TW555750B - Process for preparing melamine from urea - Google Patents

Description

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 555750 A7 _ B7 五、發明説明（1 ) 本發明關於一種在增高的溫度及一種催化劑的存在下 ’從尿素製備蜜胺的方法，由此方法中可得一種氣態產物 流’此氣流與一種液態冷卻劑在一冷卻區內進行接觸。 在，如：W〇一9 6 / 2〇9 3 3中揭示了一種類似 的方法。此篇說明了 一種製備蜜胺的方法，此方法是在一 種催化劑的存在下，於介於1 · 4 Μ P a和2 · 0 Μ P a 之間的壓力，及足夠的高溫中，將尿素和氨送入一反應器 內，使尿素能夠實質上地完全轉化成密胺。在此方法中可 得到一種含有蜜胺，氨和二氧化碳的氣流。在 W〇一9 6/2 0 9 3 3中，氣流是在一個能產生蒸氣一 液體混合物的驟冷管中，以水溶性冷卻劑來進行冷卻，而 該蒸氣-液體混合物實質上是不含有固體組成物的。該蒸 氣-液體混合物在此驟冷管中分成水溶性蜜胺產物流，和 蒸汽流。來自驟冷管的蒸氣流實質上不含有尿素及蜜胺’ 且主要是由氨，二氧化碳及水蒸汽所組成。水溶性蜜胺產 物流實際上不含固體，並含有溶解的氨和二氧化碳。在汽 提域中，藉著流體輔助，將已溶的氨和二氧化碳移除後’ 可將水溶性蜜胺產物流通過儀器進行純化，並在此將蜜胺 回收。在汽提域中地放出一種主要含有氨，二氧化碳和水 蒸汽的蒸汽流。將來自驟冷管之蒸汽流與來自汽提域之蒸 汽流在洗氣域中和來自蜜胺純化作用之水溶性溶液（母1、液 )一起進行標洗，以將仍然存在於蒸汽中的蜜胺剩餘物移 除。驟冷管和洗氣域組成了根據W〇一 9 6 / 2 0 9 3 3 之方法中的冷卻區·然後，將來自洗氣域之氣流通過吸收 本紙張尺度埠用中國·.國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

-4 - 555750 A7 B7 ___ 五、發明説明（2 ) 區，在此，氣流會與水溶性氨流和液態氨接觸。在此方法 中，可得到一種含有濃水溶性氨和二氧化碳的溶液（胺基 甲酸鹽溶液）及實質上不含水和二氧化碳的氨蒸汽。在 W〇—9 6/2 0 9 3 3的方法中，氨蒸汽係經過冷凝並 有部分回到吸收區。蒸發後，剩餘的部分則做爲用於反應 器的流化氣體。將來自洗氣域的水溶液通過驟冷管並做爲 該處的冷卻劑。 來自吸收區的濃水溶性胺基甲酸鹽溶液（在 W〇一9 6/2 0 9 3 3的報告中爲含有2 0 — 3 5wt %的水）係提供給如：尿素廠。因此，在 W〇一 9 6/2 0 9 3 3中，來自反應器的氣體混合物是 以來自蜜胺純化作用的母液將之冷卻，而此母液係經由洗 氣域通入驟冷管。 W〇一 9.6/2 0 9 3 3說明了來自吸收區之胺基甲 酸鹽溶液中的水含量如此低（也就是：2 0 — 3 5 w t % )，以致於在將胺基甲酸鹽溶液提供給尿素廠前，並不需 要該將水從胺基甲酸鹽溶液中移除的濃縮步驟。 然而，由本申請者根據WO — 9 6/2 0 9 3 3中所 說明的方法來進行的實驗結果指出：如果想將蜜胺廠與尿 素廠以最經濟的方式進行合倂，那麼最好是將水從胺基甲 酸鹽溶液中除去。 在蜜胺廠中，水在各種成分之中係用來做爲液體冷卻 劑。有一部分的水最終會流入來自吸收區的胺基甲酸鹽溶 液中，而此溶液係提供給尿素廠。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） " -5- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 555750 A7 B7 五、發明説明（3 ) 由本申請者所進行的實驗和計算結果指出：根據 W〇一9 6/2 0 9 3 3中的方法，輸出的水量約爲 2 · 5噸水/噸蜜胺。在一種具經濟效益的理想方法（如 ： '、在氮，139號’九月/十月1982，32 — 39 頁夕中所說明的史坦卡波（Stamicarbon)方法）中，輸出 的水量約爲〇 · 5 - 1 · 0噸水/噸蜜胺。 如果輸出之胺基甲酸鹽溶液的N Η 3 / C〇2比例已定 出，則可以將前述來自吸收區之胺基甲酸鹽溶液中，每噸 蜜胺所含有的水噸數轉變成溶液中的水濃度。如果根據 W〇一 9 6 / 2 0 9 3 3之操作廠是以經濟上的理想方式 來操作的話，則此Ν Η 3 / C〇2的比例是最低的，如： 1 · 3公斤ΝΗ3 /公斤C〇2。這表示：根據 W〇一 9 6/2 0 9 3 3的方法，來自吸收區之胺基甲酸 鹽溶液中的水濃度是45 — 50wt%。而在前述之 '"史 坦卡波〃方法中的水濃度則爲2 0 — 2 5 w t %。 爲了提供尿素廠此種含水量爲4 5 - 5 0w t %的胺 基甲酸鹽流，經由從此溶液中移除更多水來濃縮胺基甲酸 鹽溶液是較具有經濟上的吸引力的，但這種方法的缺點是 必須增加額外的投資，而且這種方法由於會增加流體’冷 卻水和電力的使用，因此它的花費較高。 現已發現··經由應用一種額外的冷卻步驟來降低洗氣 域中的溫度可以克服此缺點。這使得來自吸收區的胺基甲 酸鹽溶液中所含的水量較W〇9 6 / 2 0 9 3 3中所說明 之來自吸收區的胺基甲酸鹽溶液的含水量來得低。 本紙張尺度埤用中國，國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

-6 - 555750 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7_五、發明説明（4 ) 應用於冷卻區中的液態冷卻劑最好由含有來自蜜胺純 化作用（後端域）之母液的胺基甲酸鹽水溶液所組成’且 其中還可加入氨，二氧化碳及在冷卻區中的冷凝水。 在洗氣域中進行冷卻可降低液態冷卻劑中的水濃度。 在液態冷卻劑中的水含量減少時會使得在吸收區中所 取得之胺基甲酸鹽溶液更爲濃縮，該溶液可直接用於尿素 廠中而不需要用到額外的濃縮步驟。 目前也已發現：本發明的方法中，來自吸收區之濃胺 基甲酸鹽溶液的最終水含量爲2 0 — 3 5 w t %。 在第一個體系中，洗氣域中的溫度係經由將液體從洗 氣域通至熱交換器，藉著液態冷卻劑（如：冷卻水）的輔 助來冷卻熱交換器中的液體，然後將已冷卻的液體送回到 冷卻域中來降低的。也可以冷卻來自洗氣域的液態流和氣 流，並讓一部分已冷凝的氣相回到冷卻區。在該例中’也 可從吸收區得到低含水量的濃胺基甲酸鹽水溶液。從裝置 在吸收區前的冷凝器中所得到的稀釋胺基甲酸鹽溶液可用 來做爲冷卻域中的液態冷卻劑。 在第二個體系中，一部分的熱可經由將來自蜜胺純化 作用之母液在通至洗氣域之前先加以冷卻來釋出’而藉由 應用第一個體系可使溫度再進一步降低。 將來自洗氣域之液體進行冷卻，由此可將洗氣域中的 溫度至少降低5 °C，尤其是至少降低1 〇 °C。這步驟可使 得洗氣域的溫度降至1 0 0 — 1 5 0 °C。將洗氣域中之溫 度降低也可經由將來自蜜胺純化作用之母液的溫度於母液 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 衣· 訂

本紙張尺度填用中國珲家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 555750 A7 B7____ 五、發明説明（5 ) C请先閱讀背面il泣意事項真填寫本頁) 回到冷卻區之前先予以降低來完成。這也可以使得本方法 在吸收步驟之後能取得一種可直接提供給尿素廠的濃胺基 甲酸鹽水溶液。 還有，現已發現本發明的方法特別適合用於在0 · 6 一 2 . 5MP a之壓力下操作的氣相蜜胺廠，更適合在介 於0 · 7 Μ P a和2 · 2 Μ P a之間的壓力下進行操作。 本發明也可用來改良現有的蜜胺廠。 本發明以下列實施例來做說明。 實施例I 一 ΙΠ

在內直徑爲1米，高度爲1 5米的圓柱形流體床中製 備蜜胺。經由一氣體分佈板來引入氨，以使催化劑流體化 ，並且以在反應器中的熱交換管來加熱催化劑，而已熔解 的鹽即是經由此交換管來流通。藉著雙-相噴霧器（以氨 做爲噴霧氣）的輔助，將液態尿素噴入反應器中。此反應 器是在3 9 0 °C，全部壓力分別爲0 · 7 Μ P a (實施例 1) ，1 · 7MPa (實施例 Π)和 2 · OMPa (實施 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 例m )的條件下進行操作的。尿素以1 · 4噸/小時的速 度，與氨以0 · 7噸/小時的速度經由雙-相噴霧器來噴 霧。氨係經過流體板以〇 · 7噸/小時的速度來提供。相 對於平衡狀態，不含水的尿素轉化爲蜜胺的轉化率高於 9 8%。來自反應器的氣流中含有NH3，C〇2，蜜胺蒸 汽和微量副產物，並且在驟冷管中以液態冷卻劑來冷卻之 。液態冷卻劑中的水含量係經由將來自洗氣域之稀釋胺基 本紙張尺度埠用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） -8 - 555750 A7 B7 五、發明説明（6 ) 甲酸鹽水溶液進行冷卻來使之降低的。此處，在洗氣域中 的溫度降爲表1中所列之溫度。此冷卻作用係在熱交換管 中，藉著冷卻水的輔助來生效的，而此處已冷卻的液體則 被送回洗氣域。來自吸收區之胺基甲酸鹽流可直接提供給 相鄰的尿素廠。在此胺基甲酸鹽流中的水濃度列於表1中 〇

比較實施例A 以類似於實施例I - m的方法來製備蜜胺，但在洗氣 域中的溫度則未降低。因爲來自吸收區之胺基甲酸流太稀 了，所以無法免去中間步驟直接供應給尿素廠。參考表1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 表1 實施例 I Π 瓜 A 以Mpa表示的壓力 0.7 1.7 2.0 1.7 洗氣域中的溫度（以°C表示） 110 130 135 158 來自吸收區之胺基甲酸鹽的水 含量（以w t %表示） 29 26 25 49 每公斤蜜胺的輸出水公斤數 0.95 0.77 0.74 2.5

本紙張尺度通用中國周家標準（CNS ) A4規格（210 X297公釐） -9-

Claims (1)

1. 555750 六、申請專利範圍 附件2a: 第90101 682 號專利申請案 中文申請專利範圍無劃線替換本 民國92年5月15日修正 1 · 一種在增高之溫度及催化劑的存在下從尿素製備 蜜胺的方法，在此方法中可得到一種氣態產物流，該氣態 產物流會與液態冷卻劑在冷卻區中進行接觸，此方法的特 徵在於在該洗氣域中的溫度係經由使用一種額外的冷卻步 驟加以冷卻降低至少5 °C。 2 ·如申請專利範圍第1項的方法，其特徵在於在該 洗氣域中的溫度係經由下述步驟來降低的：將來自洗氣域 的液體通到熱交換器中，藉著液態冷卻劑的輔助將熱交換 器中的液體冷卻，然後再讓已冷卻的液體回到冷卻區。 3 ·如申請專利範圍第1項的方法，其特徵在於該洗 氣域中的溫度至少降低1 〇 °C。 4 ·如申請專利範圍第1至3項中之任一項的方法， 其特徵在於該來自反應器的氣體之壓力係介於〇 . 6和 2 · 5 Μ P a 之間。 5 ·如申請專利範圍第4項的方法，其特徵在於該來 自反應器之氣體的壓力係介於0 · 7 ·和2 . 2 iyl P a之胃 〇 6 ·如申請專利範圍第1至3項中任一項之方法，其 中洗氣域中的額外冷卻步驟係用來改良現有之蜜胺廠。 本紙張尺度適用中國國家襟準（CNS ) A4規格（2】〇Χ297公嫠） ；--1 -- (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製