg H^), 47 kg melaminy w roztworze i 15 kg w postaci krystalicznej. Roztwór zawie¬ rajacy melamine, poprzez zawór rozprezajacy 8, doprowadza sie do cisnienia atmosferycznego i wprowadza do rozdzielacza J. Z rozdzielacza od¬ biera sie zawiesine o temperaturze 85°C, zawiera¬ jaca 157 kg NH3, 80 kg karbaminianu amonu, 4397 kg H2O, 145 kg melaiminy w roztworze, 1095 kg melaminy w postaci krystalicznej i wprowadza do wyparki cyklonowej. Z, wyparki odprowadza sie zageszczona zawiesine i przewodem 16 wpro¬ wadza sie 624 kg wody do przemywania, a prze¬ wodem 18 odprowadza sie lacznie z frakcja z prze- lewu wypanki cyklonowej L za pomoca pompy 20 2298 kg roztworu wodnego zawierajacego 60 kg NH3, 30 kg karbaminianu amonu, 76 kg melaminy, Jako ciecz chlodzaca do chlodnicy Dt wprowa¬ dza sie 3611 kg roztworu wodnego o temperaturze 85°C zawierajacego 113 kg NH3, 57 kg karbami¬ nianu amonu, 158 kg melaminy. Eaza gazowa od¬ bierana z rozdzielacza J sklada sie z 250 kg NH3, 33 kg C02, 283 kg H20. Z fazy tej na kolumnie absorpcyjnej K, przez dodanie 377 kg wody, o- trzymuje sie okolo 25% roztwór amoniaku, zawie¬ rajacy 6% wagowych weglanu amonu lub karba¬ minianu amonu. Roztwór ten o temperaturze 35°C wprowadza sie za pomoca pampy 24 przewodem do kolumny F. Z chlodnicy D2 wolny od meia- 40 miny gaz o temperaturze 115°C zawierajacy 7621 kg NH3, 2153 kg C02, 1235 kg H2G wprowadza sie do kondensatora E, w którym w temperaturze 93°C nastepuje czesciowa kondensacja.Otrzymany stezony roztwór karbaminianu amo¬ nu zawierajacy 326 kg NH3, 1597 kg karbaminia¬ nu amonu i 990 kg wody, wprowadza sie do prze¬ wodu 5 jako ciecz chlodzaca. Pozostalosc, która nie ulega kondensacji w kondensatorze E, skla¬ dajaca sie z 6601 kg NH3, 1260 kg C02 i 295 kg wody, wprowadza sie przewodem 26 do kolumny * F, w której nastepuje dalsza kondensacja, przy czym gazy wychodzace z kodiumny sa coraz uboz¬ sze w C02. Przewodem 27 stezony roztwór kar¬ baminianu amonu o temperaturze 90°C zawieraja¬ cy 304 kg NH3, 2270 kg kairbaminianu amonu i 905 kg H2O wprowadza sie do urzadzenia do syn¬ tezy mocznika, nie uwidocznionego na rysunku, podczas gdy przewodem 28 z góry kolumny od- prowadza sie 5860 kg amoniaku gazowego. Ciekly amoniak w ilosci 300 kg wprowadza sie jako sro¬ dek kondensujacy do kolumny F.Roztwory wychodzace z kolumny F i przechodzace przez spirale chlodzace 10, 11 i 12 traca cieplo gg kondensacji o róznych wartosciach temperatur.7 85139 B Na dole koliimny temperatura wynosi okolo 90°C, w srodku .okolo 60°C, a na górze 47°C.Cieplo odprowadzone z kondensatora E i z do¬ ju kondensatora F ma wysoka waartosc tempera¬ tury tak, ze przez spirale chlodzace moga byc do¬ prowadzane roztwory surowej melaminy i moga byc ogrzewane. Roztwory te wprowadza sie na¬ stepnie do wyparki prózniowej, w której naste¬ puje krystalizacja melaminy. PL