从尿素中生产高纯度三聚氰胺的方法

专利名称：从尿素中生产高纯度三聚氰胺的方法
技术领域：
一般而言，本发明涉及一种从尿素中生产高纯度三聚氰胺(melamine)的高压非催化方法。特别是，本发明涉及一种通过适当的物理化学处理从如脲基-三聚氰胺 (ureido-melamine)、氧代三嗪(oxotriazines)、蜜白胺(melam)、蜜勒胺(melem)等不纯物中纯化三聚氰胺的方法。本发明还涉及生产高纯度三聚氰胺的高压非催化设备。
背景技术：
三聚氰胺合成的现代方法可分为两类低压催化法和高压非催化法。所有方法都具有三个阶段的特征a)通过尿素裂解合成三聚氰胺；b)三聚氰胺纯化和回收；c)废气处理。现有技术中已有概述Ullmann’ s Encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol. A16, p. 171-181(1990)。在高压非催化方法中，来自废气洗涤器的尿素熔体被直接输送到高压反应器，在70bar-200bar的压力范围和360_420°C的温度范围下反应。尿素按照下列反应式热解为三
聚氰胺6尿素一三聚氰胺+6NH3+3C02该反应的产物为粗三聚氰胺，为液相，称为三聚氰胺熔体，含有多种类型的杂质，杂质通常是三聚氰胺分子本身的前体或衍生物，或者未反应的尿素。根据不同的生产方法，粗三聚氰胺中杂质的浓度按重量计在6-12%之间。它们至少包括氧氨基三嗪(oxy-amino-triazines)(如三聚氰酸二酰胺(ammeline)和三聚氰酸一酰胺(ammelide))、三聚氰胺缩聚物(如蜜白胺、蜜勒胺、三聚二氰亚胺(melon))、脲基-三聚氰胺、尿素、溶解的氨和二氧化碳。然而三聚氰胺使用者要求一般不低于99. 8%的非常高纯度的商业产品。因此粗三聚氰胺必须通过分离所述杂质来纯化，直到达到所需的纯度水平。在该技术领域中已针对这个问题进行了大量的工作，目的是找出一种通过简单的方法获得高纯度三聚氰胺的适当的解决办法，其具有合理的投资以及运营成本。在这方面，根据在高压非催化三聚氰胺生产过程中主要使用的技术，通过分解经高压反应器获得的三聚氰胺熔体，随后从水溶液中结晶三聚氰胺，纯化/回收纯的三聚氰胺。美国专利US 3161638 (联合化学公司)公开了上述类型的基本纯化方法。该文献公开了一种生产高纯度三聚氰胺的方法，其中来自三聚氰胺合成反应器(液体和气体状态)的所有流出物都减压并在水溶液(以下称为回收的母液)的存在下冷却至约160°C，使得所有的三聚氰胺、未反应的尿素和各种杂质，都流入至下游处理的溶液中。首先使淬火的流出物(溶液)进入低压汽提塔(stripper),通过直接接触蒸汽除去气相，其中包括大量的水饱和的氨气和二氧化碳，所述气相被回收到尿素合成设备，然后在无水氨气的存在下，将所述溶液在热压蒸馏器(digester)中加热至约170°C，所述无水氨气被加入到温热的溶液中，至其达到按重量计的12-15%的水平。在上述条件下停留在热压蒸馏器的期间，缩聚物几乎完全转化为三聚氰胺，较小的量转化为氧氨基三嗪(0ΑΤ)。过滤从热压蒸馏器纯化的氨溶液，然后输送到温度降至40_50°C的结晶器中，从而使大部分三聚氰胺结晶。结晶器中的氨气用于使OAT保留在溶液中，从而分离具有高纯度(+99. 9%，按重量计)特征的产物。然后在液体/固体分离器中从含有反应中生成的OAT的水蒸汽中和用于三聚氰胺水解的各种水循环的设备中分离结晶的三聚氰胺。
该水蒸汽(称为母液)，而非0ΑΤ，还含有残留的三聚氰胺(约为按重量计的O. 8-1%)和大量的氨气，不能被直接循环到淬火装置，因为如果如此，OAT含量将继续增加，一旦达到饱和浓度，它会沉淀在结晶中污染产物。因此，美国专利US 3161368提供了一种纯化母液的方法，在将母液回收至淬火前，首先在氨气回收部分中分离氨气，然后冷却所得不含氨的溶液，以便产生沉淀和分离0ΑΤ,然后从水循环中除去OAT。然而，尽管上述示例的方法目前在部分设备中已有工业化应用，但需要高能耗和昂贵的装备，尤其是从母液分离OAT。美国专利US 2004/0162429 (Eurotecnica)公开了对上述方法的改进。具体地，该专利申请公开了一种用于生产高纯度三聚氰胺的方法，其中从含有三聚氰胺、未反应的尿素、OAT和缩聚物的热解反应器中输出的液相，被输送到下游反应器(后反应器)，其在与热解反应器同等的温度和压力条件下运行，在下游反应器中液相与过热的无水氨气密切接触，所述氨气的加入量按液体三聚氰胺粗品的重量计，比例为1:10到1:1。过热的氨气流经粗三聚氰胺的液体物质，使OAT转化成三聚氰胺，从而其含量下降到低于6000ppm,而缩聚物的含量减少到低于以重量计的1%。然后在淬火装置中，在最小以重量计为10%的氨水溶液的存在下，在160_170°C下处理纯化的液体三聚氰胺，以去除缩聚物。将从淬火装置中输出的含有按重量计7-8%三聚氰胺的水溶液冷却，通过从母液中结晶分离得到高纯度的三聚氰胺。这样，有可能将大部分母液(约80%)直接回收到淬火装置，而不会污染产物晶体。然而，美国专利US2004/0162429阐明的这一方法仍然需要昂贵的后反应器，这严重影响到高压三聚氰胺设备的投资和营运成本。此外，三聚氰胺浓度相对较低的后果是要处理大量的母液。

发明内容
因此基于本发明的技术问题，本发明提供一种以简单而可靠的方式、以及低能耗和投资成本来获得高纯度三聚氰胺的方法，以克服现有技术的上述缺点。通过获得高纯度三聚氰胺的方法解决上述技术问题，该方法的特征在于其包括如下步骤用含有氨的水溶液淬火三聚氰胺熔体，除去三聚氰胺合成中的废气和含有的诸如三聚氰酸二酰胺、三聚氰酸一酰胺和缩聚物的三聚氰胺杂质，在此条件下基本上将缩聚物转化为三聚氰胺，获得基本上不含缩聚物的三聚氰胺溶液；从所述三聚氰胺溶液中通过三聚氰胺结晶回收三聚氰胺，获得三聚氰胺晶体和三聚氰胺结晶母液；在将至少部分三聚氰酸二酰胺转化为三聚氰酸一酰胺和三聚氰胺的条件下处理所述结晶三聚氰胺母液，获得至少三聚氰酸二酰胺含量减少的经处理的母液。在本发明的方法中，优选地，所述淬火步骤在150-190°C的温度范围进行，用含有浓度范围为20%-35%的氨的水溶液淬火10分钟-30分钟，得到三聚氰胺，其中三聚氰胺的浓度范围按重量计为8-16%。
更优选地，所述三聚氰胺熔体在160-180°C的温度和15_80bar的压力下淬火，其是根据所选温度下溶液的总蒸汽压和氨的浓度确定。更优选地，溶液中三聚氰胺浓度按重量计为9%_13%。根据本发明的一个具体实施方案，在淬火步骤中还向所述含有氨的水溶液加入气已经发现在本发明所选的三聚氰胺熔体淬火操作条件下，与三聚氰胺相关的杂质，即三聚氰胺合成过程中形成的缩聚物，通过与氨气反应，全部转化为三聚氰胺。同时，所选的操作条件能够避免形成额外的0ΑΤ。根据本发明，将在淬火步骤获得的三聚氰胺和氨水溶液(含有基本上以三聚氰酸二酰胺和三聚氰酸一酰胺的形式存在的0ΑΤ)经过结晶的步骤，冷却到30-60°C，优选地冷却到40-50°C，可以分离高纯度的三聚氰胺晶体。结晶压力略高于一个大气压，根据在所选温度下氨水溶液的蒸汽压确定。在所选条件下，三聚氰酸二酰胺C3N3 (NH2)2 (OH)和三聚氰酸一酰胺C3N3 (NH2) (OH) 2保留在溶液中。本发明发现分离三聚氰胺晶体后，处理所得母液可使大部分三聚氰酸二酰胺转化为三聚氰胺，较少部分转化为三聚氰酸一酰胺。这对于回收更多的三聚氰胺和将难溶于氨水的三聚氰酸二酰胺转化为易溶的三聚氰酸一酰胺具有双重优势，使得在淬火步骤中回收母液不会存在下一结晶步骤中沉淀三聚氰酸二酰胺的风险。根据本发明，这种有利于母液的处理包括回收母液前在150-190°C的温度范围内加热母液1-4小时的步骤，目的是淬火和稀释由反应器提供的三聚氰胺熔体产物。如下所述，在母液处理步骤中也可添加气态氨，以弥补在结晶步骤或在除去三聚氰酸一酰胺过程中损失的氨。在母液回收的淬火和稀释步骤前，对母液的总流体进行的处理步骤，与美国专利3161638提供的处理有本质上的区别，该专利从溶液中除去全部的氨，产生高能耗，使得三聚氰酸二酰胺和三聚氰酸一酰胺均以固体的形式沉淀，由于它们在无氨的水中溶解度很差而被过滤掉。此外，还发现上述加热步骤不仅可使三聚氰酸二酰胺转化为三聚氰胺和三聚氰酸一酰胺，还能使其水解成NH3和CO2的形式，在三聚氰胺合成的主反应中未转化的尿素与三聚氰胺熔体一起，流经下游的淬火步骤。
本发明的另一方面是在母液闭合环路中避免三聚氰酸一酰胺积蓄至其溶解度的限度，以及避免在三聚氰胺结晶过程中三聚氰酸一酰胺沉淀的风险，该方法进一步包括如下步骤从所述加热步骤后获得的母液流体中分离部分母液；从所述部分母液中基本上除去三聚氰酸一酰胺，和将基本上除去三聚氰酸一酰胺的所述部分母液回归到所述母液流体中。根据本发明，在所述加热步骤后，从获得的母液流体中分离的部分母液的量很小，优选地按重量计含量为5-20%。优选地，从所述分离的部分母液中脱氨(脱掉氨)，使三聚氰酸一酰沉淀，以及通过过滤分离固体三聚氰酸一酰的操作，除去三聚氰酸一酰胺。过滤除去固体后，将滤液回归至 主要的母液环路中。下面将结合附图，根据本发明获得高纯度三聚氰胺的方法的某些实施方案的非限定性描述，更清楚地体现本发明进一步的特征和优势。


附图中图I为本发明三聚氰胺设备的流程图；图2为本发明实施例中的图I所示三聚氰胺设备的淬火装置；图3为本发明另一个实施例中的图I所示三聚氰胺设备的淬火装置；图4为本发明实施例中用于处理结晶三聚氰胺母液以将三聚氰酸二酰胺转化为
三聚氰胺和三聚氰酸一酰胺的装置；图5为本发明另一个实施例中用于处理结晶三聚氰胺母液以将三聚氰酸二酰胺转化为三聚氰胺和三聚氰酸一酰胺的装置。
具体实施例方式如图I所示，其为用于从尿素中以高压方法生产三聚氰胺的设备-系统流程图。在该三聚氰胺设备中，用参考数字I表示其整体，方块2表示三聚氰胺合成的高压反应器，方块3表示反应器2中得到三聚氰胺熔体的淬火部分，方块4表示三聚氰胺结晶部分，方块5表示用于回收高纯度三聚氰胺晶体的液/固分离器，方块6表示用于转化三聚氰酸一酰胺的母液处理部分。一般地，在本发明的说明书和所附的权利要求中，除另有说明外，术语“输送或连接工具或流体线路”的含意是指管线、连接线或管道、泵、压缩机、喷射器或者已知类型的其他器件，用于将液体或气流从设备的一个地方传输到另一个地方。流体线路7表示将液体尿素流输送到通过热解将尿素转化为三聚氰胺的反应器2中。反应器2通常在70-200bar的压力范围和360_420°C的温度范围操作。起反应的物质通过两个分离的输出口排出反应器，即含有氨气和二氧化碳及三聚氰胺蒸汽的气流8，以及含有诸如OAT和缩聚物等杂质的液相或熔体形式的粗三聚氰胺的流体9。气流8在常规气体洗涤单元(未显示)与各三聚氰胺蒸汽(各蒸汽依次回到反应器2)分离后，正常循环到尿素合成设备。相应地，粗三聚氰胺的流体9被输送到淬火部分3中，与流体10的母液密切接触，后者来自用于转化三聚氰酸二酰胺的处理部分6，下面的描述将更详细的公开在浓缩的氨水溶液中存在的缩聚物基本上全部转化为三聚氰胺，从而得到三聚氰胺溶液。
·
淬火部分3的温度保持在150_190°C，在自体压力下，与小股通过通过线路11注入的气态氨交错，然后超出的量从线路12释放。 从淬火部分3排出的三聚氰胺溶液通过流体线路13输送到温度降至30_60°C的结晶部分4，在自体压力下，使很高纯度的三聚氰胺晶体沉淀，剩余杂质和剩余三聚氰胺保留在溶液中。含有剩余杂质和剩余三聚氰胺(称为母液)的液体蒸汽和结晶的三聚氰胺从结晶部分4排出，通过流体线路14，被输送到液/固分离器5，在此处结晶的三聚氰胺从母液中分离出来。从流体线路15排出的三聚氰胺晶体被母液湿润，通过用水洗涤晶体块的常用技术除去母液，将得到的滤液(含有溶解的三聚氰胺)回归到母液环路中。干燥晶体并传送到最终包装。母液通过流体线路16从分离部分5转移到处理部分6，在此处将液体流加热到150-190°C，在自体压力下，根据操作温度(温度越高，驻留时间越短)保持这种状态1-4小时。通过这种方式，溶液中的三聚氰酸二酰胺主要转化为三聚氰胺，少量转化为三聚氰酸一酰胺。最后，经处理的母液通过循环闭合所述环路，通过流体线路10回到淬火部分3。部分6中少量的母液通过流体线路17被净化，以避免在母液回路内部积蓄过量的三聚氰酸一酰胺，从而避免三聚氰酸一酰胺在三聚氰胺结晶过程中沉淀的风险。该蒸汽被脱氨并可能在三聚氰酸一酰胺除去部分18中被中和，得到三聚氰酸一酰胺沉淀，其通过过滤被分离并从流体线路19排出，而含有三聚氰胺的滤液通过流体线路20被送回到母液环路中。图2显示本发明三聚氰胺淬火的一个实施方案的装置，适用于图I所示三聚氰胺设备的淬火部分3。用参考数字20表示该淬火装置的整体。装置20包括圆柱形的立式容器21，这样设计和构造有利于在压力基本上等于或低于反应器2的操作压力例如20-100bar、优选30_70bar的压力下和优选150_190°C的三聚氰胺淬火的操作温度下进行有效操作。容器21内部提供了机械搅拌器(用26表示其整体)和挡板23，挡板23沿着容器21的壁垂直延伸，用于在搅拌下给液体传送有效的动力。搅拌器26包括垂直的轴27，其沿着容器I的纵轴，从容器21的顶部到较低部分延伸，在轴27下端有叶轮22。搅拌器叶轮22可以为涡轮，或螺旋桨式，优选地为平叶涡轮。搅拌器26由位于容器21外部的合适的发动机28控制。容器21内部还提供传热线圈24，其可以通过由传热流体在内部交错的管来实现，例如通过导热油流或加压沸水。优选地，传热流体通过输入管29进入容器21和线圈24，并通过输出管30从中排出。 容器21还包括适当的开口(未显示)，用于输入来自处理部分6的母液，输入来自反应器2的三聚氰胺熔体,输入和输出气态氨和输出三聚氰胺溶液。优选地，根据本发明的实施方案，母液通过管10被引入到容器21。三聚氰胺熔体通过管9引入，优选地管9在容器21的内部从其顶部延伸到接近搅拌器叶轮22的上部。这样，只要熔体到达搅拌器叶轮22上部，有利于其立即分散到容器21的液相中。通过管11将气态氨输送到容器中，这有利于在容器21的 内部从其底部延伸到搅拌器叶轮22的下部。这样，一旦氨气到达搅拌器叶轮22下部，它会立即被分散成很细的小滴，并在容器21的液相中分散。多余的氨从管12释放。根据本发明，在容器21中，三聚氰胺熔体与母液接触，在150-190°C的温度范围内淬火，优选地为160-180°C，而所得溶液与气态氨保持密切接触15-90分钟。这样，三聚氰胺成为按重量计优选浓度为8-16%的溶液，同时反应器2中形成的诸如缩聚物的一些杂质通过与氨气反应，被转化为三聚氰胺，使所得三聚氰胺溶液中缩聚物的含量实际上消失。在这方面，根据本发明，母液中存在的氨以及气态氨都优选地被引入容器21，以便在规定的温度范围内，在达到淬火容器的平衡压力下，保持所述溶液的浓度范围按重量计在20%至35%之间。此外，由于搅拌器叶轮22能实现高效的气液接触体系，有利于气态氨高度分散和分布在液体物质中。在容器21中，温度条件由流经线圈24的热交换流体控制，该线圈从容器21中除去热量以使总液体物质保持在所需要的温度。从容器21排出的液相被转移到设备I的连续的结晶部分4，液相在这里被立即冷却到最后的结晶温度，即自体压力下30_60°C的温度范围。该转移可以采用水平控制装置或泵通过管13在不同的压力下简单操作。图3显示本发明三聚氰胺淬火的另一个实施方案的装置，适用于图I所示三聚氰胺设备的淬火部分3。用参考数字40表示该淬火装置的整体。图3中装置40的各元素在结构上或功能上等同于图2中装置20相应的各元素，与后者各元素的参考数字定义相同。 装置40包括容器41和容器41外部的闭合环路，用参考数字42表示闭合环路的整体。所述闭合环路42包括抽气泵44、热交换器45、将容器41的底部连接到泵44的管43，将泵44连接到热交换器45的管46和将热交换器45连接到容器41的管47。在该实施方案中，所有流体在一起密切混合，即来自流体线路(管)10的母液、来自流体线路(管)9的三聚氰胺熔体和来自流体线路(管)11的气态氨在管43中混合，通过泵44可使所得液/气相连续地在闭合环路42和容器41中循环。这可使氨精确地分布在液体物质中。液体温度通过在两侧交错进行液/气相的热交换器45控制，必要时通过热交换流体移除液/气相的热量。三聚氰胺溶液的流体通过管13不断地从容器41排出，并输送到上述部分4的结晶步骤。图4显示本发明实施方案中的装置，用于结晶三聚氰胺母液，目的是将三聚氰酸二酰胺转化为三聚氰酸一酰胺和三聚氰胺。用参考数字60表示该装置的整体，其适用于图I所示三聚氰胺设备的处理部分6。
装置60包括单一的压力容器61，其总体积足以让母液流体在选定温度下停留所需的时间。压力容器61内部提供了机械搅拌器66和垂直延伸的挡板63，有助于液体在搅拌下具有从线圈64转移的热量，内部有热流体交错穿过，例如冷凝蒸汽。优选地，传热流体通过输入管69进入容器61和线圈64,通过输出管65从中排出。搅拌器66包括沿容器61纵轴从其顶部到容器61下部延伸的垂直轴67，和在轴67下端的叶轮62。搅拌器叶轮62可以是涡轮，或螺旋桨式，优选地为平叶涡轮。搅拌器66由位于容器61外部的合适的发动机68控制。容器61内部还提供传热线圈24，其可以通过由传热流体在内部交错的管来实现，例如通过导热油流或蒸汽。优选地，传热流体通过输入管29进入容器21和线圈24，并通过输出管30从中排出。通过管16将母液引入容器61，通过管10排出经处理的液体。 图5显示本发明另一个实施方案的装置，用于处理结晶三聚氰胺母液，以便将三聚氰酸二酰胺转化为三聚氰酸一酰胺和三聚氰胺。该装置以参考数字70表示其整体，适用于图I所示三聚氰胺设备的处理部分6。装置70包括两个压力容器7IA和71B，它们与上述容器61具有相同的构造，相对液体流体顺序排列。这种构造对于使用较小容器时很有优势，即其体积小于单一容器61的体积。根据本发明的另一个实施方案(未显示)，来自固/液分离部分5的母液可以在装置60的容器61或者装置70的容器71A的适当的交换器的上游，在所需温度下预热。这种情况下，不再需要容器61或者容器71A和71B的传热线圈64。在装置60的容器61中和装置70的容器71A和71B中，由于温度增加，构成母液的氨水溶液的压力上升至15-80bar，取决于使用的氨水浓度。处理后的母液中三聚氰酸二酰胺耗尽，且富含三聚氰胺(和一些三聚氰酸一酰胺)，将该母液转移至淬火部分3，在与三聚氰酸二酰胺转化部分6的大致相同的温度和压力下操作。以下实施例旨在更好地显示本发明实施的较佳方案及其优势，但不应理解为仅限于这些范围。实施例I采用高压技术得到的分离废气后的IOOg三聚氰胺熔体样品，在390°C、80bar压力下保持在液相中，其组成如下(重量百分比)
三聚氰胺89.7%
OAT1.0%
缩聚物2.2
未转化的尿素 5.0%
溶解的NH31.3%
溶解的CO20.8%
将该样品迅速转移到带搅拌的釜式反应器中，保持在170°C，该反应器中预先置有800g浓度为31%的氨溶液。该容器的内部压力达到41bar。搅拌10分钟后，将反应器内容物迅速转移至进一步带有冷却装置的搅拌容器中，将得到的三聚氰胺溶液快速冷却至约40°C。达到所需温度后，容器内部压力约为lbar。对液相样品进行分析，显示三聚氰胺浓度为O. 67%，三聚氰酸二酰胺为O. 08%，在31%浓度的氨水溶液中小于其溶解度限度，三聚氰酸一酰胺为O. 02%，远小于其溶解度限度(2%)。未检出缩聚物。尿素部分被水解。分离的三聚氰胺晶体纯度非常高。实施例2母液的组成如下(重量百分比)
三聚氰胺0.84 %
三聚氰酸二酰胺 0.12 %
三聚氰酸一酰胺 0.15 %
氨30.4 %
水加至100 %与实施例I中从三聚氰胺结晶步骤回收的母液相似，将该母液以800g/h的速率连续输送到I升带搅拌的釜式反应器中，加热保持恒温180°c。将气态氨注入同一反应器中，压力升至66bar。通过保持恒定的内部液体水平，排出产物，冷却和分析。三聚氰酸二酰胺基本上消失，约80%转化成三聚氰胺，其余的转化为三聚氰酸一酰胺。在较温和的条件下重复相同的实验，氨的浓度减半，在170°C、24bar的压力下操作。为了观察三聚氰酸二酰胺实质的转化，需要将流速降低到250g/h。与此同时，该反应的主要产物是三聚氰酸一酰胺。实施例3 本发明获得高纯度三聚氰胺的方法在图I所示的中试设备中进行。由高压尿素反应器2得到具有与实施例I所述组成相同的三聚氰胺熔体。将三聚氰胺熔体以100g/h的速率输送到淬火部分3的带搅拌的釜式反应器(容器21)中，其配置参考图2所示，反应器21配有150升液体体积，反应器21中淬火和稀释过程在170°C进行。同一反应器21连续接收回收的810kg/h氨水溶液，其含有250kg/h氨和约550kg/h水，其余主要为溶解的三聚氰胺和三聚氰酸二酰胺(循环的母液)。所述氨水溶液来自三聚氰酸二酰胺转化部分6，也在170°C操作，淬火反应器21和三聚氰酸二酰胺转化部分6在大致相同的温度下操作，自体内部压力为44bar。接收380_390°C三聚氰胺熔体和170°C氨溶液的淬火反应器21的温度，适当冷却控制在170°C。来自淬火反应器的连续过量液体为10. 7-10. 9%浓度的三聚氰胺溶液，几乎不含三聚氰胺缩聚物。将其降压并连续输送到结晶部分4的Im3体积的冷却-结晶器中，该过程物质的温度保持在45°C。结晶器的压力稳定在I. 2bar。随着母液悬浮液形成的三聚氰胺晶体沉淀，逐步从结晶器中提取出来，输送到离心机，使晶体分离，用去离子水洗涤，过滤的母液在大气压下收集到釜式容器中。由O. 84%三聚氰胺饱和、含有O. 12%三聚氰酸二酰胺和O. 17%三聚氰酸一酰胺的母液，以940升/h的速率被连续输送到三聚氰酸二酰胺转化部分6的带搅拌的釜式反应器(容器60)中，由内部蒸汽线圈提供，加热液体，使其保持在170°C，参考上述图4。还引入了小股的气态氨，以补偿在反应器60中晶体分离的损失，内部压力达到44bar。反应器容积为2m3，然后使液相停留时间约2小时。由于这种操作，难溶的三聚氰酸二酰胺转化为三聚氰胺和三聚氰酸一酰胺，使再循环的氨水溶液(母液)在三聚氰胺结晶步骤中不存在三聚氰酸二酰胺沉淀的风险。此外，作为三聚氰胺熔体的残渣留在溶液中的一些尿素(O. 45%)在该反应器60中被有效水解。80%经处理的母液蒸汽被重新送至淬火部分3，而剩余的20%经处理的母液蒸汽通过净化除去三聚氰酸一酰胺，平均约O. 4kg/h，以避免其在工艺环路中过量积蓄。在三聚氰酸一酰胺除去部分18通过脱除溶解的氨进行除去操作，使三聚氰酸一酰胺在剩余的水中 不溶，通过过滤分离三聚氰酸一酰胺。然后，从处理部分18回收基本上除去了三聚氰酸一酰胺但还含有一些三聚氰胺的母液蒸汽，返回至母液蒸汽的工艺环路，循环到淬火部分3。这样，工艺环路中OAT的浓度不会达到溶解度的限度，高于该限度OAT将沉淀并污染产生的三聚氰胺。此外，工艺产量很高，即具有大于98%的高纯度(大于99. 8%)的三聚氰胺从含有所述三聚氰胺或者缩聚物和OAT的形式的原始熔体中被回收。实施例4进行一项研究，目的是在从三聚氰酸二酰胺中产生三聚氰酸一酰胺后，在除去三聚氰酸一酰胺时尽可能减少净化脱除母液级分，如前述实施例所示，避免在结晶部分4中在三聚氰胺结晶步骤，三聚氰酸二酰胺或三聚氰酸一酰胺在氨水溶液中同时沉淀的风险。本研究发现以相同的条件操作前面实施例3的设备，但对循环氨水溶液(循环的母液)的净化从20%减少至10%，在淬火部分3中，通过将氨水溶液和三聚氰胺熔体的比率增加5%，可避免OAT在三聚氰胺结晶时沉淀的风险。另外，循环母液的净化减少至5%，在淬火部分3中氨水溶液/三聚氰胺熔体的比率可能增加20%。
权利要求
1.用于生产高纯度三聚氰胺的高压非催化设备，包括用于三聚氰胺合成的反应器(2)，用于从反应器(2)排出的三聚氰胺熔体中获得三聚氰胺溶液的淬火部分(3)，三聚氰胺结晶部分(4)和用于从三聚氰胺母液中分离晶体的液/固分离部分(5)，所述反应器(2)和所述部分(3，4，5)彼此流体连通，其特征在于，进一步包括 处理部分(6); 装置(16)，用于将从所述液/固分离部分(5)出来的三聚氰胺结晶母液流体输送到所述处理部分(6)，和 装置(10)，用于将从所述处理部分(6)出来的经处理的母液流体输送到所述淬火部分(3)。
2.根据权利要求I所述的高压非催化设备，其特征在于，进一步包括 三聚氰酸一酰胺除去部分(18)； 用于将从所述处理部分(6)出来的部分母液流体输送到所述三聚氰酸一酰胺除去部分(18)的装置，和 装置(10，20)，用于将从所述三聚氰酸一酰胺除去部分(18)出来的母液循环到所述淬火部分(3)。
3.根据权利要求I所述的高压非催化设备，其特征在于，所述淬火部分(3)包括用于淬火所述三聚氰胺熔体的装置(20，40)、用于在所述三聚氰胺溶液中紧密分布氨的装置和用于控制所述三聚氰胺溶液温度的装置；所述装置(20，40)包括提供至少一个用于输入作为分离流体或混合流体的三聚氰胺母液、三聚氰胺熔体和气态氨的开口，以及提供至少一个用于输出所述三聚氰胺溶液的开口的容器(21，41)。
4.根据权利要求3所述的高压非催化设备，其特征在于，所述用于在所述三聚氰胺溶液中紧密分布氨的装置提供于所述容器(21)的内部，其包括具有垂直轴(27)的搅拌器(26)和在所述轴(27)下端的叶轮(22)。
5.根据权利要求4所述的高压非催化设备，其特征在于，所述叶轮(22)为平叶涡轮。
6.根据权利要求3或4所述的高压非催化设备，其特征在于，所述氨和所述三聚氰胺熔体被输送到所述容器(21)中，接近所述叶轮(22)。
7.根据权利要求3-6任一项所述的高压非催化设备，其特征在于，所述用于控制所述三聚氰胺溶液温度的装置提供于所述容器(21)的内部，其包括内部交错有热交换流体的传热线圈(24)。
8.根据权利要求3所述的高压非催化设备，其特征在于，所述用于在所述三聚氰胺溶液中紧密分布氨的装置包括提供于所述容器(41)外部与其流体连通的抽气泵(44)，所述抽气泵(44)输送所述母液、所述三聚氰胺熔体和所述气态氨的混合流体。
9.根据权利要求3或8所述的高压非催化设备，其特征在于，所述用于控制所述三聚氰胺溶液温度的装置包括提供于所述容器(41)外部与其流体连通的热交换器(45)，所述热交换器(45)内交错有热交换流体，在工艺侧具有所述三聚氰胺熔体和所述气态氨的混合流体。
10.根据权利要求I所述的高压非催化设备，其特征在于，所述处理部分(6)包括用于处理所述三聚氰胺结晶母液的装置(60，70)，其包括至少一个容器(61 ;71A，71B)，用于搅拌所述三聚氰胺结晶母液的装置(66，67)和用于加热所述三聚氰胺结晶母液的装置(64)；所述容器(61 ;71A，71B)提供用于输入三聚氰胺结晶母液的开口和用于输出经处理的母液的开口。
11.根据权利要求10所述的高压非催化设备，其特征在于，其包括顺序排列的彼此流体连通的两个容器(71A，71B)。
全文摘要
本发明涉及获得高纯度三聚氰胺的方法，该方法的特征在于其包括如下步骤用含有氨的水溶液淬火三聚氰胺熔体，除去三聚氰胺合成中的废气和含有的诸如三聚氰酸二酰胺、三聚氰酸一酰胺和缩聚物的三聚氰胺杂质，在此条件下基本上将缩聚物转化为三聚氰胺，获得基本上不含缩聚物的三聚氰胺溶液；从所述三聚氰胺溶液中通过三聚氰胺结晶回收三聚氰胺，获得三聚氰胺晶体和三聚氰胺结晶母液；在此条件下处理所述结晶三聚氰胺母液，将至少部分三聚氰酸二酰胺含量转化为三聚氰酸一酰胺和三聚氰胺，获得至少三聚氰酸二酰胺含量减少的经处理的母液。本发明还涉及用于实施上述方法生产高纯度三聚氰胺的高压非催化设备和适用于该设备的装置。
文档编号B01J19/18GK102850286SQ20121036261
公开日2013年1月2日 申请日期2009年2月24日 优先权日2008年3月4日
发明者葛朗卡罗·塞欧里 申请人:卡萨尔尿素公司