[发明专利]卧式高压三聚氰胺反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种如权利要求1所述的三聚氰胺反应器以及一种如权利要求13所述的获得三聚氰胺的方法。

背景技术

三聚氰胺通常根据如下方程式在有氨存在的情况下通过尿素获得：

6H₂NCONH₂+nNH₃→C₃N₃(NH₂)₃+6NH₃+3CO₂+nNH₃

由此，对于每摩尔三聚氰胺而言，获得三摩尔的二氧化碳和六摩尔的氨以及过量引入的氨。

用于三聚氰胺合成的工业过程主要划分为低于1MPa的处于低压状态下的催化过程以及高于5MPa的处于高压状态下的非催化过程（参见Ullmann（乌尔曼）的《Encyclopedia of Industrial Chemistry（化学工业百科全书）》第六版，第21册，第205页）。

在下文中，参照高压过程、尤其是在三聚氰胺设备的高压部分中执行的工序进行说明。

目前，三聚氰胺高压过程始于温度处于135℃至160℃的加压熔融尿素，并且在5MPa至20MPa的压力范围和370℃至430℃的温度范围中执行。

该高压部分包括三个区段，在这三个区段中执行下列工序：

-将尿素经吸热反应生成三聚氰胺；

-将废气与三聚氰胺熔融物分离开，通过在三聚氰胺熔融物的熔融和非强制性的老化期间加入氨气来移除二氧化碳；以及

-清洗或净化废气。

这三个不同的步骤在不同的彼此分离的装置组中执行。尿素至三聚氰胺的转化在带有加热管束的合成反应器中执行。随后将所获得的未加工的三聚氰胺熔融物转移至第二反应器或汽提反应器。在该反应器中，通过以逆流的方式引入气态氨来将溶解气体、尤其是二氧化碳从三聚氰胺熔融物中移除，并允许三聚氰胺熔融物在该反应器中停留一段时间（老化）。

在三聚氰胺合成反应期间产生的废气通常在反应器的上半部中移除，并且随后转移至净气器中。将未加工过的三聚氰胺熔融物引入到第二反应器中，在该第二反应器中，以逆流的方式引入氨气，以将二氧化碳从还被转移至净气器的熔融物中移除。在该第二反应器中进行的汽提期间，允许三聚氰胺熔融物停留一段时间（老化）。

为降低副产品、尤其是蜜勒胺、蜜白胺的含量，可将液态氨或气态氨引入至反应熔融物。可通过合适的入口、特别是通过分配器、注入器或喷嘴来供给氨。

将废气从汽提器中移除并传送至净气器，在该净气器中冷却废气，将废气中存在的三聚氰胺从废气中分离出来，并以逆流的方式对尿素熔融物进行预热。尿素熔融物包括刚获得的尿素或通过循环泵保持处于循环中的循环的尿素。该尿素循环泵还用于将已预热的尿素熔融物供给制高压三聚氰胺反应器。净气器中的余热通过外部热交换器而被移除。总而言之，三聚氰胺设备的常规高压部分包括大致五个不同的主要装置部分，具体来说是合成反应器、汽提器、净气器、热交换器以及循环泵，这五个主要装置部分通过多个管道相连。

由此，该结构需要多个诸如管道之类的不同的大型设备，这些不同的大型设备包括适当的绝缘设备、高密度伴热、阀门、钢结构以及其它。然而，这种由反应器、管线和阀门所构成的复杂系统是难于操作且难于维护的。

考虑到应用压力高于5MPa，显然，减少大型设备、尤其是减少管道和阀门会使故障的风险降至最低，并且会同时降低设备成本（资本支出）、维护成本和设备利用率（管理支出）。

由此，所需要的是简化三聚氰胺设备的高压部分的结构。

一种可行的方法为将专门的改进引入到设备设计中（US3,700,672），然而，该方法增加了整个投资费用。

另一种方法为将诸如三聚氰胺合成、汽提、净化之类的不同的反应步骤结合在一个反应器中。这种反应器例如在EP 612 560中所述。该高压三聚氰胺反应器包括三个借助于隔板彼此分离开的区段：用作清洗或净化区段的顶部区段、用作汽提或分离区段的中央区段、和用作合成反应器的底部区段。每个区段均与其它两个区段通过管线连通。

然而，该反应器仍旧需要多个不同的装置，如隔板、管线和阀门，从而使其易于因工艺流体或熔融物而受到腐蚀并且导致了高成本。

由此，所需要的是进一步地减少设备的必需部件的数量。

发明内容

该目的及其它目的通过一种包括如权利要求1所述的特征的反应器来实现。