FI109021B - Reactor and process for the production of melamine - Google Patents
Reactor and process for the production of melamine Download PDFInfo
- Publication number
- FI109021B FI109021B FI20001565A FI20001565A FI109021B FI 109021 B FI109021 B FI 109021B FI 20001565 A FI20001565 A FI 20001565A FI 20001565 A FI20001565 A FI 20001565A FI 109021 B FI109021 B FI 109021B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- zone
- reactor
- melamine
- reaction
- urea
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/0053—Details of the reactor
- B01J19/006—Baffles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J10/00—Chemical processes in general for reacting liquid with gaseous media other than in the presence of solid particles, or apparatus specially adapted therefor
- B01J10/002—Chemical processes in general for reacting liquid with gaseous media other than in the presence of solid particles, or apparatus specially adapted therefor carried out in foam, aerosol or bubbles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/18—Stationary reactors having moving elements inside
- B01J19/1868—Stationary reactors having moving elements inside resulting in a loop-type movement
- B01J19/1881—Stationary reactors having moving elements inside resulting in a loop-type movement externally, i.e. the mixture leaving the vessel and subsequently re-entering it
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
- B01J19/2415—Tubular reactors
- B01J19/2425—Tubular reactors in parallel
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
- B01J19/2455—Stationary reactors without moving elements inside provoking a loop type movement of the reactants
- B01J19/246—Stationary reactors without moving elements inside provoking a loop type movement of the reactants internally, i.e. the mixture circulating inside the vessel such that the upward stream is separated physically from the downward stream(s)
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
- C07D251/00—Heterocyclic compounds containing 1,3,5-triazine rings
- C07D251/02—Heterocyclic compounds containing 1,3,5-triazine rings not condensed with other rings
- C07D251/12—Heterocyclic compounds containing 1,3,5-triazine rings not condensed with other rings having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
- C07D251/26—Heterocyclic compounds containing 1,3,5-triazine rings not condensed with other rings having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members with only hetero atoms directly attached to ring carbon atoms
- C07D251/40—Nitrogen atoms
- C07D251/54—Three nitrogen atoms
- C07D251/56—Preparation of melamine
- C07D251/60—Preparation of melamine from urea or from carbon dioxide and ammonia
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00051—Controlling the temperature
- B01J2219/00054—Controlling or regulating the heat exchange system
- B01J2219/00056—Controlling or regulating the heat exchange system involving measured parameters
- B01J2219/00058—Temperature measurement
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00051—Controlling the temperature
- B01J2219/00054—Controlling or regulating the heat exchange system
- B01J2219/00056—Controlling or regulating the heat exchange system involving measured parameters
- B01J2219/00065—Pressure measurement
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00051—Controlling the temperature
- B01J2219/00074—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
- B01J2219/00076—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids with heat exchange elements inside the reactor
- B01J2219/00085—Plates; Jackets; Cylinders
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00051—Controlling the temperature
- B01J2219/00132—Controlling the temperature using electric heating or cooling elements
- B01J2219/00135—Electric resistance heaters
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00761—Details of the reactor
- B01J2219/00763—Baffles
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
Description
109021109021
Reaktori ja menetelmä melamiinin tuottamiseksiReactor and process for producing melamine
Esillä oleva keksintö koskee moniputkista kaasunostereaktoria melamiinin tuottamiseen virtsa-aineesta korkeassa paineessa. Lisäksi tämä keksintö koskee menetelmää 5 erittäin puhtaan melamiinin tuottamiseksi moniputkista kaasunostereaktoria käyttäen.The present invention relates to a multi-tube gas stove reactor for the production of melamine from urea under high pressure. The present invention further relates to a process 5 for the production of high purity melamine using a multi-tube gas stove reactor.
Melamiinia tuotetaan virtsa-aineesta voimakkaasti endotermisellä reaktiolla 400 °C:n alueella olevassa lämpötilassa, jossa virtsa-aine reagoi melamiiniksi, ammoniakiksi ja hiilidioksidiksi tavallisesti ammoniakkiylimäärän läsnä ollessa. On 10 olemassa kaksi tuotantoprosessien perustyyppiä, alhaisen paineen katalyyttiset prosessit, joissa paineet ovat tyypillisesti lähellä 1 MPa ja korkeapaineprosessit ilman katalysaattorin tarvetta, joissa paineet ovat yli 8 MPa. Alhaisen paineen menetelmien etuna on reaktorin sisäosien pienempi syöpyminen, mutta ne vaativat monimutkaisia jälkikäsittely-yksikkövaiheita. Korkean paineen menetelmät ovat paljon yk-15 sinkertaisempia, mutta reaktorit ovat kalliita, koska ne edellyttävät paksumpia seiniä.Melamine is produced strongly from urea by an endothermic reaction at a temperature in the range of 400 ° C, where urea reacts with melamine, ammonia and carbon dioxide, usually in the presence of excess ammonia. There are two basic types of production processes, low pressure catalytic processes with pressures typically close to 1 MPa and high pressure processes without the need for a catalyst at pressures greater than 8 MPa. Low pressure methods have the advantage of lower corrosion of the reactor internals but require complicated post-treatment unit steps. High-pressure methods are much more un-15 single, but reactors are expensive because they require thicker walls.
Korkeapaineprosessissa reaktio virtsa-aineesta melamiiniksi tapahtuu nestefaasissa. Jatkuvatoiminen reaktori täyttyy sulaneesta melamiinista, joka sisältää virtsa-ainesulatetta, reaktion välituotteita tai sivutuotteita kuten melaamia tai meleemiä, ja . .·. 20 reaktiotuotteita, ammoniakkia ja hiilidioksidikaasua ja jonkin verran kaasumaista : melamiinia. Suuri lämpömäärä tätä endotermistä reaktiota varten järjestetään tyypil- ' " lisesti sisäisin sähköisin lämmityselementein tai sulatettua suolaa käyttävin lämmön- siirtoj ärj e stelmin.In the high pressure process, the reaction from urea to melamine occurs in the liquid phase. The continuous reactor is filled with molten melamine containing urine melt, reaction intermediates or by-products such as melam or melamine, and. . ·. 20 reaction products, ammonia and carbon dioxide, and some gaseous: melamine. A large amount of heat for this endothermic reaction is typically provided by internal electrical heating elements or by heat transfer systems using molten salt.
• · ·• · ·
Melamiinin käyttäjät vaativat tyypillisesti hyvin suurta tuotteen puhtautta, yli 99,8 25 %. Tuotantomenetelmät käsittävät siksi useimmissa tapauksissa lisäkäyttöyksiköitä ....: ja laitteita erityyppisten haittakaasujen erottamiseen ja melamiinin puhdistamiseen.Melamine users typically require very high purity of the product, over 99.8 25%. The production methods therefore, in most cases, include additional drive units .... and devices for separating the various types of noxious gases and for purifying the melamine.
Kaasunostereaktoreita, jotka yleensä käsittävät yhden nousevan ja yhden laskevan :Y: osuuden varustettuna esimerkiksi bajonettikuumenninelementein reaktorin sisällä, : “ ’: on käytetty melamiinin syntetisoimiseen virtsa-aineesta. Perinteinen rakenne käsit- .·. 30 tää reaktorin kuoren, jonka läpi reaktioseos virtaa esiintyöntyvien lämmitys-elementtien, kuten sähkökuumentimien tai putkien, joissa kiertää esimerkiksi sulaa '···’ suolaa, kuumentamana. Tällaisessa kokoonpanossa koko reaktioastia on suunniteltava noin 8 MPa:n paineelle. Tällainen korkea paine edellyttää paksua reaktorin kuorta, joka on kallis valmistaa ja joka on altis korroosiolle. Yksinkertaisen raken- 2 109021 teen ansiosta kaasunostereaktoreita käytetään enenevässä määrin kemiallisessa prosessiteollisuudessa, metallurgisissa prosesseissa ja jäteveden biologisessa käsittelyssä.Gas jet reactors, which generally comprise one ascending and one ascending: Y portion, provided, for example, with bayonet heater elements within the reactor, are used to synthesize melamine from urea. Traditional structure conception ·. 30 is the reactor shell through which the reaction mixture flows as it is heated by projecting heating elements such as electric heaters or tubes circulating, for example, molten '··· ’salt. In such a configuration, the entire reaction vessel must be designed for a pressure of about 8 MPa. Such high pressure requires a thick reactor shell which is expensive to fabricate and susceptible to corrosion. Thanks to its simple construction, 109021 gas gas reactors are increasingly used in the chemical process industry, metallurgical processes and biological treatment of waste water.
Tavanomaiselle reaktorille vaihtoehtoinen ratkaisu korkean paineen melamiini-5 prosessissa on reaktion suorittaminen kaasunostereaktorissa, joka käsittää sisällä olevan moniputkisen konstruktion reagoivien aineiden kuljetusta varten, ja lämmi-tysaineet, jotka virtaavat kuoren sivulla. Tässä reaktorityypissä vain nousuputket ja reaktorin päät ovat korkean paineen alaisia, mikä alentaa astian hintaa. Ongelmia, joita voi esiintyä moniputkisessa ilmanostereaktorissa, ovat virtausseisokin muodos-10 tuminen ja nesteiden epätasainen jakautuminen nousuputkissa.An alternative to the conventional reactor in the high-pressure melamine-5 process is to carry out the reaction in a gas-jet reactor, which comprises an internal multi-tube construction for the transport of reactants and heaters flowing on the side of the shell. In this type of reactor, only the risers and reactor ends are under high pressure, which lowers the cost of the vessel. Problems that may occur in a multi-tube air aero reactor include flow shutdown formation and uneven fluid distribution in the riser tubes.
Moniputkiset ilmanostereaktorit ovat erityisen sopivia prosesseihin, joissa vaaditaan korkeita lämmönsiirtonopeuksia. Tällaiset prosessit ovat joko hyvin eksotermisia kuten aerobinen fermentaatio tai endotermisiä kuten virtsa-aineen tai melamiinin synteesi. Moniputkisia ilmanostereaktoreita koskevia julkaisuja on kuitenkin hyvin vä-15 hän. Mitään julkaisuja kemian alalla olevista teollisuusmittakaavan sovelluksista ei löytynyt. Vain moniputkisen pilot-mittakaavaisen ilmanostereaktorin, jossa oli kolminkertaiset nousu- ja laskuputket, hydrodynamiikkaa ovat tutkineet Majeed, J. G. ym., Gas Separation and Purification, 9 (1995) 2 s. 101—109, ja hapen siirtymistä ilmasta tislattuun veteen moniputkisessa laboratoriomittakaavan ilma-. 20 nostereaktorissa ovat tutkineet Bekassy-Molnar, E. ym., Chem. Eng. J., 68 (1997) :·γ: s. 29—33.Multi-tube air aero reactors are particularly suited for processes requiring high heat transfer rates. Such processes are either highly exothermic, such as aerobic fermentation, or endothermic, such as urea or melamine synthesis. However, there are very few publications on multi-tube air aero reactors. No publications were found on industrial scale applications in the chemical field. Only the hydrodynamics of a multi-tube pilot-scale air steroid reactor with triple risers and descents has been studied by Majeed, JG et al., Gas Separation and Purification, 9 (1995) 2 pp. 101-109, and oxygen transfer from distilled water to a multi-scale laboratory . In 20 lift reactors, Bekassy-Molnar, E. et al., Chem. Eng. J., 68 (1997): γ: pp. 29-33.
: Madison ym. kuvaavat US-patenttijulkaisussa 2 927 923 jatkuvatoimisen putki- ; ; rakenteisen korkean nopeuden reaktorin melamiinia muodostavan aineen, kuten virt-.···. sa-aineen, muuntamiseksi melamiiniksi korkeassa paineessa ammoniakin läsnä ol-. < ’ ’. 25 lessa. Patentti saa aikaan vaakasuoran laatikon kaltaisen reaktorin, joka sisältää pitkän moninkertaisesti U-muotoisen sisähalkaisij altaan pienen putkijohdon, jossa re-aktioseos kiertää ja muuntuminen melamiiniksi tapahtuu. Tämäntyyppisen reaktorin ’ / kanssa ammoniakkiylimäärän tarve vähenee, tukkeutumis- ja korroosiotaipumukse. vähenevät ja lämmön siirtyminen on tyydyttävää.: U.S. Pat. No. 2,927,923 to Madison et al. Describes a continuous tube; ; structural high-speed reactor melamine-forming agent such as a stream ···. to convert melamine to melamine under high pressure in the presence of ammonia. <''. 25 widows. The patent provides a horizontal box-like reactor containing a long, multiple, U-shaped inner diameter small tubing in which the reaction mixture is circulated and converted to melamine. With this type of reactor, the need for excess ammonia is reduced, with a tendency for clogging and corrosion. decrease and heat transfer is satisfactory.
:.; 30 Melamiinireaktoreita, joissa lämmitysaine kiertää putkityyppisessä rakenteessa reak-’ ·: · * torikuoren sisällä, koskevia julkaisuja on useita.:.; There are several publications on melamine reactors in which the heating medium circulates inside a reactor shell in a tubular structure.
,···. Eurotecnican patentti WO 99/00374 kuvaa melamiinin korkeapainevalmistus-prosessin, joka hyödyntää normaalityyppistä tankkireaktoria, jossa vähintään yksi tulppavirtaustyyppinen putkirakenteinen reaktori on yhdistetty myötävirtaan nor- i 3 109021 maalireaktorin suhteen. Nestemäistä melamiinia syötetään jatkuvasti yhdessä tuoreen NH3:n kanssa tähän putkirakenteiseen reaktoriin, jossa olennaisesti koko tilavuus on nestefaasin vallassa ilman minkäänlaista reaktiotuotteen sekoittumista reagoivien aineiden tai välituotteiden kanssa. Tämä reaktori pidetään 360—450 °C:s:>y o 5 ja arvon 7 10 kPa ylittävässä paineessa. Tässä ratkaisussa putkirakenteista reaktoria ei käytetä varsinaiseen virtsa-aineesta melamiiniksi johtavaan reaktioon vaan pikemminkin muuntumisen tehostamiseen., ···. Eurotecnica's patent WO 99/00374 describes a high pressure melamine production process utilizing a normal type tank reactor in which at least one plug flow type tubular reactor is connected downstream with respect to a nor 3 109021 paint reactor. Liquid melamine is fed continuously with fresh NH3 to this tubular reactor, where substantially all of the volume is in the liquid phase without any mixing of the reaction product with the reactants or intermediates. This reactor is maintained at a pressure in the range of 360 ° C to 450 ° C:> 5 ° C and above 7 kPa. In this solution, the tubular reactor is not used for the actual urea-to-melamine reaction, but rather to enhance conversion.
Perinteinen melamiinireaktori on vaikea käyttää, mitä tulee käynnistämiseen ja sulkemiseen. Korkean paineen vaatimus lisää materiaalien korroosion, tukkeutumisen 10 ja vuotojen riskiä, johtaen tuottavuuden häviöihin, tuotteen laadun huononemiseen ja yleisiin turvallisuusnäkökohtiin. Paksut astian seinät, jotka nostavat investointiku-luja, ovat tarpeen.The traditional melamine reactor is difficult to operate when it comes to start-up and shut-down. The requirement for high pressure increases the risk of corrosion, clogging, and leakage of materials, leading to loss of productivity, degradation of product quality, and general safety considerations. Thick vessel walls that increase investment costs are needed.
Tavanomaiset melamiinireaktorit ovat myös vaikeita kasvattaa kaupallisen koon käyttöä varten tai pienentää jaettaessa olemassa oleva reaktori pienempää 15 kapasiteettia varten. Tämä mittakaavan suurentamis- tai pienentämisprosessi käsittää useiden parametrien manipuloinnin, mikä tuo mukanaan epävarmuutta ja niin muodoin mahdollisesti suurentaa virheitä. Tyypillisiä vaikeita tekijöitä ovat reaktorivyöhykkeen poikkipinta-alan eroavaisuudet, alemmin tai eri tavalla lämmitetty reaktorin pinta poikkipinta-alaa kohden, jotka vaikuttavat reaktorissa . 20 vallitseviin virtausominaisuuksiin.Conventional melamine reactors are also difficult to grow for commercial size use or to shrink an existing reactor for a smaller capacity. This process of scaling up or down involves manipulation of a number of parameters, which entails uncertainty and thus potentially increases errors. Typical difficult factors are the differences in cross sectional area of the reactor zone, the lower or differently heated reactor surface per cross sectional area that affect the reactor. 20 current flow characteristics.
Erityisesti käynnistyksen tai sulkemisen yhteydessä on lämmön siirtyminen reak-: tioseokseen tärkeä kysymys. Virtsa-aineen muuntumisreaktio melamiiniksi ei ole ·:··: täydellinen ennen kuin 400 °C:n lämpötila saavutetaan. Alemmissa lämpötiloissa pyrkii muodostumaan syövyttäviä sivutuotteita. Käyttölämpötila tulisi sen vuoksi » · · . · ·. 25 saavuttaa mahdollisimman nopeasti sivutuotteiden muodostumisen minimoimiseksi.Particularly during start-up or shut-down, heat transfer to the reaction mixture is an important issue. The urea conversion reaction to melamine is not ·: ··: complete before reaching 400 ° C. At lower temperatures, corrosive by-products tend to form. The operating temperature should therefore be »· ·. · ·. 25 as quickly as possible to minimize the formation of by-products.
Esimerkiksi käytettäessä lämmitystankoja ei täyttä lämmitystehokkuutta voida käyt-. tää ennen kuin tangot ovat kokonaan reaktioseoksen alleen peittämät. Muutoin tan- ... got todennäköisesti menevät kieroon tai jopa rikkoutuvat, kun nestepinnan yläpuoli- ·;·' nen lämpötila tulee liian korkeaksi. Paikalliset lämpötilaerot voivat myös aiheuttaa :Y: 30 sivutuotteiden muodostumista. Odottamattomat viat voivat johtaa osan lämmi-; ” ‘: tyselementeistä irtoamiseen, mikä synnyttää kylmempiä kohtia reaktorin sisään ja Λ johtaa viskoosin melamiinipitoisen aineen kertymiseen niiden läheisyyteen.For example, when heating bars are used, full heating efficiency cannot be used. before the rods are completely covered by the reaction mixture. Otherwise, the tanks are likely to become warped or even broken when the temperature above the liquid surface becomes too high. Local temperature differences may also cause: Y: 30 formation of by-products. Unexpected failures can lead to some of the warm up; '': Detachment from the fuel elements, which causes colder spots inside the reactor and Λ leads to the accumulation of a viscous melamine-containing substance in their vicinity.
Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on voittaa jotkin näistä edellä kuvatuista heikkouksista ja haitoista seuraavassa keksinnön yksityiskohtaisessa kuvauksessa.It is an object of the present invention to overcome some of the weaknesses and disadvantages described above in the following detailed description of the invention.
s 4 109021s 4 109021
Sen mukaisesti esillä olevan keksinnön yhden aspektin mukaan saadaan aikaan mo-niputkinen kaasunostereaktori melamiinin tuottamiseksi virtsa-aineesta korkeassa paineessa, mainitun reaktorin käsittäessä yhdessä olennaisesti sylinterinmuotoisessa kappaleessa: 5 reaktorin alaosassa olevan ensimmäisen vyöhykkeen, joka käsittää virtsa-aineen syöttöaukon sulalle virtsa-aineelle ja ammoniakin syöttöaukon kaasumaiselle am? moniakille; reaktorin keskiosassa olevan, ensimmäiseen vyöhykkeeseen kytketyn toisen vyöhykkeen, joka käsittää vähintään viisi nousuputkea, joissa alempitiheyksinen syötit) töseos virtaa ylöspäin ja jossa melamiinisynteesin reaktio tapahtuu, tilan lämmitys-aineelle, lämmitysaineen syöttöaukon lämmitysaineen johtamiseksi mainittuun tilaan, ja vähintään yhden lämmitysaineen poistoputken lämmitysaineen poistamiseksi mainitusta tilasta; ja reaktorin yläosassa olevan, toiseen vyöhykkeeseen kytketyn kolmannen vyöhyk-15 keen, joka käsittää poistokaasujen poistoaukon kaasumaisten reaktiotuotteiden poistamiseksi ja tuotteen poistoaukon nestemäisen melamiinituotteen poistamiseksi, mainitun reaktorin käsittäessä lisäksi vähintään yhden laskuputken korkeampiti-heyksisen reaktioseoksen kierrättämiseksi kolmannelta vyöhykkeeltä ensimmäiselle vyöhykkeelle, mainitun korkeampitiheyksisen reaktioseoksen muodostaessa yhdessä 20 ensimmäiselle reaktiovyöhykkeelle syötetyn sulan virtsa-aineen ja kaasumaisen ammoniakin kanssa mainitun alempitiheyksisen syöttöseoksen, joka virtaa ylöspäin i nousuputkien läpi.Accordingly, according to one aspect of the present invention, there is provided a multi-tube gas steroid reactor for producing melamine from urea under high pressure, said reactor comprising one substantially cylindrical body: a first zone at the bottom of the reactor comprising a urine feed port and gaseous am? moniakille; a second zone in the central portion of the reactor connected to the first zone, comprising at least five risers, wherein the lower density feeds) flow upwardly and wherein the melamine synthesis reaction takes place, from ; and a third zone coupled to the second zone at the top of the reactor, comprising an exhaust gas outlet for removing gaseous reaction products and a product outlet for liquid melamine product, said reactor further comprising at least one downstream high-frequency reaction mixture 20 molten urea and gaseous ammonia fed to the first reaction zone, said lower density feed mixture flowing upwardly through the risers.
Mainittu vähintään yksi laskuputki voidaan sijoittaa toisen vyöhykkeen sisään tai ! sen ulkopuolelle. Laskuputkien lukumäärä on edullisesti 1—15, ja edullisemmin 25 1—4.Said at least one downpipe may be located within another zone or! outside of it. The number of downpipes is preferably 1-15, and more preferably 25 1-4.
: Ensimmäinen vyöhyke käsittää edullisesti lisäksi virtauksen jakajan lähtöaineiden tasaisen jakautumisen aikaansaamiseksi niiden saapuessa reaktiovyöhykkeelle.Preferably, the first zone further comprises a flow divider to provide a uniform distribution of the starting materials as they enter the reaction zone.
«II»» ’ _ (‘ Toinen vyöhyke voi sisältää vähintään kolme lämmitysaineen poistoputkea, jotka on - - ‘ sijoitettu toista vyöhykettä ympäröivän seinän eri korkeuksille, edullisesti yksi poh-: V: 30 j assa, yksi keskellä j a yksi ylhäällä.The "second zone" may include at least three heating fluid discharge pipes ... located at different heights of the wall surrounding the second zone, preferably one at: 30: 30, one in the middle and one at the top.
I II I
’; · * Töinen vyöhyke käsittää edullisesti yhden välilevyn, joka on sijoitettu mainittuun ti- ::laan lämmitysaineen ohjaamiseksi ja lämmön siirtymisen tehostamiseksi.'; The working zone preferably comprises a single baffle disposed in said space for controlling the heating medium and enhancing the heat transfer.
Nousuputkien läpimitta on edullisesti 10—100 mm, ja edullisemmin noin 20 mm.The diameter of the risers is preferably 10 to 100 mm, and more preferably about 20 mm.
5 1090215 109021
Edullisen suoritusmuodon mukaisesti on nousuputkien yhteenlaskettu poikkipinta-ala olennaisesti yhtä suuri kuin laskuputken poikkipinta-ala tai laskuputkien yhteenlaskettu poikkipinta-ala.According to a preferred embodiment, the total cross-sectional area of the risers is substantially equal to the cross-sectional area of the riser or the cross-section of the risers.
Nousuputkien lukumäärä on edullisesti 5—1000.The number of risers is preferably 5 to 1000.
5 Keksinnön toisessa aspektissa saadaan aikaan menetelmä erittäin puhtaan melamii-nin tuottamiseksi virtsa-aineesta korkeassa paineessa olennaisesti pystysuorassa sy-linterimäisessä moniputkirakenteisessa kaasunostereaktorissa, käsittäen seuraavat vaiheet: nestemäisen virtsa-aineen ja kaasumaisen ammoniakin syöttäminen reaktorin aia-10 osassa olevalle ensimmäiselle vyöhykkeelle; matalatiheyksisen syöttöseoksen syöttäminen ensimmäiseltä vyöhykkeeltä reaktorin keskiosassa olevalle toiselle vyöhykkeelle, joka käsittää vähintään viisi nousuput-kea, joiden läpi mainittu syöttöseos virtaa ylöspäin ja joissa melamiinisynteesin reaktio tapahtuu, mainittujen putkien ollessa ulkoisesti lämmitettyjä toiseen vyöhyk-15 keeseen j ohdettavan lämmitysaineen avulla; reaktioseoksen syöttäminen nousuputkista reaktorin yläosassa olevalle kolmannelle vyöhykkeelle, jossa poistokaasut erotetaan nestemäisestä reaktioseoksesta ja osa nestemäisestä reaktiotuotteesta poistetaan nestemäisenä melamiinituotteena, ja osan reaktiotuotteesta, jonka tiheys on suurempi kuin nousuputkissa olevan seoksen, . 20 kierrättäminen kolmannelta vyöhykkeeltä ensimmäiselle vyöhykkeelle, jossa korke-• · · “Y ampitiheyksinen reaktioseos yhdessä ensimmäiselle vyöhykkeelle syötetyn sulan * · · , ·:; ’ virtsa-aineen ja kaasumaisen ammoniakin kanssa muodostaa mainitun alempitiheyk- I « · :·· · sisen seoksen.In another aspect of the invention, there is provided a method of producing high purity melamine from urea under high pressure in a substantially vertical, cylindrical, multi-tube gas inert reactor, comprising the steps of: supplying liquid urea and gaseous ammonia to the reactor; feeding a low-density feed mixture from a first zone to a second zone in the center of the reactor comprising at least five riser tubes through which said feed mixture flows upward and wherein the melamine synthesis reaction occurs, said tubes being externally heated to the second zone; feeding the reaction mixture from risers to a third zone at the top of the reactor separating the exhaust gases from the liquid reaction mixture and removing some of the liquid reaction product as a liquid melamine product and a portion of the reaction product having a density greater than that of the riser mixture. 20 recycling from the third zone to the first zone with a high · · · “Y ampoule reaction mixture together with the melt fed to the first zone * · ·, · :; 'With urea and gaseous ammonia forms an inner mixture of said lower density.
I I · 4 · • · :' ’ ’. Tyypillisesti 60—98 %, edullisesti 85—95 % korkeampitiheyksistä reaktiotuotetta .1 “. 25 kierrätetään kolmannelta vyöhykkeeltä ensimmäiselle vyöhykkeelle.I I · 4 · • ·: '' '. Typically, 60-98%, preferably 85-95% of the higher density reaction product .1 ". 25 is recycled from the third zone to the first zone.
Keksinnön mukainen menetelmä voi lisäksi käsittää vaiheen, jossa erotetut poisto-’: ’': kaasut syötetään adsorptiolaitteeseen ammoniakin talteenottamiseksi ja/tai uudelleen ‘,,,: kierrättämiseksi.The process of the invention may further comprise the step of introducing the separated ':' ': gases into an adsorption device for the recovery and / or recycling of the ammonia.
'; · ‘ Keksinnön mukainen menetelmä voi myös käsittää lisävaiheen, jossa nestemäinen :... * 30 melamiini reaktorista johdetaan ammoniakin kanssa höyrystimeen, jossa nestemäi- # nen melamiini höyrystyy melamiinipitoiseksi kaasuseokseksi. Melamiinipitoinen .' “. kaasuseos voidaan johtaa jäähdyttimeen kaasumaisen melamiinin muuntamiseksi kiinteäksi erittäin puhtaaksi melamiiniksi.'; The process of the invention may also comprise the additional step of introducing liquid: ... * 30 melamine from the reactor with ammonia to a vaporizer where the liquid melamine is evaporated to form a melamine-containing gas mixture. Melamine-rich. ' ". the gas mixture may be introduced into a condenser to convert the gaseous melamine to a solid high purity melamine.
6 1090216 109021
On myös mahdollista johtaa nestemäinen melamiini reaktorista jäähdyttimeen nestemäisen melamiinin muuntamiseksi kiinteäksi erittäin puhtaaksi melamiiniksi.It is also possible to introduce liquid melamine from the reactor into a condenser to convert the liquid melamine to a solid high purity melamine.
Täten tämä keksintö esittää sylinterimäisen pystysuoran melamiinireaktorin, jossa on moniputkisen reaktiovyöhykkeen, siis mainitun toisen vyöhykkeen sisältävä as-5 tia. Reaktioseoksen kierrätys putkien sisällä reaktiovyöhykkeellä voidaan saada aikaan käyttäen kaasunosteperiaatetta lisäämällä höyryä reaktioseokseen putkien si-säänmenokohdassa reaktiovyöhykkeen alapuolella. Putkia kuumennetaan ulkoisesti lämmitysaineella, joka virtaa vapaasti reaktiovyöhykkeen residuaalialueella reaktio-astian sisällä. Tätä reaktoria käytetään puhtaan melamiinin tuottamiseen virtsa-10 aineesta korkeassa paineessa. Reaktori voidaan liittää yhteen muiden yksikkötoimin-tojen kanssa lisäpuhdistusta, poistokaasujen talteenottoa ja tuotteen jalostusta varten erittäin puhtaan melamiinin tuottamiseksi.Thus, the present invention provides a cylindrical vertical melamine reactor having an as-5 containing a multi-tube reaction zone, i.e., said second zone. Recirculation of the reaction mixture inside the tubes in the reaction zone can be accomplished using the gas lift principle by adding steam to the reaction mixture at the inlet of the tubes below the reaction zone. The tubes are heated externally with a heating medium that flows freely within the residual region of the reaction zone inside the reaction vessel. This reactor is used to produce pure melamine from urea under high pressure. The reactor may be combined with other unit operations for further purification, waste gas recovery and product refinement to produce high purity melamine.
Tämän keksinnön periaatteiden, reaktoriastian edullisten suoritusmuotojen yksityiskohtien ja sen käyttämisessä luontaisen menetelmän selvemmin määrittelemiseksi 15 keksintöä valaistaan oheisin piirroksin, joissaTo further clarify the principles of the present invention, details of preferred embodiments of the reactor vessel, and the natural method of using it, the present invention is illustrated in the accompanying drawings, in which:
Kuvio 1 on edullisen reaktioastian kaavakuva, joka näyttää eri vyöhykkeet ja niiden osat, jaFigure 1 is a schematic diagram of a preferred reaction vessel showing various zones and portions thereof; and
Kuvio 2 on poikkileikkauskuva reaktoriastian keskiosasta linjaa A—A pitkin, näyttäen putkien suunnittelun reaktiovyöhykkeen sisällä.Figure 2 is a cross-sectional view of the central portion of the reactor vessel along line A-A showing the design of the tubes within the reaction zone.
• · ( • : 20 Tämän keksinnön mukainen reaktori käsittää kuviossa 1 esitetyn pystysuoran sylin- : , terimäisen reaktioastian. Reaktioastia rakentuu tai voidaan jakaa kolmeksi vyöhyk- keeksi tai kammioksi. Toiminnassa ollessaan nämä vyöhykkeet tai kammiot ovat ... kiinni toisissaan yhden reaktorikappaleen muodostaen.The reactor of the present invention comprises a vertical cylindrical reactor vessel as shown in Fig. 1. The reactor vessel is constructed or can be divided into three zones or chambers. When in operation, these zones or chambers are ... closed together to form one reactor body.
* · * ,,,·* Ensimmäinen vyöhyke on virtsa-aineen syöttövyöhyke 1. Melamiinin lähtöaineena 25 käytettävä sula virtsa-aine johdetaan reaktoriin virtsa-aineen syöttöaukon 2 kautta, ·;·; joka sijaitsee olennaisesti astian pyöristetyssä pohjassa. Ammoniakkikaasua johde-."'. taan virtsa-aineen syöttövyöhykkeelle ammoniakinsyöttölaipan 3 kautta. Koska virt sa-aine on viskoosia nestettä ja tämä reaktori toimii useita reaktioputkia käsittävän • ’ · ‘ kaasunosteperiaatteen mukaisesti, on tarpeen sisällyttää virtauksen jakaja ureansyöt-30 tövyöhykkeeseen lähtöaineiden tasaisen jakautumisen varmistamiseksi niiden saa-puessa reaktiovyöhykkeelle. Virtauksen jakaja voi käsittää erilaisia keinoja virtsa-aineen ja ammoniakin virtauksen jakamiseksi tasaisesti sekä toimintaparametrien, kuten kaasun viipymän valinnan mukaan. Edullinen vaihtoehto on käyttää erillisiä virtsa-aineen ja ammoniakin syöttösuuttimia reaktioseoksen tasalaatuisuuden var- 7 109021 mistamiseksi ja nesteiden jakamiseksi tasaisesti reaktioastian virtsa-aineen syöttö-vyöhykkeen poikkipinta-alan yli.* · * ,,, · * The first zone is the urea feed zone 1. The molten urea used as the melamine feedstock 25 is introduced into the reactor via the urea feed port 2, ·; ·; located substantially on the rounded bottom of the container. Ammonia gas is conducted to the urea feed zone through the ammonia feed flange 3. Since the urine is a viscous liquid and this reactor operates in accordance with the principle of a multipurpose gas pump, it is necessary to include a flow divider in the feed urea and inlet belt. The flow divider may include various means for evenly distributing the flow of urea and ammonia and for selecting operating parameters such as gas delay. A preferred alternative is to use separate urea and ammonia feed nozzles to ensure uniformity of the reaction mixture and liquid. to distribute evenly across the cross sectional area of the urea feed zone of the reaction vessel.
Melamiinireaktorin toinen vyöhyke on reaktiovyöhyke 4. Se käsittää sarjan nousu-putkia 5, vähintään yhden laskuputken 6 ja lämmitysaineen sisäänmenon 7 ja vähin-5 tään yhden ulostulon 8.The second zone of the melamine reactor is the reaction zone 4. It comprises a series of riser pipes 5, at least one drain pipe 6 and a heating medium inlet 7 and at least one outlet 8.
Nousuputket 5 on jaettu tasaisesti reaktiovyöhykkeen poikkipinta-alan yli, kuten kuviossa 2 esitetään. Nousuputkien lukumäärä on 5—1000, edullisen määrän ollessa riippuvainen putkien läpimitasta ja reaktorin halutusta kapasiteetista. Nousuputkien läpimitta on riippuvainen laskuputk(i)en läpimitasta. Laskuputk(i)en ja nousuputkien 10 poikkipinta-alat kytkeytyvät toisiinsa siten, että on mahdollista käyttää reaktoria suljettuna jäijestelmänä. Yhteenlaskettujen poikkipinta-alojen on oltava lähellä toisiaan. Nousuputkien läpimitta voi olla 10 mm—100 mm, edullisesti noin 20 mm. Mitä pienemmäksi putkien läpimitat tulevat, sitä helpompaa on lämmönvaihto reak-tioseokseen ja sitä pienempiä ovat paikalliset lämpötilan vaihtelut. Melamiinin saan-15 to voidaan siten optimoida ja laitteen tukkeutuminen minimoida.The risers 5 are evenly distributed over the cross-sectional area of the reaction zone, as shown in Figure 2. The number of risers is from 5 to 1000, with the preferred number being dependent on the diameter of the tubes and the desired reactor capacity. The diameter of the risers is dependent on the diameter of the risers. The cross-sections of the downpipes (s) and risers 10 are interconnected so that it is possible to operate the reactor as a closed rigid system. The cross-sectional areas shall be close together. The risers may have a diameter of 10 mm to 100 mm, preferably about 20 mm. The smaller the tube diameters, the easier the heat exchange to the reaction mixture and the smaller the local temperature variations. The melamine yield can thus be optimized and device clogging minimized.
Laskuputki 6 sijaitsee joko reaktiovyöhykkeen sisällä tai reaktioastian seinän ulkopuolella (ei esitetä piirroksissa). Mikäli se on sisäinen, on helpompi käyttää useita laskuputkia ja kierto on parempi siten melamiinituotteen laatua kohottaen. Tämän-tyyppinen suunnitelma on kompaktimpi, mikä vähentää vuotojen mahdollisuutta.The downpipe 6 is located either inside the reaction zone or outside the wall of the reaction vessel (not shown in the drawings). If it is internal, it is easier to use multiple downpipes and thus better circulation, thereby improving the quality of the melamine product. This type of plan is more compact, which reduces the risk of leakage.
: ·: ·* 20 Toisaalta ulkoinen laskuputki on helpompi korvata ja reaktorin rakenne on mekaani- \;, ·* sesti yksinkertaisempi, esimerkiksi reaktorin läpimitta voi olla pienempi, mikä on ·,: ; kustannusetu. Laskuputki sijaitsee edullisesti reaktiovyöhykkeen sisällä. Laskuput- •: ‘ · i kien lukumäärä voi olla 1—15, edullisesti 1—4, ja etenkin yksi.: ·: · * 20 On the other hand, the external drain is easier to replace and the reactor structure is mechanically simpler, for example, the reactor diameter may be smaller, which is ·,:; The cost advantage. The downer is preferably located within the reaction zone. The number of downpipes may be from 1 to 15, preferably from 1 to 4, and especially one.
»« ·»« ·
» I»I
Lämmitysaine johdetaan reaktiovyöhykkeellä olevaan suljettuun tilaan 14 reak-‘ · * * ’ 25 tiovyöhykkeen pohjassa olevan lämmitysaineen syöttöaukon 7 läpi. Jatkuvassa käytössä ylempää lämmitysaineen poistoputkea 8 käytetään kierrätykseen. Käynnis-’:: tämisen ja sulkemisen aikana lämmitysaineen keskimmäistä poistoputkea 9 ja läm- ,,/ mitysaineen alempaa poistoputkea 10 käytetään pitämään lämmitysaineen pinta ha· , y, lutulla tasolla kunnollisen melamiiniksi muuntumisen varmistamiseksi ja toiminnan , · ·, 30 jatkamiseksi mahdollisimman kauan. Lämmitysaineen poistoaukkojen määrä ja nii- ‘ ‘ den paikat voivat vaihdella tarpeen mukaan.The heating medium is led to a closed space 14 in the reaction zone through the heating medium inlet 7 at the bottom of the reaction zone. In continuous operation, the upper heater outlet pipe 8 is used for recycling. During start-up and shut-off, the central heater outlet 9 and lower heater / outlet 10 are used to maintain the heater surface at a readable level to ensure proper conversion to melamine and to continue operation for as long as possible. The number of heater outlet openings and their locations may vary as needed.
. ’ ‘ ’. Melamiinireaktorin kolmas vyöhyke on laskeutumisvyöhyke 11. Se käsittää poisto-kaasujen poistoaukon 12 laskeutumisvyöhykkeen pyöristetyssä yläosassa ja tuotteen poistoaukon 13 laskeutumisvyöhykkeen sivulla.. '' '. The third zone of the melamine reactor is the settling zone 11. It comprises the exhaust gas outlet 12 at the rounded top of the landing zone and the product outlet 13 at the side of the landing zone.
8 1090218 109021
Reaktoria käynnistettäessä tai samoin reaktoria suljettaessa voidaan muuntu-misreaktio käynnistää vaikka reaktori ei ole täysin lastattu reaktioseoksella täyttämällä reaktiovyöhyke asteittain lämmitysameella ja kierrättämällä sitä alemman lämmitysainepoistoputken läpi. Näin lämmönsiirto reaktioseokseen tapahtuu tehok-5 kaasti, lisälämmitysaika ei ole tarpeen ja syövyttävien sivutuotteiden syntymistä aiheuttava ylikuumentuminen voidaan välttää. Tämä kohottaa tuotantokapasiteettia ja mahdollistaa sulkemistilanteessa tuotannon pitkittämisen hyvin myöhäiseen vaiheeseen. Lisäksi melamiinituotteen laatu kohoaa.Upon reactor start-up or similarly shut-down of the reactor, the conversion reaction can be started even though the reactor is not fully loaded with the reaction mixture by gradually filling the reaction zone with heating pad and circulating it through the lower heating medium outlet. Thus, the heat transfer to the reaction mixture is effected efficiently, no additional heating time is required and overheating causing the formation of corrosive by-products can be avoided. This increases production capacity and allows for a very late extension of production in the event of closure. In addition, the quality of the melamine product increases.
Keksinnön mukaista reaktoria käytetään jatkuvatoimisesti. Reaktori on suljettava 10 huoltoa varten vain noin kerran vuodessa. Häiriötilanteessa on satunnaisesti tarpeen poistaa käytöstä yksi tai osa nousuputkista tai laskuputkista. Tämän keksinnön mukaista reaktoria käytettäessä ei nousuputkien osittainen poisto aiheuta mitään lisä-häiriöitä reaktioseoksen lämmityksessä, kuten on laita tavanomaisessa reaktorissa, jos yksi lämmitystanko on poistettu. Tämä saattaisi synnyttää kylmän pisteen, johta-15 en mahdollisesti hyvin viskoosin melamiini/virtsa-ainesulatteen kertymiseen ja sivutuotteiden muodostumiseen.The reactor according to the invention is operated continuously. The reactor needs to be shut down for about 10 servicing only about once a year. In the event of a malfunction, it is occasionally necessary to disable one or more of the risers or downpipes. When using the reactor of this invention, partial removal of risers does not cause any additional interference in heating of the reaction mixture, as is the case in a conventional reactor if one of the heating rods is removed. This could give rise to a cold spot, possibly leading to the formation of a very viscous melamine / urea melt and formation of by-products.
Reaktorin poistokaasun poistoputki voidaan liittää absorptiolaitteeseen poisto-kaasuissa olevien pienten melamiinimäärien talteen ottamiseksi. Esimerkiksi suoran kontaktin vastavirtajärjestelmässä virtsa-ainetta voidaan käyttää adsorboivana ainoe-,·. 20 na. Poistokaasujen jäähdyttämisessä talteen otettua lämpöä voidaan käyttää reakto-" V riin johdettavan ammoniakin kuumentamiseen. Talteen otettu ammoniakki ja hiilidi-oksidi voidaan esimerkiksi kierrättää uudelleen virtsa-ainetehtaaseen.The reactor exhaust gas outlet can be connected to an absorber to recover small amounts of melamine in the exhaust gases. For example, in a direct-contact countercurrent system, urea can be used as an adsorbent monohydrate. 20 na. The heat recovered to cool the exhaust gases can be used to heat the ammonia introduced into the reaction. For example, the recovered ammonia and carbon dioxide can be recycled to the urea plant.
•: · ·: Melamiinituote reaktorin tuotteen poistoputkesta johdetaan edullisesti höyrystimeen, jossa sulate voidaan höyrystää ammoniakkikaasun määrää kohottamalla, painetta .···. 25 alentamalla tai lämpötilaa kohottamalla. Sen jälkeen melamiinikaasuseos jäähdytetään kiteyttimessä. Melamiinisulatetuote voidaan vaihtoehtoisesti johtaa kiteyt-_ < . timeen ja jäähdyttää lopulliseksi tuotteeksi.•: · ·: The melamine product from the reactor product outlet is preferably fed to a vaporizer where the melt can be evaporated by increasing the amount of ammonia gas. 25 by lowering or raising the temperature. The melamine gas mixture is then cooled in a crystallizer. Alternatively, the melamine melt product may be derived from crystals. timeen and cool to the final product.
Käyttämällä edellä kuvattua reaktoria yhdessä poistokaasujen erottimen, höyrys-. ·. ·. timen, so. haihduttimen, ja kiteyttimen kanssa, on mahdollista saada erittäin puhdas- , · · ·, 30 ta melamiinia, edullisesti vähintään 99,9 %.By using the reactor described above in combination with an exhaust gas separator, a vapor separator. ·. ·. timen, i.e.. with the evaporator, and the crystallizer, it is possible to obtain high purity melamine, preferably at least 99.9%.
Edellä kuvatun reaktorin etuna on tehokas lämmön siirtyminen reaktioseokseen : . lämmitysaineesta ja tasainen lämpötilaprofiili läpi reaktioseoksen. Kuori- tai seinä - • · · materiaalien paksuutta tätä korkeapaineprosessia varten voidaan vähentää tavanomaisiin reaktorimuotoihin verrattuna, mikä on olennainen taloudellinen etu. Mela- 9 109021 miinin muuntuminen tehostuu ja siten sen laatu kohoaa ja reaktorin sisuksen korroosio vähenee, etenkin käynnistyksen, sulkemisen tai toimintahäiriön aikana.The reactor described above has the advantage of efficient heat transfer to the reaction mixture:. of the heating agent and a uniform temperature profile through the reaction mixture. The shell or wall - • · · material thickness for this high pressure process can be reduced compared to conventional reactor designs, which is a significant economic advantage. The conversion of the mela 9 109021 mine is enhanced and thus its quality is increased and corrosion of the reactor core is reduced, especially during start-up, shut-down or malfunction.
Tämäntyyppinen reaktori on monipuolisempi kapasiteetin mittakaavan suurentamista! pienentämismielessä, koska tärkeiden osien, kuten nousuputkien geometriset 5 muutokset eivät ole tarpeen, vaan ne voidaan paremminkin korvata muuttamalla putkien lukumäärää.This type of reactor is more versatile than increasing capacity scale! in the sense of reduction, since geometric changes in important parts such as risers are not necessary, but can be better replaced by changing the number of tubes.
Seuraavassa esitetään edullinen menetelmäkuvaus ja eräitä edullisia toiminta-olosuhteita.The following is a preferred method description and some preferred operating conditions.
Virtsa-ainesulatetta johdetaan jatkuvatoimisesti reaktorin virtsa-aineen syöttövyö-10 hykkeelle virtsa-aineen syöttöventtiilin kautta virtausnopeudella 10000—15000 kg/h, edullisesti 13800 kg/h 200—230 °C:n lämpötilassa. Samanaikaisesti johdetaan kaasumaista ammoniakkia ammoniakinsyöttöventtiilin kautta ammoniakinsyöttö-vyöhykkeelle virtausnopeudella 2000—3000 kg/h, edullisesti 2700 kg/h 350—500 °C:n lämpötilassa. Ammoniakkikaasu sekoitetaan virtsa-ainesulatteen 15 kanssa jakolaitteessa ja tämä reaktioseos johdetaan reaktiovyöhykkeellä oleviin nou-suputkiin. Tämä alempitiheyksinen reaktioseos virtaa ylöspäin nousuputkien sisällä ja muuntuminen melamiiniksi tapahtuu. Lämmitysainetta, kuten sulaa suolaa kierrätetään nousuputkien ympärillä lämmitysaineen syöttö-ja poistolaippojen kautta ja se kuumennetaan ulkoisesti haluttuun lämpötilaan, joka on 350—500 °C. Nousuputki-::: : 20 en pienen läpimitan johdosta voidaan virtaavan reaktioseoksen lämpötila-alue pitää 30 °C:n sisällä. Tässä rakenteessa putkien seinien paksuus ja kuoren seinän paksuus : :': voi olla huomattavasti pienempi kuin rakenteessa, jossa reaktioseos on kosketuksissa ·:··: kuoren seinien kanssa. Kun tämä alempitiheyksinen reaktioseos on purkautunut nousuputkista laskeutumisvyöhykkeelle, kaasumaiset komponentit reaktioseoksesta, .f * ·. 25 kuten ammoniakki, hiilidioksidi ja jonkin verran kaasumaista melamiinia, erottuvat ja ne ohjataan poistokaasujen poistoputkeen. Reaktioseoksen tiheys kasvaa ja tämä . korkeampitiheyksinen reaktioseos johdetaan laskuputkeen edelleen kierrätettäväksi.The urea melt is continuously fed to the reactor urea feed belt 10 through a urine feed valve at a flow rate of 10,000 to 15,000 kg / h, preferably 13,800 kg / h at 200-230 ° C. At the same time, gaseous ammonia is passed through an ammonia feed valve to the ammonia feed zone at a flow rate of 2000-3000 kg / h, preferably 2700 kg / h at 350-500 ° C. The ammonia gas is mixed with the urea melt 15 in the dispenser and this reaction mixture is introduced into the soot tubes in the reaction zone. This lower density reaction mixture flows upward inside the risers and the conversion to melamine occurs. A heating medium, such as molten salt, is circulated around the risers through the heating medium inlet and outlet flanges and externally heated to the desired temperature of 350-500 ° C. Due to the small diameter of the riser - :::: the temperature range of the flowing reaction mixture can be kept within 30 ° C. In this structure, the pipe wall thickness and the shell wall thickness:: ': may be significantly less than that of the structure where the reaction mixture is in contact with the ·: ··: shell walls. When this lower density reaction mixture is discharged from the risers to the landing zone, the gaseous components of the reaction mixture, .f * ·. 25 such as ammonia, carbon dioxide and some gaseous melamine are separated and fed into the exhaust gas outlet. The density of the reaction mixture increases and this. the higher density reaction mixture is led into a downer for further recycling.
... * Osa tuotteesta johdetaan tuotteen poistoputkeen jatkojalostusta varten. Melamiinista •; * ‘ 85—95 % kierrätetään takaisin laskuputken kautta. Tyypillinen tuotantomäärä on 90 : Y: 30 t päivässä.... * A portion of the product is led to a product discharge tube for further processing. Melamine •; * '85-95% is recycled through the drain. Typical production is 90: Y: 30 t / day.
• % ·•% ·
Claims (16)
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI20001565A FI109021B (en) | 2000-06-30 | 2000-06-30 | Reactor and process for the production of melamine |
EP01951753A EP1296963A1 (en) | 2000-06-30 | 2001-06-29 | Reactor and method for producing melamine |
PCT/FI2001/000625 WO2002002535A1 (en) | 2000-06-30 | 2001-06-29 | Reactor and method for producing melamine |
PL36050401A PL360504A1 (en) | 2000-06-30 | 2001-06-29 | Reactor and method for producing melamine |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FI20001565 | 2000-06-30 | ||
FI20001565A FI109021B (en) | 2000-06-30 | 2000-06-30 | Reactor and process for the production of melamine |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FI20001565A0 FI20001565A0 (en) | 2000-06-30 |
FI20001565A FI20001565A (en) | 2001-12-31 |
FI109021B true FI109021B (en) | 2002-05-15 |
Family
ID=8558691
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FI20001565A FI109021B (en) | 2000-06-30 | 2000-06-30 | Reactor and process for the production of melamine |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP1296963A1 (en) |
FI (1) | FI109021B (en) |
PL (1) | PL360504A1 (en) |
WO (1) | WO2002002535A1 (en) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004085413A1 (en) * | 2003-03-24 | 2004-10-07 | Guorui Zhang | Method and procedure for producing melamine by high-pressure process |
EP2399669A1 (en) | 2010-06-24 | 2011-12-28 | Borealis Agrolinz Melamine GmbH | Horizontal high-pressure melamine reactor |
EP3569305A1 (en) * | 2018-05-16 | 2019-11-20 | Yara International ASA | High pressure strippers for use in urea plants |
EP4245754A1 (en) * | 2022-03-15 | 2023-09-20 | Casale Sa | Process for the synthesis of melamine |
CN115518607A (en) * | 2022-10-26 | 2022-12-27 | 天津大学 | An air-lift tubular loop reactor |
CN118892788A (en) * | 2023-05-03 | 2024-11-05 | 普罗曼有限公司 | Plant and related method for producing melamine with zero environmental impact |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2927923A (en) * | 1960-03-08 | Ammonia | ||
IT1270577B (en) * | 1993-02-22 | 1997-05-06 | Wladimiro Bizzotto | HIGH PRESSURE MELAMINE REACTOR |
IT1292427B1 (en) * | 1997-06-27 | 1999-02-08 | Eurotecnica Contractors And En | PROCESS AND EQUIPMENT FOR THE PRODUCTION OF MELAMINE |
-
2000
- 2000-06-30 FI FI20001565A patent/FI109021B/en active
-
2001
- 2001-06-29 EP EP01951753A patent/EP1296963A1/en not_active Withdrawn
- 2001-06-29 PL PL36050401A patent/PL360504A1/en not_active Application Discontinuation
- 2001-06-29 WO PCT/FI2001/000625 patent/WO2002002535A1/en not_active Application Discontinuation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
PL360504A1 (en) | 2004-09-06 |
WO2002002535A1 (en) | 2002-01-10 |
FI20001565A (en) | 2001-12-31 |
FI20001565A0 (en) | 2000-06-30 |
EP1296963A1 (en) | 2003-04-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101693175B1 (en) | Multi-passage thermal sheeting and heat exchanger equipped therewith | |
RU2481887C2 (en) | Reactor for high-pressure reactions, method of its starting and method of treatment | |
US8021624B2 (en) | Reactor, and method for the production of hydrogen sulfide | |
US8414840B2 (en) | Vertical isothermal shell-and-tube reactor | |
JP2011520840A (en) | How to produce high quality melamine from urea | |
JPS627435A (en) | Catalytic conversion of gas or liquid in multitubular type reactor | |
US11186542B2 (en) | Combined apparatus for the synthesis of urea | |
CN101166714B (en) | Apparatus for urea synthesis | |
FI109021B (en) | Reactor and process for the production of melamine | |
US4296088A (en) | Heat exchange techniques for the catalytic oxidation of gaseous sulfur compounds to sulfur trioxide | |
UA80203C2 (en) | Chemical reactor, method for conducting catalytic chemical reactions | |
RU2150995C1 (en) | Process and reactor for heterogeneous exothermic synthesis of formaldehyde | |
US9024020B2 (en) | Horizontal high-pressure melamine reactor | |
US7871594B2 (en) | Reactor and method for production of hydrogen sulphide | |
RU2552623C2 (en) | Heat exchanger for cooling of hot gases, and heat exchange system | |
US9938247B2 (en) | Combined reactor for high-pressure synthesis of melamine | |
US4138468A (en) | Method and apparatus for producing or recovering alkanolamine from a mixture containing oxazolidone | |
JP2008155178A (en) | Reaction temperature control method and reaction apparatus | |
KR100986751B1 (en) | Multistage separation type cooling system for elimination of heat of reaction at fischer-tropsch slurry bubble column reactor | |
US20060182673A1 (en) | Apparatus for heterogeneous catalysed reactions | |
CN101053815B (en) | Hot reflux tower for producing carbon-13 | |
RU2380149C2 (en) | Method of regulating temperature of exorthermic catalytic reactions | |
CN218654381U (en) | 2,4-difluoronitrobenzene hydrogenation device | |
CN113121303B (en) | Chloroethylene production process and special device thereof | |
WO2011100830A1 (en) | Multi-stage reaction system |