Brevet FR2011798A1 — publié le 19700306

L'invention concerne un procédé pour la séparation de mélamine à partir d'un mélange de gaz de synthèse contenant de la vapeur de mélamine chaude. On obtient un tel mélange de gaz lors de la préparation de mélamine à partir d'urée, où l'urée, 5 par chauffage et éventuellement sous pression, selon l'équation de réaction: 6 C0(NH2)2 C^MgHg + 6 NH^ + 3 C02 est convertie en un mélange de gaz contenant de la mélamine, de l'ammoniac et de l'anhydride carbonique. Comme la réaction est effectuée le plus souvent en pré-10 sence d'un catalyseur et d'un courant de gaz contenant de l'ammoniac, le gaz de synthèse contiendra généralement une plus grande quantité de gaz qu'il paraît stoéchiométriquement d'après l'équation de réaction susdite. En refroidissant les gaz de réaction chauds, on peut sé-15 parer la -mélamine comme matière solide des gaz restants au moyen d'une sublimation. On a déjà proposé d'effectuer le refroidissement des gaz de réaction par un contact direct des gaz chauds avec un agent de refroidissement gazeux, liquide ou solide. L'emploi d'un agent de refroidissement gazeux présente • 20 l'inconvénient qu'il faut pomper de grandes quantités en volume de gaz. De plus, ceci n'est pas intéressant du point de vue de l'économie de chaleur, puisque la chaleur à évacuer se dégage en grande partie à un niveau tellement bas qu'il est difficile de l'utiliser de nouveau. 25 Comme agent de refroidissement liquide on a proposé un liquide inerte, tel qu'un hydrocarbure à point d'ébullition élevé, mais il est alors nécessaire que la mélamine sublimée soit libérée, après -filtration de l'hydrocarbure adhérant et cela à l'aide de solvants spéciaux. 30 Si l'on utilise l'eau ou une solution de carbonate d'ammo nium comme agent de refroidissement, les gaz libérés de mélamine contiennent une grande quantité de vapeur d'eau, de sorte qu'ils ne conviennent pas immédiatement pour être récirculés vers le réacteur de synthèse de mélamine, alors que l'eau ne convient non 55 plus quand on l'utilise dans d'autres processus, par- exemple pour la préparation d'urée à partir de NH^ et de COg. Comme agent de refroidissement solide on a proposé un lit de tourbillonnement de particules de mélamine; un procédé de 69 21983 2 2011798 refroidissement pareil nécessite des investissements élevés, puisqu'il faut maintenir un lit de tourbillonnement relativement grand. De plus, le nettoyage de la surface évacuant la chaleur, sur laquelle la mélamine sublimante peut se déposer, n'est pas 5 facile. Or, la présente invention est relative à un procédé dans lequel les inconvénients inhérents aux procédés de séparation connus sont supprimés. Conformément à l'invention, on sépare la mélamine à partir 10 des gaz de synthèse chauds en mettant les gaz chauds en contact avec de l'urée fondue, en évacuant la mélamine mise en suspension dans la massa fondue d'urée et les gaz à peu près libérés de mélamine. La suspension de mélamine dans la masse fondue d'urée doit avoir de bonnes propriétés d'écoulement pour qu'on puisse 15 continuer à la pomper, de sorte que la suspension ne doit pas être trop visqueuse. C'est pourquoi il faut veiller à ce que la suspension ne contienne pas plus de 50 $ en poids.de mélamine. D'autre part,la quantité de mélamine dans la masse fondue d'urée ne doit pas se trouver à un niveau, trop bas en -vue de la sé-20 paration économique ultérieure de la mélamine; la concentration sera pour cette raison de 5 % en poids au moins, préférablement de 10 à 30 %. La mélamine peut être séparée de l'urée par filtration ou par centrifugation, éventuellement précédée d'un épaississe-25 ment de la suspension, par exemple dans un cyclone, et puis la mélamine pourra être libérée d'urée par lavage avec de l'eau. La faible quantité de solution d'urée diluée ainsi obtenue peut être mise en récirculation, #près qu'elle a été concentrée par é-vaporation en une masse fondue. De préférence, les gaz contenant 30 de la mélamine seront mis en contact avec une masse fondue d'urée de 150 °C ou plus, puisque la chaleur à évacuer se dégage alors à un niveau de température plus bas et qu'on peut en faire de la vapeur utile. Les gaz chauds contenant de la mélamine peuvent être mis en 35 contact, par exemple, avec la masse fondue d'urée dans un condenseur tubulaire parallèle, dans lequel l'eau à convertir en vapeur s'écoule autour des tubes, alors que la masse fondue d'urée s'écoule le long de la paroi intérieure des tubes en courant continu ou en contre-courant par rapport aux gaz contenant BAD ORIGINAL 69 21983 2011798 la vapeur de mélamine chaude. De plus, on peut conduire les gaz à travers la masse fondue d'urée, alors que la masse fondue d'urée se trouve dans un cylindre vertical équipé d'aubes et que la chaleur dégagée est transmise à un système de tubes refroidisseurs 5 entouré de la masse fondue d'urée. Pour absorber la chaleur qui se dégage dans la condensation de mélamine on a besoin d'une assez grande quantité en poids de masse fondue d'urée par rapport à la quantité de mélamine à condenser, puisque, la quantité de masse fondue d'urée 10 étant moins grande, la température de cette mass.e peut obtenir une valeur inadmissiblement élevée à cause de la formation de produits secondaires et de produits de décomposition,tels que par exemple l'acide cyanurique, la mélamine, le cyanurate et 1'uréidomélamine. Pour contrôler la température il faudra utili-15 ser, dans la condensation de mélamine, des rapports en poids mélamine-urée de par exemple 1 sur 4 à 1 sur 100 et faire circuler de préférence la masse d'urée entre une zone où la condensation de la mélamine a lieu et une zone où la masse d'urée cède la chaleur absorbée à l'eau de réfrigération tout en produisant 20 de la vapeur. La séparation de mélamine au moyen d'une masse fondue ■ d'urée présente encore l'avantage que de faibles quantités de produits secondaires qui, en première instance, se subliment aussi dans le courant de gaz, tels que l'ammeline et l'ammelide, se 25 dissolvent dans la masse fondue d'urée, de sorte qu'on obtient une mélamine très pure. Un autre avantage du procédé selon l'invention réside dans le fait que l'urée fondue, ayant servi d'agent de refroidissement, peut être utilisée comme agent d'alimentation du réacteur de mé-30 lamine. Les impuretés dissoutes dans l'urée ne nuisent pas, puisqu'elles participent également à la conversion dans le réacteur de mélamine. De plus, le procédé présente l'avantage que les gaz de réaction sont anhydres, de sorte qu'ils peuvent être comprimés à une température aussi basse que possible et être 35 ramenés à la synthèse d'urée. C'est pourquoi la corrosion au compresseur est minimale, comme le sont les frais de compression. Le procédé selon l'invention sera expliqué à l'aide"de la figure qui représente schématiquement le processus et l'appareillage nécessaire. Conformément à cette figure, on amène de BAD ORDINAL 69 21983 4 2011798 l'urée fondue, via une conduite 2, et du gaz de fluidisation, via une conduite' 3* à un réacteur de mélamine A qui est rempli de particules catalytiques et dans lequel la température est maintenue à la valeur exigée au moyen d'une spirale de chauf-5 fage 1. De ce réacteur on évacue les gaz de synthèse^ via une conduite 4, à une température de 390 °C. Ces gaz sont libérés des particules catalytiques dans un dispositif de filtrage D et ensuite ils sont amenés, via une conduite 5* à un dispositif 10 de sublimation B dans lequel ils sont mis en contact avec une masse fondue d'urée. La chaleur sensible et la chaleur de sublimation dégagée sont évacuées à l'aide d'eau qui est convertie en vapeur et qui s'écoule par un système de tubes refroidisseurs 6. Via une conduite 14', on amène de l'urée, soit à l'état 15 solide, soit à l'état déjà fondu, au dispositif de sublimation B. La suspension de mélamine obtenue dans la masse fondue d'urée est amenée, via une conduite 7, à un centrifugeur C qui reçoit de l'eau via une conduite 8. Les cristaux de mélamine lavés sont évacués, via une conduite 9, et la solution d'urée' 20 obtenue lors du lavage'est évacuée via une conduite 10. La masse fondue d'urée libérée de mélamine est amenée, via une conduite 11, qui devient la conduite 2, au réacteur de synthèse de mélamine. Par l'intermédiaire d'une' conduite 12 et d'un dispositif 25 de chauffage E, les gaz libérés de mélamine sont ramenés en majeure partie au réacteur de synthèse de mélamine. On peut réaliser aussi un refroidissement préalable des gaz provenant de la synthèse en mélangeant une partie des gaz relativement froids et libérés de mélamine avec les gaz chauds provenant de la synthèse. 30 Une certaine quantité de gaz, correspondant à la quantité de gaz formé lors dê la production de mélamine, est évacuée via une conduite 13; ce gaz peut être amené, par exemple, à une synthèse d'urée non reproduite. La mesure suivant l'invention peut être réalisée aussi 35 bien sous une pression atmosphérique que sous une pression superatmosphérique. Ceci dépendra des conditions dans lesquelles la synthèse de mélamine a lieu. BAD ORIGINAL 69 21983 5 2011798 Exemple Le réacteur de synthèse de mélamine A, opérant à 390 °C et à 7 atm, est alimenté par heure, avec 100 kg de. masse fondue O "3 d'urée à 160 C. Comme gaz de fluidisation on utilise 150,5 m N 5 de mélange de gaz composé de 2 parties en volume de NH^ et de 1 partie en volume de C0g. En présence d'un catalyseur approprié, par exemple, de silicagel et avec addition de la quantité exacte de chaleur, le rendement en mélamine par rapport à l'urée amenée est de 10 90 %. La composition des gaz de réaction est la suivante: 31,5 kg de mélamine; 7,2 kg de HNC0; 105*3 kg de NH-j et 133,0 kg de COg. Dans le dispositif de sublimation B dans lequel on supplée 103*5 kg- d'urée par heure, on met ces gaz de réaction en contact avec 4000 kg de masse fondue d'urée de 160 °C; on soumet à une centrifugation3a suspension de mélamine obtenue à une température 20 de 180 °C et on obtient 33 kg de mélamine par heure. En lavant les cristaux de mélamine, on obtient 7*Vkg de solution d'urée ayant une concentration de 46 % e'n poids. Du courant de gaz sortant du dispositif de sublimation 75 % sont remis en circulation vers le réacteur de synthèse de 25 mélamine, alors que le reste est évacué, par exemple, vers une usine d'urée.. Du dispositif de sublimation on évacue, par heure, 36000 kcal sous forme de vapeur de 4,5 atm. Il est évident qu'il n'est pas nécessaire que la masse 30 fondue d'urée soit parfaitement pure et qu'elle peut contenir des produits de décomposition, tels que par exemple .le biuret, puisque ceux-ci ne nuisent pas à la synthèse de mélamine. 69 21983 6 2011798 REVENDICATIONS 1. Procédé pour la séparation de mélamine à partir d'un mélange de gaz de synthèse contenant de la vapeur de mélamine chaude, suivant lequel le mélange de gaz encore chaud et provenant de la synthèse de mélamine est refroidi par contact avec 5 un liquide de refroidissement, tout en formant une suspension de mélamine dans le liquide de refroidissement, après quoi on sépare la mélamine du liquide de refroidissement, caractérisé en ce qu'on utilise une masse fondue d'urée comme 'liquide de refroidissement. 10 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la masse fondue d'urée a une température de 150 °C au minimum. 3- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la suspension de- mélamine formée dans de l'urée contient 5 à 50 ^ en poids de mélamine. 15 4. Procédé selon l'une ou l'autre des revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que la masse fondue d'urée - après la séparation de la mélamine mise en suspension - sert comme agent d'alimentation pour la synthèse de mélamine. 5. Procédé, en substance tel que décrit plus haut, 20 notamment à l'aide de l'exemple et en référence à la figure.-