[发明专利]由尿素制备三聚氰胺的方法

说明书

本发明涉及一种在高温和催化剂存在下由尿素制备三聚氰胺的方法，其中获得一种气态产物流并令该产物流在冷却区中与液态冷却剂进行接触。

类似的方法曾公开在例如WO-96/20933中。该文献描述一种在1.4-2.0MPa的压力和高到足以使尿素基本上完全转化的温度以及在催化剂存在下向反应器中加入尿素和氨来制备三聚氰胺的方法。在该方法中，获得一种含三聚氰胺、氨和二氧化碳的气态流。在WO-96/20933中，该气态流在所谓骤冷管中受到含水冷却剂的冷却，结果产生一种汽-液混合物，该混合物基本上不含固体组分。该汽-液混合物在骤冷管中分离为含水三聚氰胺产物流和蒸汽流。由骤冷管流出的蒸汽流基本上不含尿素和三聚氰胺，基本上由氨、二氧化碳和水蒸汽组成。该含水三聚氰胺产物流基本上不含固体，包含溶解的氨和二氧化碳。该溶解氨和二氧化碳在汽提段中利用水蒸汽移出后，含水三聚氰胺产物流送往三聚氰胺提纯过程，在此回收三聚氰胺。在该汽提段中，还产生一股蒸汽流，基本由氨、二氧化碳和水蒸汽组成。来自骤冷管的蒸汽流连同来自汽提段的蒸汽流一起，在洗涤段中受到来自三聚氰胺提纯过程的水溶液(母液)的洗涤，以便取出蒸汽流中仍然存在的三聚氰胺残余物。该水溶液可包含氨、二氧化碳和三聚氰胺。骤冷管和洗涤段构成WO-96/20933方法中的冷却区。接着，来自洗涤段的气态流送往吸收区，在此它与来自三聚氰胺提纯过程的氨水流和液氨接触，在该过程中获得一种浓氨水和二氧化碳的溶液(氨基甲酸盐溶液)以及基本不合水和二氧化碳的氨蒸汽。在WO-96/20933中，该氨蒸汽冷凝并部分地返回到吸收区，蒸发后剩余的部分则作为反应器的流态化气体使用。从洗涤段出来的水溶液进入骤冷管并在其中作为冷却剂使用。

据WO-96/20933称，从吸收区出来的浓缩氨基甲酸盐水溶液包含20～35wt％(重量百分比)水，作为例如尿素装置的进料。于是，在WO-96/20933中，来自反应器的气态混合物被来自三聚氰胺提纯过程的母液冷却，该母液是经由洗涤段送入骤冷管的。

WO-96/20933宣称，来自吸收区的氨基甲酸盐溶液的含水量很低，即，20～35wt％，因此在氨基甲酸盐溶液进入到尿素装置之前不需要从该氨基甲酸盐溶液中逐出水的浓缩步骤。

然而，本申请人按照WO-96/20933进行的实验却表明，有利的是从该氨基甲酸盐溶液中逐出水，倘若希望三聚氰胺装置和尿素装置联合在最经济状态下操作的话。

在三聚氰胺装置中，特别是水，被当作液态冷却剂的一种组分使用。这些水的一部分最终将进入来自吸收区、作为例如尿素装置进料的氨基甲酸盐溶液中。

本申请人进行的实验和计算表明，在WO-96/20933的方法中，排入到尿素装置的氨基甲酸盐流中的水量为约2.5吨水每吨三聚氰胺。在经济上最佳的方法——例如《(Nitrogen(氮)》139期，1982-9月/10月，pp.32～39中描述的Stamicarbon方法中，其中多余的水在浓缩步骤中被去除，而作为尿素装置进料的氨基甲酸盐溶液中的水量为约0.5～1.0吨水每吨三聚氰胺。在Stamicarbon方法中，来自三聚氰胺反应器的气态混合物在骤冷塔中受到液态冷却剂的冷却。蒸汽、液体以及可能的固体物质的混合物在骤冷塔中分离为汽相和液相。汽相送入吸收区；液相去三聚氰胺回收过程。

如果输出的氨基甲酸盐溶液的NH₃/CO₂比值已确定，则上述每吨三聚氰胺的水的吨数可换算为从吸收区出来的氨基甲酸盐溶液中的水含量。倘若WO-96/20933的装置处在经济上最佳状态，则该比值应为最小值，例如是1.3千克NH₃每千克CO₂。这意味着，从WO-96/20933方法中的吸收区流出的氨基甲酸盐溶液的水浓度是45～50wt％。在上述Stamicarbon方法中，该数值是20～25wt％。

就将含45～50wt％水的该氨基甲酸盐流喂入到尿素装置而言，在经济上有利的是通过从该溶液中移出水来进一步浓缩该氨基甲酸盐溶液。其缺点是，这将要求附加投资，并且该方法将由于水蒸汽、冷却水和电用量的增加而成本升高。

现已发现，这一缺点可以克服，只需将一部分来自吸收区的浓缩氨基甲酸盐水溶液返回到冷却区。特别是，将一定比例来自吸收区底部(bottom)的氨基甲酸盐水溶液返回到冷却区。