专利名称：：用热回收制备蜜胺的方法
技术领域：
：本发明涉及一种在流化床反应器中分解尿素而制备蜜胺的方法，其中，在气体冷却器中冷却热反应气体，由此所得的热量直接用于预热生成流化床所需的流化气体。
背景技术：
：由尿素制备蜜胺是一种很久以来就已知的方法，在此要区分两种类型的工艺过程即不催化的高压法和催化的低压法。高压法需要至少8MPa的压力，与此相反，在最大为1MPa的压力下和至少380-410。C的温度下在流化床中实施催化的低压法。在低压法时所应用的载体气体由氨组成或者由二氧化碳和氨的混合物组成，按照反应所得的蜜胺以气态形式存在。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage3</formula>从尿素到蜜胺的反应是吸热的，以致于必须从外部向系统提供大-执-以尿素的用量计，蜜胺的产率为约90-95%。在文献资料中已知三种最常用的低压法，即BASF-法、Chemie-Linz-法和Stamicarbon法。BASF法是指一种一步反应法(图1)，在该方法中，熔融后的尿素在395-40(TC的温度下在几乎大气压的压力下在流化床中反应。由此所得到的反应气体除了含有蜜胺外还含有痕量的副产物，如蜜勒胺和蜜白胺以及由氨和二氧化碳组成的反应气体。随后冷却所生成的反应气体混合物，分离所排出的催化剂和结晶的副产物，并将含蜜胺的反应气体输送到一个结晶器中。在结晶器中用反应气体冷却含蜜胺的气体，这样将含蜜胺的气体冷却至190-21(TC的温度。在这些条件下接近98%的蜜胺会从反应气体中凝华出来。在蜜胺分离后，将残留气体(循环气体)借助于一个循环气体风机输送至尿素洗涤器中，在尿素洗涤器中残留气体与尿素熔体直接接触而被冷却并洗涤。急冷气的温度为~138°C，以致于在结晶装置中要将温度调节为190-22(TC所必需的是，每千克含蜜胺的气体掺入2.5-3.5kg急冷气。蜜胺的制备是长久以来已知的和成熟的工艺。德国专利公开文本DE3302833已描述了一种通过尿素的热转变而催化制备蜜胺的方法。在这个方法中，用尿素熔体处理已将蜜胺分离出来的合成气体，在一个洗涤器中进行这个处理过程。然而问题是，一方面由于吸热的化学反应需要大量热量，以使流化床反应器必需保持在395-40(TC的反应温度，另一方面，需要强制冷却流化床反应器所排出的含蜜胺反应气体以沉淀不期望的副产物，如蜜勒胺或蜜白胺。含蜜胺气体的冷却并非没有问题。凝华的开始取决于反应器所排出气体中的蜜胺含量和压力。假如达到了蜜胺的饱和蒸汽压的分压，那么结果是结晶蜜胺。所以要强制的是，紧接着反应器的冷却器不能太强烈地冷却气体并使气体在此处实现凝华。甚至必须要注意的是，在冷却器自身中也没有位置(即管壁)处于凝华温度以下，否则可能会结晶蜜胺。这种蜜胺粘附显著縮短了装置工作时间、导致不期望的生产故障以及提高了维护要求。为了避免这种粘附，借助特殊的热传导介质(热油)来导出热量，即在一个温度时工作，在该温度下，不会将冷却器的临界管壁温度降低到蜜胺的凝华温度以下。所述热油是指较高分子的烃(如苯、其衍生物和混合物)，其在释放时可以对人和环境以及物品都有严重的损害作用(有毒、有燃烧危险)。所以必须将该热油再次在后接的冷却器或冷凝器中进行处理。
发明内容所以本发明提供一种解决该问题的方法，其允许在流化床反应器中以成本低廉的和经济的种类和方式提供必需的395-40(TC的反应温度，并同时从含蜜胺反应气体导出反应热量，而不使用在其性能中临界热传导的介质。同时临界的管壁温度应这样调节，即阻止冷却器中不期望的蜜胺过早凝华。上述问题可以通过本发明所述在流化床反应器中分解尿素而制备蜜胺的方法予以解决，在本方法中，在气体冷却器冷却热反应气体，将由此所得热量传导，用于预热生成流化所需的气体。可以发现，液化流化床所需的气体立即作为后接在反应器上的冷却器中的冷却介质而被使用。采用本发明所达到的优点在于，通过本发明的方法，可以将含蜜胺反应气体的温度降低至能使不期望的副产物分离的温度，副产物如蜜勒胺和蜜白胺。同时所得的热量用来加热流化气体。通过本发明的方法，能够以成本适宜的方式回收一部分必需的反应热，而不用额外的热传导介质及所属装置(泵、贮存容器、冷凝器或冷却器)。此外可以节省大量的初级燃料，因为可大大减少用于满足吸热反应所必需的^量。本发明的优选的实施方案在权利要求2和以下的权利要求中说明。根据权利要求2，可以在气体冷却器中将反应气体从380-42(TC冷却至210-300°C。此外根据权利要求3，热传导可以在一个管状和/或片状热交换器中进行。根据权利要求4的另一个实施方案，允许热交换器中的介质以同向流动规则或者以逆向流动规则流动。根据权利要求5，可以使用旁通管路(旁通)来调节温度。本发明的实施例表示在附图中并在下文进一步说明。图1根据BASF法制备蜜胺的方法；图2本发明所述采用热回收制备蜜胺的方法。具体实施例方式图1表示根据BASF-法制备蜜胺的方法。将已熔融的尿素从尿素贮存容器k输送到体系中。通过泵1将尿素输送到尿素洗涤器i中；随后在后接的液滴分离器m中将液态和气态组分相互分离。一部分所得的气态组分通过压縮机n压縮，在加热元件c中预热并随后输送入反应器a，在反应器a中，其被用于形成起催化作用的流化床。将反应器a排出的气态组分通过气体冷却器d冷却，随后导入气体过滤器e。在气体过滤器e中，沉淀的副产物，如蜜勒胺、蜜白胺和催化剂排出物与反应气体分离。所得反应气体随后输送到结晶装置f，在结晶装置f中，反应气体优选用具有约140'C温度的其他反应气体(急冷气体)冷却至190-21(TC的温度。随后将结晶装置中所得的结晶蜜胺输送到产物旋分器g，在产物旋分器g中，气体流与结晶蜜胺分离。在分离蜜胺后，该气体借助循环气体风机h输送到尿素洗涤器i。图2表示本发明所述采用热回收制备蜜胺的方法。其中，将液态的尿素通过尿素贮存容器k输送到体系中。通过泵1和冷却单元j而将液态尿素输送到尿素洗涤器i，随后在液滴分离器m中将液态和气态组分相互分离。随后气态组分通过压縮机n压縮。现在，用于形成起催化作用的流化床所需的气体在气体冷却器d中预热。在气体冷却器d中，来自反应器的热的含蜜胺的反应气体被冷却。随后经预热的液化气体流入到另一个气体加热元件c中，以加热到接近40(TC的温度；随后将加热后的气体输送到反应器a。将反应器中所形成的气态的组分在气体冷却器d中冷却后，输送至气体过滤器e中，在气体过滤器e中结晶后的组分，如蜜勒胺、蜜白胺和催化剂排出物与气态组分分离。随后将反应气体加入到结晶装置f中，在结晶装置f中，用优选具有约140。C温度的其他反应气体(急冷气体)将反应气体冷却至190-210°C的温度。在此所形成的蜜胺随后通过产物旋分器g与气态组分分离。使气体借助循环气体风机h回流到尿素洗涤器。在尿素洗涤器中，用液态尿素冷却并洗涤该气体。以下根据实施例1和2进一步描述本发明。实施例1:实施例1描述了用蒸汽热油的常规气体冷却法。反应器a排出的热的、含蜜胺的气体流在40(TC的温度和0.17MPa(绝对压力)的压力下<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>因此，蜜胺的分压为0.0034MPa。属于该压力的饱和温度为约310°C。因而，该气体在后接的冷却器d中不允许低于31(TC或在冷却器中任何位置的温度都不允许降至31(TC，否则会使蜜胺结晶出来。将蒸汽热油输送到束管热交换器的管套侧。由于在管套侧有非常高的热传导，所以管内壁温度接近于蒸汽热油的温度。从而热油的蒸发温度必须调节到至少315匸。与此相反，导热系数(k-值)与平均对数温差共同决定热交换器的面积，导热系数总是比最小的传热系数(a值)还要小。最小的a值处于气体流动管侧，根据经验导热系数是非常小的。在本实施例中其为约160W/m2°C。将来自反应器的气体在冷却器中冷却至约340°C。从而在气体和热油之间产生约4(TC的平均对数温差。实施例2:从反应器流出的气体具有如实施例1相同组分以及相同压力和温度，将该气体在后接的冷却器中冷却至340'C。该气体作为冷却介质使用，其是液化流化床所必需的。在此将气体从压縮机导入至束管热交换器的管套侧。在管套侧，将压縮后的气体从约24(TC加热至315t:。导热系数(k-值)与实施例1相同也为约160W/m2°C。假如热的和冷的气体以相同的流向通过热交换器，那么最低的管内壁温度为315°C。这样可确保阻止蜜胺过早的和不期望的凝华。由此产生的平均对数温差为约73。C。在与实施例l相同的导出热量条件下，需要一个面积需要小于1.8因子的热交换器。从现在起，从体系外部导入较少的热量。所节省的约1800kW的热量相当于每年节省约130000欧元(以每年8000h的工作时间和每GJ燃料2.5欧元计)或相当于节省约12%的初级燃料。图例说明a)流化床反应器b)加热元件c)气体加热元件d)气体冷却器e)气体过滤器f)结晶装置g)产物旋分器h)循环气体风机i)尿素洗涤器j)冷却单元k)尿素贮存器1)泵m)液滴分离器n)压縮机权利要求1、一种在流化床反应器中分解尿素以制备蜜胺的方法，其中，在冷却器中冷却热反应气体，其特征在于，由此所得的热量立即被传导用于预热生成流化床所需的液化气体。2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在气体冷却器中，将反应气体从约380-42(TC冷却至210-300°C。3、根据权利要求1和2所述的方法，其特征在于，气体冷却器是管状热交换器和/或片状热交换器。4、根据权利要求1-3所述的方法，其特征在于，气态的介质以同向流动或逆向流动规则流过热交换器。5、根据权利要求l-4所述的方法，其特征在于，温度调节是通过旁通管路(旁通)而进行的。全文摘要本发明涉及一种在流化床反应器中分解尿素以制备蜜胺的方法，其中，在气体冷却器中冷却热反应气体，由此所得的热量直接用于预热生成流化床所需的流化气体。文档编号C07D251/60GK101193871SQ200680015539公开日2008年6月4日申请日期2006年3月6日优先权日2005年5月6日发明者A·沙特,J·埃伯哈特,M·米勒-哈斯凯申请人:卢吉股份公司