ITMI20071363A1 - Processo migliorato per il trattamento del retentato in un impianto per la produzione di melammina - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un processo per incrementare l'efficienza dell'impianto di produzione della melammina con aumento globale di resa.

La presente invenzione si inserisce nel settore tecnico della produzione di melammina a partire da urea.

In particolare, la presente invenzione si propone di migliorare l'operazione di demolizione delle OAT (acronimo che indica le OssiAmminoTriazine: cioè l'insieme dell 'ammelide e dell'ammelina) rispetto all'attuale stato dell'arte, ottenendo contemporaneamente oltre ad una diminuzione dei costi di demolizione anche un aumento di resa dell'intero processo di produzione della melammina.

Come ben noto, tutti i processi di sintesi della melammina da urea operano a temperature superiori a 360°C e si dividono in due categorie:

- i processi ad alta pressione, in fase liquida, nei quali la pressione di reazione viene mantenuta al di sopra di 70 bar e le reazioni che portano alla formazione della melammina avvengono in assenza di catalizzatori;

- i processi a bassa pressione, in fase gassosa, nei quali la pressione di reazione è inferiore a 10 bar e le reazioni che portano alla formazione della melammina avvengono in presenza di un catalizzatore solido .

Per entrambe le categorie di processi, la reazione che, partendo da urea, porta alla formazione di melammina è rappresentata, nella sua globalità, dalla seguente equazione stechiometrica (1):

(1)

La reazione è endotermica, quasi totalmente spostata verso destra (reazione praticamente irreversibile) ed è caratterizzata dalla formazione di una elevata quantità di sottoprodotti gassosi.

La corrente contenente i prodotti di reazione uscente dal reattore contiene, oltre ad urea non completamente convertita, anche una certa quantità di sottoprodotti costituiti da intermedi di reazione non completamente trasformati in melammina e da composti provenienti da reazioni successive coinvolgenti la melammina stessa.

Esempi tipici delle due specie di sottoprodotti sono rispettivamente l'ammelina e l'ammelide (indicate globalmente con il termine OAT, acronimo di OssiAmminoTriazine) e i policondensati (principalmente melam e melem) , risultanti dalla condensazione, con deammoniazione, di due o più molecole di melammina.

Questi sottoprodotti accompagnano la melammina uscente dal reattore di sintesi e ne costituiscono le principali impurezze. Essi vengono separati dalla melammina tramite specifici trattamenti di purificazione che caratterizzano i diversi processi di produzione.

Nella maggior parte dei processi attualmente utilizzati la corrente uscente dal reattore di sintesi viene posta in contatto con una soluzione acquosa nella quale la melammina viene disciolta e dalla quale la melammina pura viene successivamente separata per cristallizzazione. La soluzione acquosa risultante dopo la separazione della melammina pura, le cosiddette acque madri, contiene però disciolta ancora una quantità di melammina residua non trascurabile (normalmente da 5 a 10 g per litro).

Pertanto per realizzare un processo di produzione caratterizzato da un'elevata resa in melammina è necessario che dette acque madri vengano riciclate in tutto o in parte in un punto opportuno a monte del cristallizzatore.

Il riciclo delle acque madri di cristallizzazione è però condizionato dalla presenza dei sottoprodotti precedentemente citati. Infatti tali sottoprodotti, tipicamente le OAT ed i policondensati, essendo anch'essi disciolti nelle acque madri, possono potenzialmente inquinare il prodotto finale.

Tra questi sottoprodotti, quelli provenienti dalle successive reazioni coinvolgenti la melammina (tipicamente i policondensati) vengono normalmente eliminati nei processi di purificazione delle acque contenenti la melammina in soluzione e trasformati per la maggior parte nuovamente in melammina con un aumento della resa complessiva del processo di sintesi, e in parte in OAT in proporzioni dipendenti dallo specifico ciclo di purificazione adottato.

Viceversa i sottoprodotti costituiti dagli intermedi di reazione (tipicamente le OAT), non potendo essere trasformati in melammina nel mezzo acquoso di trattamento, debbono essere continuamente estratti dal ciclo acquoso di purificazione per impedirne l'accumulo che porterebbe, infine, al raggiungimento della soglia di saturazione. Occorre impedire tale evenienza perché, se nella soluzione acquosa circolante la concentrazione di OAT raggiungesse il valore di saturazione, le OAT precipiterebbero insieme con la melammina nel cristallizzatore con conseguente inquinamento del prodotto finale.

L'estrazione delle OAT dal ciclo acquoso di purificazione costituisce una delle maggiori cause di perdita di resa per i processi di sintesi di melammina a partire da urea.

Come osservato in precedenza, nei processi di produzione della melammina, le acque madri di cristallizzazione contengono mediamente un residuo di melammina che varia da 5 a 10 g per litro, mentre le OAT sono mediamente presenti in quantità che variano da 3 a 4 g per litro.

Ne consegue che se le OAT venissero eliminate attraverso un semplice spurgo delle acque madri, senza alcun trattamento, si avrebbe una perdita di resa addizionale molto superiore a quella corrispondente alle sole OAT.

Il trattamento della corrente di spurgo contenente le OAT, finalizzato al recupero del residuo di melammina in essa contenuta, è però un'operazione non semplice e costosa.

Infatti, per limitare la perdita di melammina presente nella corrente di spurgo, è necessario concentrare il più possibile le OAT nella corrente di spurgo stessa o, meglio ancora, separare le OAT dalle acque madri per precipitazione e successiva filtrazione. Questa operazione, applicata in alcuni impianti, è però assai difficoltosa per la natura colloidale delle OAT che richiede il ricorso ad ausili di filtrazione (quale per esempio la farina fossile) con un risultato pur tuttavia non completamente soddisfacente, come meglio illustrato nel seguito.

Secondo la procedura di filtrazione, le acque madri di cristallizzazione vengono sottoposte ad un'operazione di distillazione che provvede al completo recupero dell'ammoniaca in esse contenuta (deammoniazione), e quindi le acque uscenti dal fondo della colonna di distillazione preposta a questa specifica operazione vengono raffreddate ed acidificate fino ad un pH inferiore a 7,5 per mezzo di CO2gassosa (neutralizzazione). In queste condizioni le OAT si separano quasi totalmente dalla soluzione acquosa in forma colloidale. A valori di pH inferiori a 7,5 ed alla temperatura di 50 — 60°C la solubilità delle OAT in soluzione acquosa è infatti inferiore a 100 ppm.

Come detto tale sospensione, essendo di natura colloidale, viene filtrata su speciali filtri in presenza di uno strato di farina fossile che agisce da ausilio di filtrazione. Si ottiene quindi una soluzione acquosa chiarificata contenente la melammina residua di cristallizzazione e meno di 100 ppm di OAT (corrispondenti alla solubilità di queste alla normale temperatura di filtrazione di 50 -60°C). Praticamente tutte le OAT in eccesso rispetto alla frazione solubile vengono trattenute nel panello di filtrazione.

Applicando questo procedimento, le OAT che vengono trattenute nel panello di filtrazione sono presenti in esso in ragione del 30% in peso circa, associate però inevitabilmente ad una certa quantità di melammina solida co-precipitata durante l'acidificazione con C02. Nella pratica industriale la quantità di melammina precipitata e presente nel panello di filtrazione è normalmente inferiore al 50% della quantità di OAT su base secca, quindi notevolmente ridotta rispetto alla quantità di melammina presente nello spurgo tal quale, sempre rispetto alla quantità di OAT. Però la presenza nel panello di filtrazione di un materiale estraneo come l'ausilio di filtrazione rende difficoltoso il recupero o la valorizzazione sia delle OAT, sia della melammina ad esse associata.

Utilizzando tale metodo di separazione delle OAT, oltre alla delicatezza e alle difficoltà insite nell'operazione, nasce comunque il problema di come eliminare il panello di filtrazione senza inquinare 1'ambiente.

A tale riguardo è particolarmente vantaggioso l'impiego della tecnologica descritta in WO 01/46159, dove è illustrato un procedimento per separare le OAT in sospensione colloidale da correnti acquose contenenti melammina. Secondo detta tecnologia la separazione della sospensione colloidale delle OAT viene effettuata per ultrafiltrazione su membrane porose ceramiche, senza aggiunta di alcuna sostanza estranea.

Secondo l'operazione descritta in WO 01/46159 si ottengono due correnti acquose: un "permeato" impoverito in OAT ed un "retentato" contenente praticamente tutte le OAT sotto forma di sospensione colloidale concentrata, ma ancora pompabile.

Il permeato, praticamente esente da OAT in quanto, sempre secondo WO 01/46159, ne contiene meno di 100 ppm in soluzione, può essere totalmente riciclato al ciclo acquoso di purificazione e separazione della melammina, ottenendo il completo recupero della melammina in esso contenuta e, nel contempo, evitando l'accumulo delle OAT nelle acque del ciclo di purificazione.

Il retentato che, come detto, contiene sotto forma di sospensione colloidale la frazione di OAT in eccesso rispetto alla frazione solubile, corrispondente alla quasi totalità delle OAT, può essere sottoposto a trattamento per distruggere o trasformare le OAT stesse. Nella prassi comunemente applicata industrialmente il retentato viene sottoposto a completa demolizione per idrolisi ad una temperatura di 270 - 300°C, in modo che tutte le molecole organiche presenti, quindi OAT e melammina comprese, vengono trasformate in ammoniaca e anidride carbonica, suscettibili di essere eventualmente recuperate come materia prima per la produzione di urea.

Questo trattamento di ultrafiltrazione su membrane porose ceramiche seguito dalla decomposizione termica del retentato permette, da un lato, di recuperare il materiale organico contenuto nel retentato e, dall'altro, di scaricare nell'ambiente acqua pulita, risolvendo in tal modo anche il problema ecologico. Si tratta però di un trattamento costoso dal punto di vista dei consumi energetici, che comporta una sensibile perdita di resa a carico del processo di produzione di melammina e che presenta inoltre problemi operativi come viene illustrato nel seguito.

Dal punto di vista operativo il retentato viene inviato ad un decompositore termico, previo pompaggio ad alta pressione e riscaldamento ad alta temperatura per mezzo di scambiatori di calore. In una prima stazione di scambio termico si recupera il calore del liquido in uscita dal decompositore stesso, mentre in una seconda stazione di scambio termico si usa un mezzo riscaldante opportuno (ad esempio olio diatermico) per portare il retentato alle temperature richieste per il successivo trattamento di demolizione per idrolisi.

Nell'operazione di riscaldamento il retentato, a causa della sua natura colloidale, tende a sporcare e persino ad ostruire pompa, scambiatori e relative tubazioni di collegamento, provocando inconvenienti di vario genere, sino a causare la fermata dell'operazione per i necessari interventi di pulizia e ripristino. Per ridurre il problema, il retentato viene normalmente diluito con una corrente acquosa contenente ammoniaca. Questo accorgimento tecnico comporta però un aumento del volume della corrente contenente il retentato da trattare e, conseguentemente, un aumento dei consumi energetici legati sia alla sua movimentazione per pompaggio sia al suo riscaldamento.

Come detto, nel decompositore termico la melammina e le OAT vengono trasformate per idrolisi in ammoniaca ed anidride carbonica; tale operazione comporta pertanto una perdita di melammina. Il gas che si forma nel decompositore viene opportunamente raccolto e riciclato, in modo da recuperare ammoniaca ed anidride carbonica da usare eventualmente come materie prime per la produzione di urea.

Il liquido uscente dal decompositore, saturo in ammoniaca ed anidride carbonica, viene trattato in una colonna di stripping (stripper). Il gas di testa viene riciclato in modo da recuperare anche qui ammoniaca ed anidride carbonica come materie prime per la produzione di urea. Il liquido di fondo è acqua pulita, che viene scaricata nell'ambiente.

L'operazione di demolizione del retentato sopra descritta comporta quindi sia la perdita della melammina associata alle OAT, perdita tanto più elevata quanto più bassa è la concentrazione delle OAT nel retentato, sia possibili interruzioni nella continuità dell'operazione stessa dovute agli sporcamenti e incrostazioni sopra citati di pompe, scambiatori e linee.

Scopo della presente invenzione è il superamento degli inconvenienti dell'arte nota, principalmente legati alla perdita di melammina e agli sporcamenti causati dal riscaldamento indiretto del retentato, ossia per mezzo di scambiatori di calore.

Oggetto della presente invenzione è pertanto un procedimento per incrementare l'efficienza e la resa globale del processo di sintesi della melammina mediante trattamento delle acque madri di cristallizzazione della melammina, deammoniate e neutralizzate, caratterizzato dal comprendere le seguenti fasi operative:

a) sottoporre ad uno o più stadi di ultrafiltrazione la corrente di dette acque madri contenenti OAT e melammina, con produzione di: (i) un permeato costituito da una soluzione acquosa contenente melammina e la sola frazione solubile di OAT, cioè sostanzialmente priva di OAT, e di: (ii) un retentato costituito da una sospensione acquosa colloidale concentrata comprendente la frazione di OAT in eccesso rispetto alla frazione solubile, corrispondente alla quasi totalità delle OAT; tale stadio a) avente lo scopo di ridurre al minimo il volume del retentato così ottenuto;

b) sottoporre il retentato derivante dalla fase a) ad un trattamento di decomposizione per idrolisi ad una temperatura che varia da 270°C a 300°C, con formazione di una corrente gassosa, costituita da NH3, CO2e vapor d'acqua, e di una corrente liquida; detto retentato uscente dalla fase a) essendo portato alla temperatura del trattamento di decomposizione mediante miscelazione di detto retentato con una corrente acquosa avente una temperatura tale che la corrente risultante dalla miscelazione presenta una temperatura variabile da 270<0>C a 300<0>C;

c) sottoporre la corrente liquida proveniente dalla fase b) ad un trattamento di stripping con separazione di un'ulteriore corrente gassosa costituita da NH3, C02e vapor d'acqua, che può essere eventualmente unita a quella proveniente dalla fase b), ed una corrente liquida sostanzialmente priva di composti organici.

Preferibilmente, nel procedimento secondo la presente invenzione, nella fase a) il retentato proveniente da un primo stadio di ultrafiltrazione è sottoposto ad un secondo stadio di ultrafiltrazione, con formazione di un secondo permeato e di un secondo retentato più concentrato in OAT, con volume ulteriormente ridotto rispetto al retentato proveniente dal primo stadio di ultrafiltrazione. Preferibilmente il retentato ottenuto dopo il secondo stadio di ultrafiltrazione presenta un volume il cui valore è ridotto dal 25 al 35% rispetto al volume del retentato ottenuto dopo il primo stadio di ultrafiltrazione .

La fase a) di ultrafiltrazione si intende comunque realizzata secondo la presente invenzione anche quando, con un unico stadio di ultrafiltrazione, si ottiene una riduzione della portata volumetrica del retentato sostanzialmente uguale a quella ottenuta con più stadi di ultrafiltrazione .

Il retentato concentrato derivante dall fase a) è quindi portato alla temperatura di demolizione di 270-300°C per miscelazione, in opportune proporzioni, con una corrente acquosa avente un'idonea temperatura evitando in tal modo il processo di riscaldamento indiretto per mezzo di scambiatori di calore, le cui superfici di scambio termico sono soggette al deposito ed all'accumulo di incrostazioni. Inoltre, il retentato viene portato alla pressione di demolizione con una pompa dedicata che lavora a freddo e che, quindi, non ha tendenza a sporcarsi.

Il permeato ottenuto nel primo stadio di ultrafiltrazione è riciclato al ciclo acquoso di purificazione e separazione della melammina, mentre il permeato ottenuto nel secondo stadio di ultrafiltrazione può essere anch'esso riciclato al ciclo acquoso di purificazione e separazione della melammina, unitamente al permeato ottenuto nel primo stadio di ultrafiltrazione, oppure può essere riciclato immediatamente a monte del primo stadio di ultrafiltrazione .

La corrente acquosa miscelata al retentato per innalzarne la temperatura al valore desiderato prima dell'invio alla sezione di decomposizione termica può essere un'aliquota della corrente liquida che esce dalla sezione del trattamento di stripping della fase c), cioè uscente dal fondo della colonna di stripping della fase c), oppure un'aliquota della corrente liquida che esce dalla sezione di trattamento di decomposizione della fase b).

In entrambi i casi, la corrente acquosa miscelata al retentato è aggiunta in una quantità che varia dall'85 al 95% in peso rispetto al peso della corrente risultante dalla miscelazione, in funzione della temperatura del fluido di riscaldamento disponibile.

Il trattamento di decomposizione è condotto ad una temperatura compresa nell'intervallo da 270 a 300°C; la pressione di trattamento è mantenuta fra 75 e 90 bar; il tempo di trattamento del retentato per ottenere la pressoché completa demolizione di tutte le molecole organiche in esso contenute varia da 1 a 10 ore, preferibilmente da 2 a 5 ore.

La corrente liquida uscente dalla sezione di decomposizione della fase b) può essere utilizzata per riscaldare una aliquota della corrente liquida uscente dalla sezione di stripping della fase c), detta aliquota essendo poi miscelata con il retentato.

Il principale vantaggio della presente invenzione è la completa prevenzione degli sporcamenti causati dal retentato. Infatti, come detto, l'operazione di pompaggio del retentato avviene a freddo e quindi in condizioni di stabilità della sospensione colloidale delle OAT, che non presenta quindi le problematiche collegate con gli sporcamenti. Inoltre gli scambi di calore a recupero e con fluidi termovettori (ad es. olio diatermico) vengono effettuati su una corrente acquosa che non contiene sostanze colloidali in sospensione e che quindi non presenta pericoli di sporcamente delle superfici di scambio termico.

Come detto, tale corrente acquosa può essere convenientemente costituita da una parte della corrente liquida in uscita dal fondo dello stripper, corrente che, non contenendo sostanze termolabili trattandosi di acqua praticamente pura, può convenientemente essere utilizzata come liquido termovettore, con il vantaggio di essere già ad una temperatura intermedia tra la temperatura del retentato in uscita dall'ultrafiltrazione e la temperatura richiesta per la decomposizione termica. In alternativa, tale corrente acquosa può essere costituita da una parte della corrente liquida in uscita dal decompositore che, oltre a presentare anch'essa le caratteristiche di stabilità, trattandosi di acqua praticamente priva di sostanze colloidali in soluzione e per di più contenente una certa quantità di ammoniaca, ha il vantaggio di essere già ad elevata temperatura e pressione e di ridurre il consumo di vapore nella successiva colonna di stripping, dovendo essa trattare solo una quantità uguale al retentato.

Un ulteriore vantaggio del procedimento secondo la presente invenzione è rappresentato da un significativo risparmio energetico complessivo, prevedendo il riscaldamento e la movimentazione di un volume ridotto di retentato da trattare.

Un ulteriore e non minore vantaggio del procedimento secondo la presente invenzione è costituito dall'incremento di resa dell'intero impianto melammina. Infatti l'ulteriore permeato proveniente dalla seconda ultrafiltrazione viene unito a quello già esistente, recuperando così un'ulteriore quantità di melammina.

Senza limitare l'applicabilità della presente invenzione, la stessa sarà meglio compresa ed i suoi vantaggi risulteranno evidenti dalla descrizione e dagli esempi che seguono, nonché dalle figure allegate. Tali descrizione, esempi e figure vanno considerati come non limitativi della portata dell'invenzione .

La figura 1 è uno schema a blocchi che mostra un processo di ultrafiltrazione e decomposizione termica secondo lo stato dell'arte.

La figura 2 è uno schema a blocchi che mostra un processo di ultrafiltrazione e decomposizione termica secondo la presente invenzione, in una sua prima forma di attuazione preferita.

La figura 3 è uno schema a blocchi che mostra un processo di ultrafiltrazione e decomposizione termica secondo la presente invenzione, in una seconda forma di attuazione preferita.

Nella figura 1, illustrativa dello stato dell'arte, la corrente da trattare (1) viene inviata alla sezione di ultrafiltrazione U. Il permeato (2), essendo praticamente privo di OAT (ossia, contenendone indicativamente una concentrazione di 100 ppm, pari alla sua solubilità massima alle specifiche condizioni in cui è eseguita l'ultrafiltrazione), viene riciclato al ciclo acquoso di purificazione e separazione della melammina, dove tutta la melammina in esso contenuta viene recuperata. Il retentato (3), contenente praticamente tutte le OAT da eliminare, viene diluito con la corrente acquosa ammoniacale (4), preriscaldata con vapore a media pressione MS nella sezione di scambio termico El. La diluizione con la corrente acquosa ammoniacale ha la funzione di minimizzare gli sporcamenti e le incrostazioni nella pompa PI e negli scambiatori a valle della pompa. La corrente risultante (5) viene pompata alla pressione di 75-90 bar per mezzo della pompa PI e viene riscaldata alla temperatura di 270-300°C, prima attraverso il passaggio nella stazione di scambio termico E2 dove la corrente (5) recupera calore dalla corrente liquida (6) in uscita dal decompositore D, e poi attraverso il passaggio nella stazione di scambio termico E3 dove la corrente (5) viene riscaldata alla temperatura del processo di demolizione termica per mezzo dell'olio diatermico (DT) come fluido termovettore. La corrente (5) alla temperatura prescelta di 270-300°C entra nel decompositore termico D, dove la melammina, le OAT e tutte le sostanze organiche presenti vengono trasformate per idrolisi in ammoniaca ed anidride carbonica. Il gas (7) uscente dal decompositore D viene opportunamente separato, in modo da recuperare ammoniaca ed anidride carbonica da usare eventualmente come materie prime per la produzione di urea. La corrente liquida (6) in uscita dal decompositore D viene usata per preriscaldare la corrente liquida (5) entrante nel decompositore stesso, attraverso la stazione di scambio termico E2; tale corrente liquida (6), dopo lo scambio termico, viene inviata allo stripper S. La corrente gassosa di testa (8) dello stripper S, costituita da ammoniaca, anidride carbonica e vapor d'acqua, può essere opportunamente unita alla corrente (7). La corrente liquida uscente dallo stripper (9) è costituita da acqua pulita che viene scaricata nell'ambiente.

Una delle possibili forme di attuazione del procedimento secondo la presente invenzione è illustrata con riferimento alla figura 2. La corrente da trattare (1) viene inviata a un primo stadio di ultrafiltrazione U. Il permeato primario (2) viene riciclato al ciclo acquoso di purificazione e separazione della melammina, dove tutta la melammina in esso contenuta viene recuperata. Il retentato primario (3) viene invece inviato ad un secondo stadio di ultrafiltrazione Ul, con ottenimento di un ulteriore permeato (4) e di un retentato (5) più concentrato in OAT e di volume ridotto rispetto al retentato primario (3). L'ulteriore permeato (4) può essere anch'esso riciclato al ciclo acquoso di purificazione e separazione della melammina, recuperando tutta la melammina in esso contenuta.

L'ulteriore stadio di ultrafiltrazione Ul, essendo alimentato dal retentato primario (3), contenente una maggior quantità di OAT in sospensione rispetto alla corrente deammoniata e neutralizzata (1) proveniente dalla colonna di deammoniazione delle acque madri, lavora in condizioni più critiche rispetto allo stadio di ultrafiltrazione U e potrebbe separare un permeato (4) non direttamente recuperabile come accade invece nel caso del permeato primario (2). In tal caso, il permeato (4) può essere comunque recuperato riciclandolo immediatamente a monte dell'unità di ultrafiltrazione U, attraverso la linea (4 bis), indicata in tratteggio.

Il retentato concentrato in OAT (5) proveniente dalla sezione di ultrafiltrazione U1 viene pompato a freddo attraverso la pompa PI direttamente al decompositore D, previa miscelazione con la corrente acquosa preriscaldata (6).

La corrente acquosa (6) è costituita da un'aliquota della corrente liquida (11) uscente dallo stripper S, che viene pompata ad alta pressione attraverso la pompa P2 al decompositore D. Essa viene riscaldata ad alta temperatura prima attraverso la stazione di scambio termico E2 (che recupera il calore della corrente (8) in uscita dal decompositore D), e poi attraverso la stazione di scambio termico E3 che impiega un opportuno fluido termovettore, ad esempio olio diatermico (DT).

La corrente risultante (7), somma delle correnti (5) e (6), è già alla temperatura di decomposizione ed entra nel decompositore termico D, dove la melammina, le OAT e tutte le sostanze organiche presenti vengono trasformate per idrolisi in ammoniaca ed anidride carbonica.

La corrente gassosa (9) uscente dal decompositore D viene opportunamente separata in modo da recuperare ammoniaca ed anidride carbonica da usare eventualmente come materie prime per la produzione di urea.

La corrente liquida (8) uscente dal decompositore D viene utilizzata per preriscaldare la corrente acquosa (6) attraverso la stazione di scambio termico E2. La corrente liquida (8), dopo lo scambio termico in E2, entra poi nello stripper S. La corrente gassosa (10) di testa dello stripper S, costituita da ammoniaca, anidride carbonica e vapor d'acqua, può essere opportunamente unita alla corrente (9). La corrente liquida (11) dal fondo dello stripper S è acqua pulita che viene in parte scaricata nell'ambiente (12) ed in parte (6) riciclata al decompositore D attraverso P2, E2 ed E3, come precedentemente descritto.

In un'altra possibile forma di attuazione del procedimento secondo la presente invenzione, rappresentata in figura 3, la corrente (1) viene mandata alla ultrafiltrazione e trattata in due stadi come descritto nella figura 2, ottenendo un retentato (5) più concentrato in OAT e di volume ridotto rispetto al retentato primario (3).

La corrente (5) viene pompata a freddo attraverso la pompa PI direttamente al decompositore D, previa miscelazione con una corrente acquosa preriscaldata (6).

La corrente acquosa (6) è costituita da un'aliquota della corrente liquida (8) uscente dal decompositore D, che viene alimentata attraverso la pompa P2 a valle della pompa ad alta pressione PI. Essa viene riscaldata ad una opportuna temperatura più elevata di quella di decomposizione attraverso la stazione di scambio termico E3 che utilizza un opportuno fluido termovettore, ad es. olio diatermico (DT).

La corrente risultante (7), somma delle correnti (5) e (6), è già alla temperatura di decomposizione ed entra nel decompositore termico D, dove la melammina, le OAT e le altre sostanze organiche presenti vengono trasformate per idrolisi in ammoniaca ed anidride carbonica.

La corrente gassosa (9) uscente dal decompositore D viene opportunamente riciclata, in modo da recuperare ammoniaca ed anidride carbonica da usare eventualmente come materie prime per la produzione di urea.

La corrente liquida (8) uscente dal decompositore D viene utilizzata in parte quale corrente acquosa (6) per preriscaldare la corrente liquida (5) attraverso la stazione di scambio termico E3. La parte restante (10) della corrente liquida entra nello stripper S. La corrente gassosa (12) di testa dello stripper S, costituita da ammoniaca, anidride carbonica e vapor d'acqua, può essere opportunamente unita alla corrente (9).

La corrente liquida (11) dal fondo dello stripper S è acqua pulita che viene scaricata nell'ambiente .

Al fine di meglio illustrare lo scopo e i vantaggi della presente invenzione sono forniti nel seguito esempi pratici che, tuttavia, non costituiscono in alcun modo una limitazione della portata delle rivendicazioni.

Esempio 1 (comparativo)

In un impianto da 30000 t/a di melammina esercito secondo lo stato dell'arte, alla sezione di ultrafiltrazione viene inviata una corrente di 36000 kg/h di una soluzione acquosa a 70°C contenente l'1.15% in peso di melammina, corrispondente a 414.0 kg/h, e lo 0.5% di OAT, corrispondente a 180.0 kg/h.

Il permeato separato nella sezione di ultrafiltrazione è formato da una corrente di 28378 kg/h che viene totalmente riciclata al ciclo di purificazione e separazione della melammina. Esso contiene l'1.16% in peso di melammina, corrispondente a 327.9 kg/h di melammina che vengono quindi totalmente recuperati, e lo 0.03% in peso di OAT, corrispondente a 8.5 kg/h.

Il corrispondente retentato è formato da una corrente di 7622 kg/h che viene inviato al decompositore termico. Esso contiene l'1.13% in peso di melammina, corrispondente a 86.1 kg/h, e il 2.25% in peso di OAT, corrispondente a 171.5 kg/h che vengono in tal modo totalmente distrutti nel decompositore .

Onde minimizzare i fenomeni di sporcamente legati alla presenza delle OAT in forma colloidale il retentato, che si trova a 70°C, viene miscelato con una corrente di acqua ammoniacale avente portata 1905 kg/h e temperatura 170 °C. Si ottiene una corrente avente portata 9527 kg/h e temperatura 90°C, che viene pompata alla pressione di 82 bar e quindi riscaldata fino a 290 °C in due stazioni di scambio termico in serie, alimentate la prima con la soluzione in uscita dal decompositore e la seconda con olio diatermico; tale corrente viene infine immessa nel decompositore (vedi corrente (5) di figura 1).

La quota di melammina recuperata nella sezione di ultrafiltrazione è uguale a 327.9/414.0*100 =79%.

La capacità di 30000 t/a di melammina corrisponde, con un fattore di esercizio pari a 7874 h/a, ad una produzione oraria di 3810.0 kg/h di melammina. Tale produzione viene ottenuta alimentando all'impianto 12306.3 kg/h di urea al 100%, con un consumo specifico pari a 12306.3/3810.0=3.23 kg/kg di melammina. Poiché il consumo specifico stechiometrico è pari a 2.86 kg/kg di melammina (vedi formula 1), l'efficienza del processo di produzione della melammina da urea risulta uguale a 2.86/3.23*100 = 88.5%.

Esempio 2

In un impianto per la produzione di melammina di potenzialità pari a 30000 t/a, equipaggiato per attuare il processo secondo la presente invenzione sono presenti due unità di ultrafiltrazione.

Una corrente di 36000 kg/h di una soluzione acquosa a 70 °C contenente l'1.15% in peso di melammina, corrispondente a 414.0 kg/h, e lo 0.5% in peso di OAT, corrispondente a 180.0 kg/h, è inviata ad una batteria di ultrafiltrazione costituita da due unità disposte in serie, come da figura 3.

La somma dei permeati ottenuti dalle due unità di ultrafiltrazione è complessivamente formata da una corrente di 33877 kg/h che viene totalmente riciclata al ciclo di purificazione e separazione della melammina. Questa corrente contiene l'1.16% in peso di melammina, corrispondente a 391.4 kg/h che vengono quindi totalmente recuperati, e lo 0.03% in peso di OAT, corrispondente a 10.2 kg/h.

Il retentato finale, uscente dalla seconda unità di ultrafiltrazione, è formato da una corrente di 2123 kg/h che viene inviata al decompositore termico. Essa contiene l'1.06% in peso di melammina, corrispondente a 22.6 kg/h, e l'8.00% in peso di OAT, corrispondente a 169.8 kg/h che vengono in tal modo totalmente distrutti nel decompositore.

Il retentato finale, che si trova a 70°C, viene pompato a freddo alla pressione di 82 bar e poi miscelato con una corrente di acqua avente portata 15568 kg/h e temperatura 320°C. Tale corrente acquosa è costituita da una quota parte pari al 90% della corrente liquida uscente dal decompositore che viene pompata a 113 bar e riscaldata in una stazione di scambio termico per mezzo di olio diatermico. La miscela delle due correnti ha una portata di 17691 kg/h e una temperatura di 290 °C, e viene immessa direttamente nel decompositore (vedi corrente (7) di figura 3).

La quota di melammina recuperata nella sezione di ultrafiltrazione è uguale a 391.4/414.0*100 = 95%, contro il 79% dell'esempio comparativo.

Il recupero supplementare di melammina ottenuto con il processo secondo la presente invenzione è pertanto uguale a 391.4 - 327.9 = 63.5 kg/h; la produzione oraria di melammina sale quindi a 3810.0 63.5 = 3873.5 kg/h, con un incremento uguale a 63.5/3810.0*100 = 1.7% sul valore di produzione oraria corrispondente a quella che si ottiene secondo lo stato dell'arte.

Tale maggior produzione viene ottenuta alimentando all'impianto sempre 12306.3 kg/h di urea al 100%, con un consumo specifico pari a 12306.3/3873.5 = 3.18 kg/kg da confrontare con il valore di 3.23 dell'esempio comparativo. Poiché il consumo specifico stechiometrico è pari a 2.86 kg/kg, l'efficienza del processo di produzione di melammina da urea risulta pari a 2.86/3.18*100 = 89.9%, contro l'88,5% dell'esempio comparativo.

Claims (14)

1. RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per incrementare l'efficienza e la resa globale del processo di sintesi della melammina mediante trattamento delle acque madri di cristallizzazione della melammina deammoniate e neutralizzate, caratterizzato dal comprendere le seguenti fasi operative: a) sottoporre ad uno o più stadi di ultrafiltrazione la corrente di dette acque madri contenenti OAT e melammina, con produzione di: (i) un permeato costituito da una soluzione acquosa contenente melammina e la sola frazione solubile di OAT e di: (ii) un retentato costituito da una sospensione acquosa colloidale concentrata comprendente la frazione di OAT in eccesso rispetto alla frazione solubile; tale stadio a) avente lo scopo di ridurre al minimo il volume del retentato così ottenuto; b) sottoporre il retentato derivante dalla fase a) ad un trattamento di decomposizione per idrolisi ad una temperatura che varia da 270°C a 300°C, con formazione di una corrente gassosa, costituita da NH3, CO2e vapor d'acqua, e di una corrente liquida; detto retentato uscente dalla fase a) essendo portato alla temperatura del trattamento di decomposizione mediante miscelazione con una corrente acquosa avente una temperatura tale che la corrente risultante dalla miscelazione presenta una temperatura variabile da 270°C a 300°C; c) sottoporre la corrente liquida proveniente dalla fase b) ad un trattamento di stripping con separazione di un'ulteriore corrente gassosa costituita da NH3, C02e vapor d'acqua, ed una corrente liquida sostanzialmente priva di composti organici.
2. 2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che nella fase a) il retentato proveniente da un primo stadio di ultrafiltrazione è sottoposto ad un secondo stadio di ultrafiltrazione, con formazione di un secondo permeato e di un secondo retentato con volume ulteriormente ridotto rispetto al retentato proveniente dal primo stadio di ultrafiltrazione.
3. 3. Procedimento secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che il retentato ottenuto dopo il secondo stadio di ultrafiltrazione presenta un volume il cui valore è ridotto dal 25 al 35% rispetto al volume del retentato ottenuto dopo il primo stadio di ultrafiltrazione.
4. 4. Procedimento secondo una qualunque delle rivendicazioni 1 o 2, caratterizzato dal fatto che i permeati ottenuti negli stadi di ultrafiltrazione della fase a) sono riciclati al ciclo acquoso di purificazione e separazione della melammina.
5. 5. Procedimento secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che il permeato ottenuto nel secondo stadio di ultrafiltrazione della fase a) è riciclato a monte del primo stadio di ultrafiltrazione .
6. 6. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la corrente acquosa miscelata al retentato è un'aliquota della corrente liquida uscente dalla sezione di trattamento di decomposizione della fase b).
7. 7. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la corrente acquosa miscelata al retentato è un'aliquota della corrente liquida uscente dal fondo della colonna di stripping della fase c).
8. 8. Procedimento secondo le rivendicazioni 6 o 7, caratterizzato dal fatto che la corrente acquosa miscelata al retentato è aggiunta in una quantità che varia dall'85 al 95% in peso rispetto al peso della corrente risultante dalla miscelazione.
9. 9. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la corrente liquida uscente dalla sezione di decomposizione della fase b) è utilizzata per riscaldare una aliquota della corrente liquida uscente dalla sezione di stripping della fase c), detta aliquota essendo poi miscelata con il retentato.
10. 10. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la corrente gassosa che si forma nella fase b) è sottoposta ad un processo per il recupero dell'ammoniaca e dell'anidride carbonica.
11. 11. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la corrente gassosa che si forma nella fase c) è sottoposta ad un processo per il recupero dell'ammoniaca e dell'anidride carbonica.
12. 12. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la corrente gassosa che si forma nella fase b) è unita alla corrente gassosa che si forma nella fase c) ed entrambe sono sottoposte ad un processo per il recupero dell'ammoniaca e dell'anidride carbonica.
13. 13. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il trattamento di decomposizione è condotto ad una pressione variabile da 75 a 90 bar.
14. 14. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il trattamento di decomposizione ha una durata che varia da 1 a 10 ore, preferibilmente da 2 a 5 ore.