專利名稱：由尿素制備三聚氰胺的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在高溫和催化劑存在下由尿素制備三聚氰胺的方法，其中獲得一種氣態(tài)產(chǎn)物流并令該產(chǎn)物流在冷卻區(qū)中與液態(tài)冷卻劑進(jìn)行接觸。
類似的方法曾公開在例如WO-96/20933中。該文獻(xiàn)描述一種在1.4-2.0MPa的壓力和高到足以使尿素基本上完全轉(zhuǎn)化的溫度以及在催化劑存在下向反應(yīng)器中加入尿素和氨來制備三聚氰胺的方法。在該方法中，獲得一種含三聚氰胺、氨和二氧化碳的氣態(tài)流。在WO-96/20933中，該氣態(tài)流在所謂驟冷管中受到含水冷卻劑的冷卻，結(jié)果產(chǎn)生一種汽-液混合物，該混合物基本上不含固體組分。該汽-液混合物在驟冷管中分離為含水三聚氰胺產(chǎn)物流和蒸汽流。由驟冷管流出的蒸汽流基本上不含尿素和三聚氰胺，基本上由氨、二氧化碳和水蒸汽組成。該含水三聚氰胺產(chǎn)物流基本不含固體，包含溶解的氨和二氧化碳。該溶解氨和二氧化碳在汽提段中利用水蒸汽移出后，含水三聚氰胺產(chǎn)物流送往三聚氰胺提純過程，在此回收三聚氰胺。在該汽提段中，還產(chǎn)生一股蒸汽流，基本由氨、二氧化碳和水蒸汽組成。來自驟冷管的蒸汽流連同來自汽提段的蒸汽流一起，在洗滌段中受到來自三聚氰胺提純過程的水溶液(母液)的洗滌，以便取出蒸汽流中仍然存在的三聚氰胺殘余物。該水溶液可包含氨、二氧化碳和三聚氰胺。驟冷管和洗滌段構(gòu)成WO-96/20933方法中的冷卻區(qū)。接著，來自洗滌段的氣態(tài)流送往吸收區(qū)，在此它與來自三聚氰胺提純過程的氨水流和液氨接觸，在該過程中獲得一種濃氨水和二氧化碳的溶液(氨基甲酸鹽溶液)以及基本不含水和二氧化碳的氨蒸汽。在WO-96/20933中，該氨蒸汽冷凝并部分地返回到吸收區(qū)，蒸發(fā)后剩余的部分則作為反應(yīng)器的流態(tài)化氣體使用。從洗滌段出來的水溶液進(jìn)入驟冷管并在其中作為冷卻劑使用。
據(jù)WO-96/20933稱，從吸收區(qū)出來的濃縮氨基甲酸鹽水溶液包含20～35wt％(重量百分比)水，作為例如尿素裝置的進(jìn)料。于是，在WO-96/20933中，來自反應(yīng)器的氣態(tài)混合物用來自三聚氰胺提純過程的母液冷卻，該母液是經(jīng)由洗滌段送入驟冷管的。
WO-96/20933宣稱，來自吸收區(qū)的氨基甲酸鹽溶液的含水量很低，為20～35wt％，因此在氨基甲酸鹽溶液進(jìn)入到尿素裝置之前不需要從該氨基甲酸鹽溶液中逐出水的濃縮步驟。
然而，本申請人按照WO-96/20933進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)卻表明，有利的是從該氨基甲酸鹽溶液中逐出水，倘若希望三聚氰胺裝置和尿素裝置聯(lián)合在最經(jīng)濟(jì)狀態(tài)下操作的話。
在三聚氰胺裝置中，特別是水，當(dāng)作液態(tài)冷卻劑的一種組分使用。這些水的一部分最終將進(jìn)入來自吸收區(qū)、作為例如尿素裝置進(jìn)料的氨基甲酸鹽溶液中。
本申請人進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)和計(jì)算也表明，在WO-96/20933的方法中，輸出的水量為約2.5噸水每噸三聚氰胺。在經(jīng)濟(jì)上最佳的方法——例如《Nitrogen(氮)》139期，1982-9月/10月，pp.32～39中描述的Stamicarbon方法中，輸出的水量為約0.5～1.0噸水每噸三聚氰胺。
如果輸出的氨基甲酸鹽溶液的NH3/CO2比值已確定，則上述每噸三聚氰胺的水的噸數(shù)可換算為從吸收區(qū)出來的氨基甲酸鹽溶液中的水含量(水濃度)。倘若WO-96/20933的裝置操作在經(jīng)濟(jì)上最佳狀態(tài)，則該比值應(yīng)為最小值，例如是1.3千克NH3每千克CO2。這意味著，從WO-96/20933方法中的吸收區(qū)流出的氨基甲酸鹽溶液的水濃度是45～50wt％。在上述Stamicarbon方法中，該數(shù)值僅為20～25wt％。
就將含45～50wt％水的該氨基甲酸鹽流送入到尿素裝置而言，在經(jīng)濟(jì)上有利的是通過從該溶液中逐出水來進(jìn)一步濃縮該氨基甲酸鹽溶液。其缺點(diǎn)是，這將要求附加投資，并且該方法將由于水蒸汽、冷卻水和電用量的增加而成本升高。
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，這一缺點(diǎn)可以克服，只需借助施加額外冷卻步驟來降低洗滌段的溫度即可。這將使得從吸收區(qū)出來的氨基甲酸鹽溶液具有比從WO96/20933中所述吸收區(qū)出來的氨基甲酸鹽溶液低的水含量。
冷卻區(qū)中采用的液態(tài)冷卻劑優(yōu)選由成分如下的氨基甲酸酯水溶液構(gòu)成來自三聚氰胺提純過程(尾部工段(backend section))的母液，其中還可加入在冷卻區(qū)中冷凝下來的氨、二氧化碳和水。
洗滌段中的冷卻降低了液態(tài)冷卻劑的水含量。由于液態(tài)冷卻劑水含量的降低，在吸收區(qū)得到一種更為濃縮的氨基甲酸鹽溶液，該溶液不需采用任何額外濃縮步驟便適合用于尿素裝置中。
還發(fā)現(xiàn)，在本發(fā)明方法中，來自吸收區(qū)的濃縮氨基甲酸鹽溶液的水含量最終可達(dá)20～35wt％。
在第一實(shí)施方案中，洗滌段溫度是這樣降低的將液體從洗滌段送入熱交換器，在該熱交換器中該液體利用液態(tài)冷卻劑，例如冷卻水，冷卻，然后冷卻的液體返回到冷卻區(qū)。也可以對來自洗滌段的液態(tài)流和氣態(tài)流都實(shí)施冷卻，然后將一部分冷凝的氣相返回到冷卻區(qū)。在這種情況下，同樣，由吸收區(qū)得到一種低含水量的濃縮氨基甲酸鹽水溶液。這里，從安裝在吸收區(qū)前面的冷凝器中獲得的稀氨基甲酸鹽溶液則可任選地用作冷卻區(qū)中的液態(tài)冷卻劑。
在第二實(shí)施方案中，一部分熱量通過在將來自三聚氰胺提純過程的母液送往洗滌段之前對其進(jìn)行冷卻而撤出。溫度的進(jìn)一步降低則可通過第一實(shí)施方案的實(shí)施來達(dá)到。
通過上述處理，從洗滌段出來的溫度將降低至少5℃，尤其是至少10℃。這使得洗滌段的溫度降低到100～150℃。洗滌段溫度的降低還可通過在將來自三聚氰胺提純過程的母液返回到冷卻區(qū)之前降低其溫度來實(shí)現(xiàn)。這也將導(dǎo)致在吸收步驟后獲得可直接用作尿素裝置進(jìn)料的濃縮氨基甲酸鹽水溶液。
再有，還發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明方法尤其適合用于操作在0.6～2.5MPa壓力下，更尤其適合在0.7MPa～2.2MPa壓力下的所謂氣相三聚氰胺裝置。
本發(fā)明方法也適合用來改進(jìn)現(xiàn)有三聚氰胺裝置。
本發(fā)明將通過下面的例子加以說明。
實(shí)例I～I(xiàn)II三聚氰胺的制備在內(nèi)徑1m、高15m的圓筒形流化床中進(jìn)行。催化劑通過經(jīng)氣體分布板引入氨氣而流化，并借助在反應(yīng)器內(nèi)、其內(nèi)部流過熔融鹽的熱交換管來加熱。液態(tài)尿素借助以氨氣為霧化氣體的兩相噴霧器噴入到反應(yīng)器中。反應(yīng)器在390℃和0.7MPa(實(shí)例I)、1.7MPa(實(shí)例II)和2.0MPa(實(shí)例III)的總壓條件下操作。尿素通過兩相噴霧器以1.4噸/小時以0.7噸/小時氨氣的速率計(jì)量加入。氨氣通過流化板以0.7噸/小時的速率加入。無水尿素變?yōu)槿矍璋废鄬τ谄胶庵档霓D(zhuǎn)化率，高于98％。從反應(yīng)器出來的氣態(tài)流包含NH3、CO2、三聚氰胺蒸汽以及痕量副產(chǎn)物，并受到驟冷管內(nèi)液態(tài)冷卻劑的冷卻。該液態(tài)冷卻劑的水含量通過冷卻來自吸收段的稀氨基甲酸鹽水溶液而降低。這里，洗滌段的溫度被降低到表1所載的溫度。此種冷卻作用是在熱交換器中借助冷卻水實(shí)現(xiàn)的，此后冷卻的液體返回到洗滌段。來自吸收區(qū)的氨基甲酸鹽流直接送往相鄰尿素裝置作為進(jìn)料。該氨基甲酸鹽流的水含量載于表1中。
對比例A按照類似于實(shí)例I～I(xiàn)II的方式制備三聚氰胺，不同的是，不降低洗滌段的溫度。于是，來自吸收區(qū)的氨基甲酸鹽流變得過稀以致不經(jīng)中間步驟處理便無法送往尿素裝置作為進(jìn)料。參見表1。
表權(quán)利要求
1.一種在高溫和催化劑存在下由尿素制備三聚氰胺的方法，其中獲得一種氣態(tài)產(chǎn)物流，該產(chǎn)物流在冷卻區(qū)中與液態(tài)冷卻劑接觸，其特征在于，洗滌段的溫度通過施加額外冷卻步驟而降低。
2.權(quán)利要求1的方法，其特征在于，洗滌段的溫度是這樣降低的將液體從洗滌段送到熱交換器，在該熱交換器中該液體利用液態(tài)冷卻劑冷卻，然后冷卻的液體返回到冷卻區(qū)。
3.權(quán)利要求1～2的方法，其特征在于，洗滌段的溫度降低至少5℃。
4.權(quán)利要求3的方法，其特征在于，洗滌段的溫度降低至少10℃。
5.權(quán)利要求1～4的方法，其特征在于，來自反應(yīng)器的氣體的壓力介于0.6～2.5MPa。
6.權(quán)利要求5的方法，其特征在于，來自反應(yīng)器的氣體的壓力介于0.7～2.2MPa。
7.利用權(quán)利要求1～6的方法改良現(xiàn)有三聚氰胺裝置的技術(shù)。
8.由說明書和實(shí)例所規(guī)定的方法。
全文摘要
一種在高溫和催化劑存在下由尿素制備三聚氰胺的方法，其中獲得一種氣態(tài)產(chǎn)物流，該產(chǎn)物流在冷卻區(qū)中與液態(tài)冷卻劑進(jìn)行接觸，并且洗滌段的溫度通過施加額外冷卻步驟而降低。
文檔編號C07D251/60GK1396914SQ01804434
公開日2003年2月12日 申請日期2001年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月3日
發(fā)明者N·A·德維特 申請人:Dsm有限公司