JPS6230129B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、不活性物質からなる流動床中で溶融
尿素を加熱することによつて、シアヌール酸の含
量の少ないイソシアン酸−アンモニア−ガス混合
物を製造する方法ならびにそのための装置に関す
る。

ドイツ特許第1204643号明細書から、不活性物
質からなる流動床中に吹込まれた尿素を熱分解す
ることによつて、なかんずくメラミン合成のため
の出発物質として使用されうる（オーストリア特
許第256117号明細書参照）シアン酸−アンモニア
ガス混合物が得られることは、公知となつてい
る。そのために、尿素を固体の形で（オーストリ
ア特許第258881号明細書参照）ならびに溶融され
た形で（オーストリア特許第280316号明細書参
照）、流動床中に導入することがすでに提案され
ているが、その場合、後者の方法が好ましい。も
ちろん、その場合一定の条件が保たれなければな
らない。

すなわち、上記の方法にとつては、尿素の蒸発
が残渣および沈殿物なしに行なわれることが本質
的なことである。何故ならば、さもなければ、流
動床の不活性粒子上に固体状で沈殿しそしてそれ
らを互いに粘着せしめるシアヌール酸が生成する
が、このことは装置の機能の無能力化へと導くか
らである。

シアヌール酸生成という難点がより増大されて
現われる大規模操業においても溶融尿素の申し分
ない分解を達成するためには、尿素は極めて速や
かに320℃の最低温度に達しなければならず、ま
た尿素の開裂もまた、シアヌール酸の生成をもた
らすことがないように、同様に速やかに進行しな
ければならない。

オーストリア特許第257621号明細書には、多孔
性の吸収性固体物質からなる流動床で尿素からメ
ラミンを製造する方法において、上記の困難を克
服するために、少くとも音速を有する噴射ガスと
して予熱されたアンモニアを用いて溶融尿素を流
動床反応器に導入することが提案されている。そ
の際、尿素の吹込みは、底部に流動ガスのための
流入口をそして頂部に流出口を備えた円筒状の反
応器の側壁に取付けられているノズルを通して行
なわれる。すなわち、溶融尿素は、担体ガスの流
れの方向に対して直角に導入される。しかしなが
ら、この方法に必要な高いガス速度は、一方では
かなりのエネルギー消費を、そして他方では流動
床における固体粒子の多大の摩滅を必然的に伴な
う。

オーストリア特許第280316号明細書には、尿素
からシアン酸−アンモニア−ガス混合物を製造す
る方法にとつて、溶融尿素の吹込みを、尿素溶融
物が330℃の温度以下の表面に接触しないように
導入するならば、上記のような極めて高いガス速
度を必要としないことが立証されている。この方
法によれば、溶融尿素を下方から、すなわち流動
ガスの流れの方向と平行に、２成分ノズルを用い
て不活性の粒状物質、例えば砂からなる流動床の
中に導入し、その際吹込みガス、なかんずくアン
モニアが溶融尿素の出口位置またはその直前に同
心的に流出し従つて尿素が吹込みガスの外被によ
つて絶えず取巻かれそしてノズルの縁との接触が
排除されるようにすることが推奨される。上記の
ことを確実なものとするために、吹込みガスが溶
融尿素と同時にノズルから流出するというこの方
法の１実施態様においては、40ないし100ｍ／秒
の吹込みガス速度が規定されるが、他方、吹込み
ガスが溶融尿素の前にノズルから流出するという
実施態様においては、厄介なシアヌール酸の生成
を避けるためには20ｍ／秒からのガス速度ですで
に十分である。

この方法においても比較的高い経済上の出費が
必要である。すなわち、実際上、吹込みガスは、
それが、ガスの外被の形成によつて有効な保護が
なされうるような流動床を維持するのに必要な速
度よりも高い速度でノズルから噴射しなければな
らないことが示された。そのために必要な約0.1
バールという圧力の差は、より多くのエネルギー
必要量を意味するのみならず、また吹込みガスの
ための別々の供給口および流出口によつて、より
高い圧力を得るための特別な装置および最終的に
は吹込みガスの速度を調節するための装置もまた
必要となるということが附随してくる。

結局、高いガス速度にもかかわらず、吹込みガ
スを噴出するノズルの環状スリツトのスケール付
着による障害を完全には避けることができない。

全く驚くべきことには、本発明者らはこの度、
溶融尿素を、従来普通であつた吹込み速度の10倍
より大なる吹込み速度で、すなわち３〜15ｍ／秒
の速度で、従来普通であつた吹込みガスによる保
護外被なしに、流動ガスの流れ方向に平行に、そ
して流動ガスの入口の上方の、流動床中に導入
し、それによつて反応壁および／または他の熱交
換面からの一定の最小の距離を保たせることによ
つて、前記の困難性を克服することができ、そし
て尿素のイソシアン酸およびアンモニアへの分解
がより少ない費用で可能になることを見出した。

従つて、本発明の対象は、不活性物質からなる
流動床中に吹込まれた溶融尿素を１秒以内に300
ないし480℃の温度まで加熱することによつて、
シアヌール酸の含量の少ないイソシアン酸−アン
モニア−ガス混合物を製造する方法であつて、こ
の方法は、溶融尿素を、流動ガスの入口位置より
35ないし200mm上方に、３ないし15ｍ／秒の出口
速度で、流動ガスの流れの方向に平行にそして壁
面および／または熱交換に用いられる面から300
mmの最小距離をへだてて、流動床内に溶融尿素を
ノズルから噴射することを特徴とする方法であ
る。その際3.5〜12ｍ／秒の尿素の出口速度が特
に好ましい。

これに反して、前記のオーストリア特許第
280316号明細書に記載された従来技術において
は、溶融尿素の吹込み速度は、同明細書の例につ
いてみると、溶融尿素が２Kg／ｈの割合で導入さ
れているので、ノズル中央管の内径1.85mmに基づ
いて換算すると約0.17ｍ／秒となり、これは本発
明の方法における吹込み速度の約1/10である。

溶融尿素の吹込みは、流動床反応器の、流動ガ
スのための流入開口が設けられているトレーに取
付けられたノズルによつて行なわれる。流動床反
応器のトレーからの、従つて流動ガスの入口位置
からノズル孔までの距離は、その場合好ましくは
45〜150mmである。

その際、壁面または熱交換に用いられる面から
の最小距離を保つことが、本発明による方法の成
功にとつての前提条件である。尿素が反応器の１
個所のみから流動床中に吹込まれる場合には、導
入位置を反応器のトレー面の中心点に配置するこ
とが最も有利であることが立証された。数個の導
入位置が設けられる場合には、それらは、加熱面
からの必要な最小距離を考慮して、反応器のトレ
ー面上に均等に分配される。

上記の装置が存在する限り、なる程従来普通に
用いられた２成分ノズルを尿素の供給に使用する
ことはできるが、厄介なシアヌール酸の生成を避
けるためには、流動床のための担体ガスとして用
いられるガスよりも高いガス速度を有する吹込み
ガスを、ノズルの外側の環状スリツトから吹込む
ことはもはや必要ではない。本発明によれば、環
状スリツトを通して流動ガスと同じ速度を有する
ガスを流出せしめ、それによつて流動ガスと同じ
機能を行なわせることができる。それによつて、
吹込みガスのためのより高い圧力を発生せしめる
ための別個の装置が省略される。

本発明による方法の好ましい実施態様によれ
ば、２成分ノズルによる導入および吹込みガスの
使用は全く行なわれず、そして溶融尿素は、簡単
な１成分ノズルを経て流動床に導入される。

反応器のトレーの残りの範囲におけるよりもよ
り多くの流動ガスを、尿素の出口位置の周囲の直
近の反応器内に導入することが有利であることが
立証され、それは反応器の残りの範囲に比較して
単位面積当りの開口面積を増大せしめることによ
つて達成される。それは、ノズルを円形に取巻く
流動ガスのための流入開口の断面をより大きくす
るか、あるいは流動ガスのための単位面積当りの
流入開口の数を増加することによつて実現されう
る。しかしガス導入開口もまたノズルの附近に設
けられているので、ノズルの方向に向けられた流
動ガスがノズルと反対の側よりも多量に供給され
るようにすることもできる。

本発明のもう一つの対象は、本発明による方法
の実施に適した流動床反応器である。１成分ノズ
ルを使用したそのような反応器の最も簡単な形式
のものが第１図に示されている。

それは、不活性の粒状物質３からなる流動床が
その上に存在するガス透過性のトレー２を備えた
円筒形の流動床反応器１からなる。トレー２に取
付けられている流動ガス５のための流入口４は、
トレーの中心点に立つているノズル６の附近に存
在し、ノズルから更に離れた領域におけるそれよ
りも大きな断面積を有する。当然、加熱される反
応器壁７からの最小距離300mmは、すべての場合
に守らなければならない。８はノズルへの溶融物
の供給導管を意味する。

とりわけ、熱交換器をもまた反応室内に有する
大きな反応器にとつて妥当することであるが、液
状尿素のための数個の導入位置が設けられている
場合には、ノズル６をトレー２の上に規則的に配
置することが推奨される。すなわち、例えば、本
発明による反応器のトレー２の直ぐ上方の断面積
を示す第２図において示されているように、３個
のノズルが１つの二等辺三角形の頂部をなすよう
に配置することができる。４個のノズルを設ける
場合には、それぞれ反応器の寸法に従つて、第４
番目のノズルを二等辺三角形の中点に設け、そし
てまた正方形の形に配置することも可能である。
同様に、５個またはそれ以上のノズルの配置もま
た考えられ、その場合、もちろん同様に、加熱さ
れた反応器壁７ないしは場合によつては存在する
熱交換器までの最小距離を保つように留意する。

ノズルの構造としては、本発明に従つて選択す
べき速度をもつて溶融物を流出せしめうるような
方式のものが原則として適している。それらは、
例えば、全噴射ノズル、平面噴射ノズルまたは環
状噴射ノズルとして形成されうる。

以下の例は、本発明を限定することなく本発明
による方法を更に詳細に説明するものである。

例 １ 直径0.1ないし１mmの砂を充填した流動床の高
さ2000mm、直径1200mmの、加熱ジヤケツトを有す
る流動床反応器に、円形のトレーの開口部を通し
て流入するNH₃450Nm³／ｈによつて流動床を保
つ。この反応器は、外部ジヤケツトによつて加熱
され、そして砂を360℃の温度に保つような温度
のアンモニアが流動ガスとして供給される。円板
トレーの中心点に設けられた内径１mmの全噴射式
１成分ノズルの、上記トレー上45mmの位置にある
上端部から、毎時25Kgの溶融尿素を7.25ｍ／秒の
吹込み速度で流動床内に吹込む。尿素は、定量的
にイソシアン酸とアンモニアとの混合物に変換さ
れ、反応器の上部から連続的に取出される。シア
ヌール酸の析出によるスケールの形成は、全く認
められなかつた。

例 ２ 例１と同じ寸法を有する外部加熱式流動床反応
器は、円形のトレーの中心点に取付けられた２成
分ノズルを備えている。このノズルの中心管およ
び環状管の末端部は、同じ高さを有する。

その上端部がトレー上45mmのところにあるノズ
ルの中心管は、１mmの内径を有する。流動床に
は、0.1ないし１mmの直径を有する砂が充填され
ており、この流動床には、反応器のトレーを貫い
て70ｍ／秒の速度で供給されるアンモニアが流動
ガスとして使用され、流動状態に保たれる。ノズ
ルの環状スリツトを通してアンモニアが吹込みガ
スと同じ速度で流出する。砂は、360℃の温度で
ある。

ノズルを通して毎時25Kgの溶融尿素が流動床に
導入され、これは7.25ｍ／秒の導入速度に相当す
る。

尿素は、イソシアン酸とアンモニアとの混合物
に定量的に交換される。シアヌール酸の生成によ
るスケールの形成は全く認められない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による方法を実施するための
流動床反応器の１例を示す縦断面図である。第２
図は、本発明による反応器のトレー２の直上にお
ける横断面図である。上記各図において、主要部
分を参照数字をもつて示せば、次のとおりであ
る： １……円筒形流動床反応器、２……トレー、３
……不活性粒状物質、４……流動ガスの流入口、
５……流動ガス、６……ノズル、７……ジヤケツ
ト付き反応器壁、８……溶融物供給導管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 不活性物質からなる流動床中に吹込まれた溶
   融尿素を１秒以内に300ないし480℃の温度まで加
   熱することによつて、シアヌール酸の含量の少な
   いイソシアン酸−アンモニア−ガス混合物を製造
   する方法において、溶融尿素を、流動ガスの流入
   位置より35ないし200mm上方に、３ないし15ｍ／
   秒の出口速度で、流動ガスの流れの方向に平行に
   そして壁面および／または熱交換に用いられる面
   から300mmの最小距離をへだてて流動床内にノズ
   ルから噴射することを特徴とする上記シアヌール
   酸の含量の少ないイソシアン酸−アンモニア−ガ
   ス混合物の製造方法。 ２ 溶融尿素の出口位置が流動ガスの流入位置よ
   り45ないし150mm上方にある特許請求の範囲第１
   項記載の方法。 ３ 溶融尿素の出口速度が3.5ないし12ｍ／秒で
   ある特許請求の範囲第１項または第２項記載の方
   法。 ４ 流動床反応器の溶融尿素の入口位置の直近
   に、反応器の残りの領域に比較して増大された流
   動ガス量を供給する特許請求の範囲第１項から第
   ３項までのうちのいずれか一つに記載の方法。 ５ 不活性物質からなる流動床中に吹込まれた溶
   融尿素を１秒以内に300ないし480℃の温度まで加
   熱することによつて、シアヌール酸の含量の少な
   いイソシアン酸−アンモニア−ガス混合物を製造
   するにあたり、溶融尿素を、流動ガスの入口位置
   より35ないし200mm上方に、３ないし15ｍ／秒の
   出口速度で、流動ガスの流れの方向に平行にそし
   て壁面および／または熱交換に用いられる面から
   300mmの最少距離をへだてて流動床内にノズルか
   ら噴射するという方法を実施するための、流動ガ
   スの流入開口を設けられた１つのトレーを有する
   装置において、反応器１の内部室にトレー２の35
   ないし200mm上方に突出した１個またはそれ以上
   の１成分ノズル６が、加熱された反応器壁７から
   300mmの最小距離でへだてられており、そしてト
   レー２の中心点またはトレー２上に均等に分配さ
   れて配置されていることを特徴とする前記装置。 ６ １個または２個以上の１成分ノズル６の流出
   開口が反応器トレー２の45ないし150mm上方に配
   置されている特許請求の範囲第５項記載の装置。 ７ 反応器１のトレー２が、１成分ノズル６に達
   する導管８がトレー２を貫いているそれぞれの位
   置の直近の領域に、流動ガスのための流入開口５
   を備えており、そしてトレー２の残りの領域に比
   較して単位面積当りの開口５の面積がより大とな
   るようになされている特許請求の範囲第５項また
   は第６項記載の装置。