JP5122979B2 - メラミン製造プロセス - Google Patents

Description

発明の詳細な説明

本発明は、アンモニア、二酸化炭素および水を含むガス流が発生される脱着カラムを含むカルバメート濃縮ユニットを介して、尿素含有流が存在する熱交換器を含む尿素製造プロセスと連結されたメラミン製造プロセスに関する。

メラミンは、出発品として尿素を使用して製造される。全ての尿素がメラミンに変換されるわけではなく、二酸化炭素、アンモニアおよび水を含む流れが副生成物として形成される。この流れは、ガス状、あるいは二酸化炭素およびアンモニアの水溶液であり得る。溶液中の二酸化炭素およびアンモニアの一部が、カルバミン酸アンモニウムに変換される。二酸化炭素およびアンモニアは、尿素製造プロセスにおいて、出発品として使用され得る。したがって、メラミン製造プロセスは尿素製造プロセスと連結されることが一般的である。

二酸化炭素およびアンモニアを含む流れは大量の水を含み、そして尿素形成の間の水の存在は二酸化炭素の尿素への変換に有害であるので、この流れは、尿素製造プロセスへ移される前に、カルバメート濃縮ユニットにおいて濃縮されなければならない。

カルバメート濃縮ユニットは、メラミン製造プロセスから生じる、二酸化炭素、アンモニアおよび水を含む流れから水が除去されるユニットと定義される。カルバメート濃縮ユニットは、脱着剤および／または凝縮器および／または気／液分離器を含み得る。

尿素製造プロセスは、従来の尿素プロセスまたは尿素ストリッピングプロセスであり得る。従来の尿素は、高圧パーツ中に、通常、尿素リアクターのみを備える。尿素リアクター中で形成された尿素溶液は、該リアクター直後に圧力が低下され、そして中圧再循環段階において、そしてその後、低圧再循環段階において、さらに処理される。

従来の尿素プラントにおいて、リアクターは、一般的に、１８０〜２５０℃の温度および１５〜４０ＭＰａの圧力で作動される。従来の尿素プラントにおいて、アンモニアおよび二酸化炭素は、合成リアクターへ直接供給される。中圧尿素再循環段階における膨張、解離および凝縮後、従来の尿素プラントにおいて尿素へ変換されなかった原料は、１．５〜１０ＭＰａの圧力で分離され、そしてカルバミン酸アンモニウム流として尿素合成へ戻される。引き続いて、通常０．１〜０．８ＭＰａの低圧での低圧尿素再循環段階において、ほとんど全ての残存する未変換アンモニアおよび二酸化炭素が、尿素合成溶液から除去され、尿素の水溶液が得られる。次いで、この尿素の水溶液は、減圧下で、エバポレーター中において、濃縮尿素溶融物へ変換される。

尿素ストリッピングプラントは、該プラントの高圧パーツ中に、通常、リアクター、ストリッパー、凝縮器および必要に応じてスクラバーを含む。

尿素ストリッピングプラントにおいて、尿素へ変換されなかったアンモニアおよび二酸化炭素の排除は、大部分について、リアクターにおける圧力に実質的に等しい圧力で行われる。尿素ストリッピングプラントにおいて、リアクター、ストリッパーおよび凝縮器は、一緒になって、通常、高圧合成セクションを形成する。

変換されていないカルバミン酸アンモニウムの分解および過剰アンモニアの排除の大部分は、ストリッパーにおいて行われ、ストリッピングガスが添加されることを伴うかどうかにかかわらない。ストリッピングプロセスにおいて、二酸化炭素および／またはアンモニアが、これらの成分がリアクター中へ供給される前に、ストリッピングガスとして使用され得る。ここで「熱的ストリッピング」を適用することも可能であり、これは、カルバミン酸アンモニウムが、熱供給によってのみ分解し、そして存在するアンモニアおよび二酸化炭素が尿素溶液から除去されることを意味する。ストリッピングは１またはそれ以上の工程で行われ得る。例えば、先ず熱的ストリッピングのみが行われ、この後、ＣＯ_２ストリッピング工程が、より多くの熱が供給されながら行われるプロセスが、知られている。アンモニアおよび二酸化炭素を含有する、ストリッパーから放出されたガス流は、必要に応じて、高圧凝縮器を介してリアクターへ戻される。

尿素ストリッピングプラントにおける合成リアクターは、一般的に、１６０〜２４０℃の温度で、そして好ましくは１７０〜２２０℃の温度で作動される。合成リアクターにおける圧力は、１２〜２１ＭＰａ、そして好ましくは１２．５〜１９．５Ｍｐａである。

ストリッパーの下流で、ストリップされた尿素合成溶液は、尿素再循環セクションにおいて、１またはそれ以上の圧力段階で、より低い圧力へ膨張され、そして蒸発され、濃縮された尿素溶融物が得られ、そして低圧カルバミン酸アンモニウム流は、高圧合成セクションへ戻される。プロセスに依存して、このカルバミン酸アンモニウムは、単一プロセス工程で、または異なる圧力で作動する複数プロセス工程で回収され得る。

従来の尿素プラントおよび尿素ストリッピングプラントは、例えば、ウルマン化学技術百科（Ｕｌｌｍａｎｎ’ｓ Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ ｏｆ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ）、Ａ２７巻、１９９６年、３３９−３５０頁に記載されている。

メラミン製造プロセスは、ガス相プロセスであり得るが、高圧プロセスでもあり得る。ガス相プロセスは、メラミンリアクターが０．１〜３ＭＰａの圧力で作動される、低圧プロセスである。メラミン製造プロセスは、例えば、ウルマン化学技術百科（Ｕｌｌｍａｎｎ’ｓ Ｅｎｃｙｃｌｏｐａｅｄｉａ ｏｆ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ）、Ａ１６巻、１９９６年、１７４−１７９頁に記載されている。

尿素製造プロセスと連結されたメラミン製造プロセスは、例えば、米国特許第４，４３３，１４６号明細書に記載されている。この特許公報において、尿素製造プロセスと連結されたメラミン製造プロセスが記載されている。両方のプロセスは、脱着剤および少なくとも１つの凝縮器を備えるカルバメート濃縮ユニットを介して連結されている。尿素プロセスは、２個の熱交換器を含む。熱交換器うちの１つは、エバポレーターであり、ここで、この溶液中に存在する水の蒸発によって、尿素溶液が濃縮され、実質的に水を含まない尿素溶融物が得られる。得られた尿素溶融物は、メラミン製造プロセスへ移送される。

徹底的な研究後、このプロセスにおいて使用されるスチームの量は顕著に減少され得ることが今回発見された。

これは、カルバメート濃縮ユニットの脱着カラムにおいて得られたアンモニア、二酸化炭素および水を含むガス流を、尿素製造プロセスにおける熱交換器へ移送することによって達成され、ここで、熱が尿素含有流と交換され、そして、アンモニア、二酸化炭素および水を含むガス流は冷却され、そして少なくとも部分的に凝縮され、カルバミン酸アンモニウム溶液が得られ、これが尿素製造プロセスへ移送される。

このようにして、アンモニウム、二酸化炭素および水を含むガス流中に存在する熱を使用して、熱交換器に存在する尿素含有流と熱を交換する。尿素製造プロセスにおいて、１またはそれ以上の熱交換器が存在し得る。アンモニア、二酸化炭素および水を含むガス流は、存在する熱交換器の１つまたは全てにおいて使用され得る。

利点は、熱交換器がスチームによって別個に加熱される必要がなく、スチームおよびエネルギーが節約されることである。したがって、全体のプロセスを低コストで作動することができる。

エバポレーターのチューブ中において、アンモニア、二酸化炭素および水を含むガス状混合物が凝縮された後に得られる、カルバミン酸アンモニウム溶液は、尿素製造プロセスへ直接戻され得る。

それは、例えば、尿素製造プロセスの高温パーツに、あるいは低圧で尿素再循環セクションの１つへ導入され得る。

好ましくは、カルバミン酸アンモニウム溶液は、該溶液から可能な限り多くの水を除去するため、尿素製造プロセスへ移送される前に、先ず、凝縮器において処理される。

より好ましくは、カルバミン酸アンモニウム溶液は、尿素製造プロセスにおける尿素リアクターへ移送される。

熱交換器は、好ましくは、尿素製造プロセスにおけるエバポレーターである。

好ましくは、カルバミン酸アンモニウム溶液は、尿素リアクターへ移送される前に、加熱される。該溶液を加熱することによって、カルバミン酸アンモニウムの一部が、アンモニアおよび二酸化炭素へ分解し、そしてガス／液体混合物が得られる。

ガス／液体混合物を導入することによって、尿素リアクター中での尿素への変換率が、遥かに高くなる。

本発明はまた、脱着カラムを含む、カルバメート濃縮ユニットを介して、熱交換器を含む尿素製造プロセスと連結されたメラミン製造プラントに関する。このようなプラントは、例えば、上述の米国特許第４，４３３，１４６号明細書に記載されている。

脱着カラムと熱交換器とを連結するラインが存在する場合、スチームおよびエネルギーが節約され得、したがって、プラントがより低い作動コストで作動され得ることが、今回、見出された。

好ましくは、熱交換器はエバポレーターである。

本発明に従うプロセスを、図１において、より詳細に記載する。

メラミン反応領域（ＭＲ）に、尿素反応領域（ＵＲ）において生成される尿素（ｕ）が供給される。尿素（ｕ）は、尿素反応領域（ＵＲ）を離れた後、尿素精製領域（ＵＰ）において精製され、そしてエバポレーター（ＥＶ）において濃縮される。必要に応じて、アンモニア（ＮＨ_３）もメラミン反応領域（ＭＲ）へ供給され得る。このアンモニアは、外部供給源から供給され得、または凝縮器（ＣＯ）から再循環され得る。

生成されたメラミン（ｍ）は、メラミン精製領域（ＭＰ）へ移送され、ここで、メラミン（ｍ）は、副生成物から分離される。この副生成物は、カルバメート含有流の形態で、脱着カラム（ＤＥ）を備えるカルバメート濃縮ユニットへ移送され、ここで、水がカルバメート含有流から除去される。その後、カルバメート含有流は凝縮器へ移送され、その後、尿素反応ユニット（ＵＲ）へ移送され、ここで、カルバメートは、高温および高圧で尿素（ｕ）へ変換される。カルバメートが凝縮器（ＣＯ）へ入る前に、その熱が、エバポレーター（ＥＶ）において尿素精製ユニット（ＵＰ）由来の尿素と交換される。このエバポレーター（ＥＶ）において、カルバメート含有流は冷却されそして尿素は加熱される。

尿素反応ユニット（ＵＲ）において形成された尿素は、尿素精製ユニット（ＵＰ）へ移送され、ここで、変換されていないカルバメートは尿素と分離され、そして、尿素反応ユニット（ＵＲ）へ再循環される。必要に応じて、外部供給源からの尿素が、エバポレーター（ＥＶ）へ移送される尿素流（ｕ）へ添加され得る。エバポレーター（ＥＶ）において、尿素は加熱され、そして水が蒸発および除去される。

本発明に従うメラミン製造プラントの種々のユニットが示される。

Claims (7)

1. アンモニア、二酸化炭素および水を含むガス流が発生される脱着カラムを含むカルバメート濃縮ユニットを介して、尿素含有流が存在する熱交換器を含む尿素製造プロセスと連結されたメラミン製造プロセスであって、
   アンモニア、二酸化炭素および水を含む該ガス流が該熱交換器へ移送され、ここで、熱が該尿素含有流と交換され、そしてアンモニア、二酸化炭素および水を含む該ガス流が冷却され、そして少なくとも部分的に凝縮されて、カルバミン酸アンモニウム溶液が得られ、これが尿素製造プロセスへ移送されることを特徴とする、プロセス。
2. 前記カルバミン酸アンモニウム溶液が、尿素製造プロセスへ移送される前に、先ず、凝縮器において処理されることを特徴とする、請求項１に記載のプロセス。
3. 前記熱交換器がエバポレーターであることを特徴とする、請求項１または２に記載のプロセス。
4. 尿素製造プロセスが尿素リアクターを含むプロセスであって、
   前記カルバミン酸アンモニウム溶液が、尿素製造プロセスにおける該尿素リアクターへ移送されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のプロセス。
5. 前記カルバミン酸アンモニウム溶液が、尿素製造プロセスにおける前記尿素リアクターへ移送される前に、加熱されることを特徴とする、請求項４に記載のプロセス。
6. メラミン反応領域と脱着カラムを含むカルバメート濃縮ユニットとを含み、カルバメート濃縮ユニットを介して、尿素合成セクションの前に熱交換器を含む尿素製造プラントと連結されたメラミン製造プラントであって、
   該脱着カラムと該熱交換器とを連結するラインが存在することを特徴とする、プラント。
7. 前記熱交換器がエバポレーターであることを特徴とする、請求項６に記載のプラント。

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