CN105709675B - 用于生产三聚氰胺的设备的后反应器及相关方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于处理粗三聚氰胺料流的后反应器，所述粗三聚氰胺料流来自于从尿素生产三聚氰胺的装置，其包括：‑竖直圆柱形密封室；‑布置在所述竖直圆柱形室外部的加热夹套，优选利用熔融盐；‑多个具有通孔的板，布置所述板以竖直方向上相互隔开构型一个在另一个上方以限定所述密封室内的多个部分，每个部分与相邻部分通过所述通孔连通；‑所述密封室内粗三聚氰胺液体料流的入口装置，其布置在密封室的头部内，所述头部限定在所述多个板的上板和室的上壁之间；‑所述密封室的尾部，所述尾部限定在所述多个板的下板与室的下壁之间；‑头部和尾部之间的一个或多个中间部分，其限定了精制区域；‑所述头部及可能的相邻部分，限定了CO2汽提区；‑所述后反应器内NH3气态料流的入口装置，其布置在头部以下的任一部分中。

Description

用于生产三聚氰胺的设备的后反应器及相关方法
本发明涉及用于从尿素生产三聚氰胺的设备的后反应器及相关方 法。
更具体地说，本发明涉及后反应器和涉及使用高压方法从尿素生 产高纯度三聚氰胺的方法。
从尿素生产三聚氰胺的方法可以在低压，存在催化剂下进行，也 可以在高压不使用催化剂下进行。在两种情况中，该反应是在 360-420℃的温度下进行，并且是高吸热的。反应热，其是负的，为约 93000千卡/Kmol生产的三聚氰胺。
与反应压力无关，尿素向三聚氰胺的转化根据以下总反应机理进 行：
6CO(NH2)2→(CN)3(NH2)3+6NH3+3CO2 (A)
尿素 三聚氰胺 废气
高压下由尿素生产三聚氰胺的过程，据信最有可能的中间反应(其 导致最终的三聚氰胺的形成)动力学过程如下：
3CO(NH2)2----------→3HOCN+3NH3 (1)
尿素 异氰酸
3HOCN----------→C3N3(OH)3 (2)
异氰酸 三聚氰酸
C3N3(OH)3+NH3---------→C3N3(OH)2NH2+H2O (3)
三聚氰酸 三聚氰酸一酰胺
C3N3(OH)2NH2+NH3----------→C3N3(oH)(NH2)2+H2O (4)
三聚氰酸一酰胺 三聚氰酸二酰胺
C3N3(oH)(NH2)2+NH3----------→C3N3(NH2)3+H2O (5)
三聚氰酸二酰胺 三聚氰胺
3CO(NH2)2+3H2O----------→6NH3+3CO2 (6)
尿素
(1)-(6)的反应组导致总反应(A)。
最终反应产物中，除未反应的尿素外(在转化率小于100％的情 况下)，还可存在一些中间产物，尤其是三聚氰酸一酰胺和三聚氰酸 二酰胺，以下简称为OAT(氧氨基三嗪)。同时，在三聚氰胺的合成 条件下，生产的三聚氰胺与其自身反应消除氨，转变为具有高分子量 的缩合产物(缩聚物)，这些缩聚物污染三聚氰胺自身，降低其纯度 并降低了方法的总产率。
以最大量存在于反应产物中的缩聚物是蜜白胺和蜜勒胺，其通过 以下整体反应式形成：
Figure BSA0000126649110000021
导致形成缩聚物的反应是可逆的，在液相中发生，低的氨分压和 在三聚氰胺为液体的温度下(＞354℃)三聚氰胺延长的停留时间对其 有利。三聚氰胺合成条件中产生少量的缩聚物，但是就市场对于后续 应用目前要求的最终产物的高纯度而言，它们的量仍然显著。
在高压方法中，温度140-150℃的熔融态尿素通常与气态NH3协 同引入到合成反应器中，反应器的温度通过合适的加热装置保持在 360-420℃。离开反应器的粗三聚氰胺通常通过溶解在水中和其后的重 结晶经历纯化处理。在这个处理中，再生气态反应副产物(氨和二氧 化碳)，反应副产物(主要为缩聚物和OAT)及未反应的尿素被除掉 和/或分离。
现有大多数工业方法中，三聚氰胺合成反应在高压下和液相中连 续进行，典型的在单一均相反应器中，通常在圆柱形容器(罐式反应 器中)进行，其中反应物(reagentmass)通过在反应本身期间产生 的气体保持在剧烈搅拌下。(负值)反应热通过合适的位于反应器内 部的热交换管转移给反应物，其中热载体流体在高于反应温度的温度 下循环。
由于气态反应副产物形成导致的强烈搅拌，反应器中所有化学物 质的浓度倾向于取得几乎等同于液体物质的每个点的值，并且连续送 入的尿素迅速与循环反应物混合。连续提取出的反应产物因此具有与 反应器中循环的反应物的浓度相同的浓度。考虑到涉及反应的动力学 特性，在如上述的***中可需要使用反应的大体积，这还使操作变得 非常昂贵，同时由于反应器必须耐受在反应物和制得产物在非常严格 温度和压力条件下的高腐蚀作用，形成这样反应器的材料和它们的加 工是极其昂贵的。
对于本领域技术人员而言，在单一连续反应器中，所述单一连续 反应器完全混合且特征在于在反应器的每一点处化学物质的均匀浓 度，根据分布曲线循环于其中的流体的任意部分的停留时间从零到无 穷大，其最可几分布非常接***均停留时间，后者被定义为***体积 和进料速率(以尿素计)的比值。
在这些条件下，在尿素完全转化为三聚氰胺前，从反应器中可排 出的反应物的量越大，平均停留时间也越短，也即反应体积与给料尿 素的进料速率的比值越小。
此外，由于获得完全混合的状态的实际困难，旁通现象可能发生， 包括未反应的尿素在完全掺入循环物质之前从反应器泄露。
基于以上描述，对上述的流体动力学问题，在其他条件不变的情 况下，需采用高反应体积以在单一连续均相反应器(罐式反应器)中 获得高尿素转化率(即高总产率)。仅通过适当的控制混合反应物的 实际停留时间和消除或减少给料尿素的旁通现象可以降低反应体积。
现有技术中，上述问题的解决方法主要包括：
-在多个级联均相反应器(multiple homogeneous reactors in cascade)中分配尿素转化程度，或
-采用管式反应器(活塞流反应器)，或
-提供后反应器。
所有这些方法需考虑反应物体系(其在低尿素转化值下倾向于分 离固体产物)的化学热力学特征。如US6252074(US’074)所教导， 为了克服这些缺陷，可以采用由第一反应级和其后的一个或多个反应 级组成的构型，所述第一反应级由均相反应器(罐式反应器)组成， 其特征在于尿素转化率高于85％，所述一个或多个反应器为管式*** (活塞流型)，其中获得尿素向所需的最终值的完全转化和旁通现象 的完全消除。
然而，如果尿素转化为三聚氰胺的反应的高选择性未同时获得， 仅仅获得尿素转化的高水平不是可接受的。
术语(尿素)转化率以“c”表示，为热解(因此消失)尿素量Up 与加入尿素量Ua的比值乘100。其以下式表示：
Figure BSA0000126649110000041
另一方面，热解反应的选择性“s”表示获得的三聚氰胺M与从经 转化的尿素可获得的理论值Mt的比值乘以100：
Figure BSA0000126649110000042
三聚氰胺的产率“r”为获得的三聚氰胺的摩尔量M/摩尔尿素加入 量Ua，乘以100。其以下式表示：：
Figure BSA0000126649110000051
合并式7-9，可得下式：
Figure BSA0000126649110000052
由三聚氰胺转变为尿素的总反应的化学计量反应(A)可知，可 获得的三聚氰胺的理论量Mt与热解尿素的量Up的摩尔比是：
Figure BSA0000126649110000053
将式11代入式10最终得到：
Figure BSA0000126649110000054
在100％转化率和100％选择性的极限情况下，每100mol进料尿 素相关性提供16.67mol三聚氰胺的最大产率，相应于每kg尿素得 0.35Kg三聚氰胺，尿素的消耗比为1/0.35，即生产1kg三聚氰胺需 2.86kg尿素。
如US3116294(US’294)所述，单一均相和连续反应器(即，在 大多数工业方法中通常采用的反应器类型)不可能达到100％的值， 因为反应体系中CO2的存在。CO2的存在是不可避免的，CO2是反应 产物中的一种。根据US’294，由于CO2的负面影响，这类反应器中 可获得的最大选择性约为95％。
因此，很清楚的是即使消除了上述流体动力学问题相关的转化率 损失(即获得反应物完全混合并且消除尿素旁通现象)，每千克尿素 会获得0.35×0.95＝0.33Kg三聚氰胺的反应的总最大产率，等于每Kg 离开反应器的三聚氰胺需消耗约3Kg的尿素。
为消除CO2对选择性的负面影响，US’294建议使用在与热解反 应器相同的温度和压力条件下操作的第二反应器，其中通过向其中鼓 泡气态NH3从反应物中提取CO2(汽提)。利用这种方法，可能获得高 达99.5％的反应产率，每Kg离开反应器的三聚氰胺消耗2.874Kg尿 素(扣除三聚氰胺纯化和结晶循环中的损失)。
US’294中请求保护的方法极大地增加了通常采用的三聚氰胺的 高压合成方法的产率。然而，由于请求保护的第二反应器与主反应器 (连续罐式反应器)相似，仍存在已经描述的相同的流体动力学问题 (反应物的均一性和尿素旁通)，尽管程度较轻。
通过引用专利US’074中请求保护的技术方案可获得产率的进一 步改进。该专利目的在于使离开主反应器的混合物经历管式反应器中 的进行的后续反应级(即，活塞流型的停留时间的分布)。这种方案 克服了US’294中仍然存在的流体动力性问题，同时，允许反应产率 提高到99.62％。还根据US’074，如果由“罐式反应器/管式反应器”组 合组成的***的下游的排出产物经历NH3汽提以完全消除仍然存在于 反应物体系中的CO2且经历在高压下操作的进一步最终反应级，可以 进一步提高产率。
相比于单一均相反应器中进行的方法，US’074和US’294描述的 两种方案允许获得从尿素生产三聚氰胺方法的产率的显著改进。然而， 对于两种方案，仍存在相当未解决的问题，如获得最大产率(尤其对 于US’294)和如投资成本(特别对于US’074)。
进一步供选择地，专利IT1391372中描述了建议作为这些问题的 解决方案，其涉及使用单独的后反应器或集成到反应器自身中的后反 应器。在IT’172描述的后反应器中，包含液相(基本上由粗三聚氰胺、 反应副产物和未反应的尿素组成)和气相(主要由氨和二氧化碳组成， 由三聚氰胺蒸气饱和)的两相物质，在由入口到出口穿过后反应器中， 根据从后反应器中心到边缘的径向路径且反之亦然，或根据从底部向 上的路径且反之亦然行进，这归因于存在放置于后反应器中的限定一 系列相互连通的隔间或空间的多个同心或径向圆柱形隔离物，其被两 相混合物接连通过。
然而这个方案(其通过提高三聚氰胺中液相中存在的未反应尿素 的转化率来提高可获得的产率)的特征在于后反应器自身的高结构复 杂性，所述复杂性应确保进入液体料流与排出液体料流的完全分离， 限制进入和不完全转化的尿素的向底部排放的旁通的可能性，以及减 少存在于流经后反应器的液体料流中的化学物质的返混。其结构复杂 性，涉及高安装费用，使得这种后反应器在工业装置中基本上无法使 用。
本发明的目的在于通过后反应器来克服现有技术描述的缺陷，所 述后反应器允许使用特别简单的结构且因此需要减少的经济投资来获 得与IT’372中描述的产率可比的产率。
本发明的第一个目的在于用于处理粗三聚氰胺料流的后反应器， 所述粗三聚氰胺料流来自于从尿素生产三聚氰胺的装置的反应器，所 述后反应器包括：
-竖直圆柱形密封室；
-布置在所述竖直圆柱形室外部的加热夹套，优选利用熔融盐；
-多个具有通孔的板，布置所述板以竖直方向上相互隔开构型一 个在另一个上方以限定所述密封室内的多个部分，每个部分与相邻部 分通过所述通孔连通；
-所述密封室内粗三聚氰胺液体料流的入口装置，其布置在密封 室的头部内，所述头部限定在所述多个板的上板和室的上壁之间；
-所述密封室的尾部，所述尾部限定在所述多个板的下板与室的 下壁之间；
-头部和尾部之间的一个或多个中间部分，其限定了精制区域；
-所述头部及可能的相邻部分，限定了CO2汽提区；
-所述后反应器内NH3气态料流的入口装置，其布置在头部以下 的任一部分中。在本申请说明书中，头部指后反应器的密封室的如下 部分，其由多个板的上板，后反应器的密封室的上壁，和上板和上壁 之间的圆柱形侧壁的部分限定，因此头部布置在具有通孔的上板以上， 即，粗三聚氰胺液体料流接触的第一板。
术语“多个板”表示至少两个板，而术语“多个部分”表示至少三个 部分，板限定的部分的数目总是比板的数目大一个。
尾部指后反应器的密封室的以下部分，其由多个板的下板，后反 应器的密封室的下壁以及所述下板和下壁之间的圆柱形侧壁的部分限 定，因此所述尾部布置在具有通孔的下板以下。
在后反应器的密封室内，板因此限定一系列连续的部分，通过所 述部分，液体料流自顶部向下流，而NH3气体料流自底部向上流。
后反应器位于从尿素生产三聚氰胺的方法的第一反应级下游，所 述第一级为尿素的热解反应，通常根据现有技术已知的程序在单一罐 式反应器中，如例如US’074和US’294中描述的那样进行。从尿素生 产三聚氰胺方法的第一级中生产的粗三聚氰胺的液体料流流入后反应 器中。
特别地，根据本发明的后反应器包括液体三聚氰胺料流和气相的 出口，其保持液相恒定水平和气相压力。
优选地，后反应器中NH3气相入口装置可带有分配器装置。
根据本发明的后反应器还可以位于三聚氰胺合成反应器内，即实 现集成***。
位于后反应器的竖直圆柱形密封室外的加热夹套，优选利用熔融 盐，具有加热流体的入口和出口装置，且特征在于加热流体的入口温 度和出口温度之间存在ΔT，相应于提供给后反应器的热。
后反应器室的头部和尾部之间的一个或多个中间部分限定了精制 区，其中同时发生热解中间产物(主要为OAT)向三聚氰胺的转化反 应(导致提高的选择性)和未反应的尿素向三聚氰胺的转化反应(导 致提高的产率)。
后反应器的密封室的头部，单独或任选地与其相邻部分组合，限 定了CO2汽提区。
后反应器具有3-40个多孔板及自身限定了4-41个后反应器的密 封室的部分，优选多孔板为4-20个及限定了后反应器密封室中5-21 个部分。
本发明的另一目的是从尿素生产三聚氰胺的方法，其中来自于从 尿素生产三聚氰胺方法的第一反应级的粗三聚氰胺液体料流在至少三 个连续部分中连续从顶部流向底部，优选至少四个连续部分，所述至 少三个连续部分通过多孔板限定，彼此通过所述孔连通且相对于后反 应器的竖直圆柱形密封室的液体料流的流动连续布置，所述后反应器 保持在可以在360-420℃变化的温度下和至少7000kPa的压力下，或 者在任一情况下在等于或轻微低于反应器的压力下，所述液体料流的 流动与连续从底部流向顶部的NH3的气态料流逆流。
从尿素生产三聚氰胺方法的第一反应级是尿素的热解反应，通常 由单一罐式反应器进行。
从尿素生产三聚氰胺方法的第一级中生产的粗三聚氰胺的液体料 流流入后反应器中。
当反应器和后反应器在相同压力下操作时，粗三聚氰胺液体料流 可使用溢流从反应器进料至后反应器。当反应器在比后反应器更高的 压力下操作时，粗三聚氰胺液体料流可从反应器通过水平控制进料至 后反应器。
当NH3料流进料至后反应器的密封室的尾部时，下板是与NH3气态料流接触的第一板，所述NH3气态料流通过后反应器的密封室中 的连续提供的通孔均匀分布在三聚氰胺料流中。
这些通孔实际上能优化气相再分配，产生液气接触且最小化回流。
由于NH3气态料流的进料仍可产生搅拌和导致回流，在优选的实 施方案中，所述后反应器内NH3料流的入口装置布置在与尾部相邻的 中间部分或布置在尾部合适的位置中，其允许在尾部中具有平稳情况， 最小化出口三聚氰胺料流中的回流。没有详细描述入口装置的合适定 位进尾部中(其有助于阻止所述部分中的回流现象和适合于产生平稳 情况)，因为对本领域技术人员来说是已知技术。
这样的溶液同时允许阻止其中提供纯化三聚氰胺液体料流的出口 装置的所述部分中的回流现象，所述现象可导致掺入离开液体三聚氰 胺料流的气态氨的部分夹带，且同时这样的溶液允许使用后反应器的 整个体积用于气态氨料流与液体三聚氰胺料流之间的接触。
在热解反应期间形成的包含CO2和NH3的气相(废气)(其与三 聚氰胺液体料流分离)，在CO2汽提区收集，所述CO2汽提区对应于 后反应器的头部，或相应于后反应器的头部和头部的相邻部分，所述 气相以保持后反应器内压力恒定的流速向外传送。
三聚氰胺液体料流以保持后反应器内液体水平恒定的流速从后反 应器排出。
根据本发明的设备是特别有利地，不仅因为其允许用结构非常简 单的后反应器实现产率和选择性的优化，而且特别是这个结果在现有 设备容量提升的情况中特别明显，其中作为向反应器进入原材料的提 高的速率的结果且导致的反应器内原材料的停留时间的减少，产出三 聚氰胺具有较高水平的中间产物和未反应的尿素。使用根据本发明的 后反应器和方法，从现有设备起始可以实现以成本有效的方式，具有 高产率和选择性，具有提高的容量的设备。
参照下面的示意图对本发明进行描述，其为所附带权利要求保护 范围的非限制性实施例。
图1：根据本发明的第一实施方案的后反应器示意图，在该第一 实施方案中，提供主反应器(图中未示)和后反应器的连续次序，在 主反应器中尿素的热解反应的第一级发生，在后反应器中第二级发生；
图2：根据本发明第一实施方案的后反应器的示意图，集成在反 应器的单一元素中，反应器和后反应器在相同压力下；
图3：根据本发明的方法的示意图，反应器和后反应器在相同压 力下；
图4：根据本发明的方法的示意图，反应器和后反应器在不同压 力下。
根据本发明，后反应器布置在大多数现有工业方法中通常使用的 类型的主反应器下游，其允许同时解决流体动力性问题和化学热力学 问题，所述流体动力学问题限制了尿素的转化，所述化学热力学问题 (CO2的存在)负面影响了尿素转化为三聚氰胺反应的选择性，并同 时实现了后反应器具有非常简单的结构。
根据本发明后反应器在与主反应器相同的温度条件下操作，而其 可以在相同(图3)或不同压力条件下(图4)操作，该压力可以略低 但绝不超过反应器中的压力值。
后反应器接受来自主反应器的液相，所述液相由含有溶液中未反 应尿素的粗三聚氰胺，NH3，CO2和杂质组成，所述杂质主要由OAT 和缩聚物组成。在热解反应期间形成的气体(废气)在主反应器中分 离或在与主反应器相连的专用设备中分离，且传送至下游用于其处理。 通常，然后将废气再循环至尿素生产装置。
后反应器还可连续操作且优选由竖直圆柱形容器组成，其高和直 径比为0.5-20，优选5-15。
后反应器具有第一开口(入口)和第二开口(出口)，离开主反 应器的液体三聚氰胺料流进料通过第一开口，一旦完成未反应尿素的 转化和存在于进料流中的OAT的转化，液体三聚氰胺料流从第二开 口以高纯度离开后反应器且继续生产方法的后续级。
在从入口到出口穿过后反应器中，迫使三聚氰胺液体料流连续穿 过后反应器的连续部分(即，级联)，所述连续部分由多孔板限定， 通过所述孔彼此连通。
如所述，后反应器的每一部分仅与两个相邻部分连通。
在第一优选实施方案中，参见图1，后反应器1具有密封室，密 封室具有连续板2，所述连续板2具有孔3，所述板2形成水平部分 4-8，进入入口9的液体物质(三聚氰胺料流)根据从顶部到底部的路 径穿过所述水平部分直到到达出口导管10。
通过具体的水平控制器调节来自于后反应器10的三聚氰胺料流 的流动。
图1示意性显示了根据本发明后反应器的第一实施方案的内部结 构，作为例子，由多孔板2限定的，相对于反应器的竖直轴水平布置 的5个部分组成(标识为数字4-8)。
根据这个构造，来自于主反应器的粗三聚氰胺液体料流通过喷嘴 9和与其连接的进料装置进入后反应器。特别是，粗三聚氰胺液体料流进入头部4，即上部并通过重力从顶部到底部行进直到到达尾部8和后反应器底部。粗三聚氰胺料流的液体物质从头部4向下部5行进， 穿过分隔部分4与部分5的多孔板2中的孔3。相似地，三聚氰胺料 流的液体物质行进直到尾部8且因此通过出口导管10离开后反应器。
在图1中所述的特定结构中，气态氨料流通过喷嘴11进料至后反 应器中。
进入的液体三聚氰胺料流在后反应器的穿过路径期间，从入口9 到出口10，遇到了通过板2具有的孔3均匀分布在所述液体料流中的 气态氨料流。
气态氨的引入具有汽提存在于三聚氰胺液相中的CO2的功能，以 降低和保持其浓度为接近于0的值。释放进入头部4的气体(基本上 为用三聚氰胺蒸气饱和的NH3和CO2)在后反应器的头部4中收集， 且最终通过喷嘴12传送出去以与来自于主反应器的废气组合。为此， 使用本领域技术人员已知的合适的装置(图1中未显示)，其允许以 保持后反应器内压力恒定的速率将气体传送出去。更具体地，可以使 用单一设备(图3)或两个分别的设备(图4)做出调整。
在汽提部分以下的部分(部分6和7)中在后反应器内循环的液 体料流中缺少CO2允许热解中间产物(基本上为OAT)向三聚氰胺 的转化反应的过程，并具有随之而来的提高的选择性。
此外，后反应器内板的布置确保进入液体料流与流出液体料流的 分隔，限制与该料流一起且未完全转化的进入尿素朝向底部排出的旁 通的可能性。
由于板的存在导致的分隔，还减少了流经后反应器的液体料流中 存在的化学物质的返混，所述板导致了后反应器部分之间的连续级联 流动。返混减小越大，各板之间的距离越小。
在尿素的热解过程的最后级，三聚氰胺中通过弱放热反应的OAT 的转化是普遍存在的。这些反应之后形成的热对保持后反应器内反应 温度有贡献。然而，为了提高未反应尿素至三聚氰胺的转化且因此需 提供尿素和后续反应的热解热，存在负平衡且因此必须从外界提供额 外的热：为了这个原因，后反应器1具有外部加热夹套13用于限制热 损失和提供转化未反应尿素所需的热并同时保持后反应器的温度几乎 处于与主反应器相同的值(360-420℃)。
夹套13设有加热流体入口喷嘴14和流体自身的出口喷嘴15。
本发明的第二实施方案，其允许进一步减少投资成本，如图2中 所示，其显示了并入用于合成三聚氰胺的主反应器中的后反应器。
特别是，图2显示了包括于主反应器中的在顶部的后反应器具有 与图1中所示相同的特征，形成了单一设备。
为了清晰描述，所述设备内标识为两个不同的区域：由主反应器 体组成的“热解区”和由后反应器组成的“精制区”II。在热解区I中， 其使用合适的加热装置保持在360-420℃之间的温度下和保持在高压 下(例如，大于7000kPa)，熔融尿素料流通过底部喷嘴16进入，根 据上述反应(A)热解为三聚氰胺，形成包含液相和气相的两相物质， 所述液相基本上由粗三聚氰胺，反应副产物和未反应尿素组成，所述 气相基本上由三聚氰胺蒸气饱和的氨和二氧化碳组成。
来自于热解区I的两相物质通过中间导管18向上进入到精制区 II。在图2中，举例而言，该精制区II具有含五个部分(4，5，6，7， 8)的后反应器，所述五个部分由多孔板2限定。在后反应器4的上部 或头部(其未被两相物质占据)中，收集与液相分离的气相。然后，气相通过废气出口喷嘴12传送到后反应器外部，所述喷嘴12的开口 被能允许逐渐形成的气相的离开的专用的控制装置17控制，保持后反 应器内和反应器自身内二者的恒定压力。在区II中，液相通过中间导 管18进料入头部4且从头部4起其从顶部穿过连续部分5-7流向底部 直到尾部8，这归因于多孔板2的孔3。最终，其传送到与排出阀20 连通的排出导管19。该阀具有允许控制来自于设备的反应产物的排出 速率的专用装置21，保持设备内液体水平恒定。在区4和5中，来自 于热解区I的液体三聚氰胺料流与气态氨接触，气态氨通过喷嘴11和 通过多孔板2的孔3的分配均匀地引入料流自身中，以通过汽提功能 分离存在于其中的CO2，这与图1中对于后反应器所示相似。通过喷 嘴11进料的气态氨与从三聚氰胺料流汽提的CO2一起在后反应器的 头部4中收集以与来自于下部热解区I通过中间导管18进入的废气一 起通过废气出口喷嘴12排出，如所示。
根据本发明方法的反应器和后反应器在相同压力下或在不同压力 下的示意性显示示于图3和图4中。在图3中的实施方案中，其中反 应器(R)和后反应器(PR)在相同压力下操作，基本上由粗三聚氰 胺、反应副产物和未反应尿素组成的液体料流在22中离开反应器，在 9中直接进料至后反应器，而气态氨在11中引入后反应器。在16中 用尿素和氨进料主反应器(R)。
在穿过后反应器路径期间，进入后反应器的液体三聚氰胺料流从 入口9到出口10遇到通过多孔板(图中未显示)均匀分布在所述液体 料流中的气态氨料流。作为汽提作用结果释放的气体在12中传送到外 部在24中与在23中从主反应器(R)离开的废气组合。
通过能够允许逐渐形成的气相泄露的专用控制装置17控制来自 后反应器的气体的泄露，保持在相同压力下操作的后反应器和反应器 内的恒定压力。
通过允许控制来自后反应器的反应产物的排出速率的专用水平控 制器21调节10中离开后反应器的三聚氰胺料流的流动，保持进入后 反应器的液体水平恒定。
在图4的实施方案中，其中反应器(R)和后反应器(PR)在不 同压力下操作，22中离开反应器的基本上由粗三聚氰胺，反应副产物 和未反应尿素组成的液体料流在9中进料至后反应器，且22中离开反 应器的三聚氰胺料流的流动由允许控制来自反应器的反应产物的排出 速率的专用水平控制器25调节，保持反应器中液体水平恒定。
气态氨料流在11中引入后反应器。在16中用尿素和氨进料主反 应器(R)。
在穿过后反应器的路径期间，进入后反应器的液体三聚氰胺料流 从入口9到出口10，遇到通过多孔板(图中未显示)均匀分布在所述 液体料流中的气态氨料流。作为汽提作用结果释放的气体在12中传送 到外部且气体出口通过允许气相泄露的专用控制装置17控制，保持后 反应器内压力恒定。
23中离开主反应器(R)的废气传送到外部且来自于反应器的气 体出口通过允许气相泄露的专用控制装置26控制，保持反应器内压力 恒定。
通过允许控制来自后反应器的反应产物的排出速率的专用水平控 制器21调节10中离开后反应器的三聚氰胺料流的流动，保持进入后 反应器的液体水平恒定。
根据本发明的方法和装置具有许多优点，具体地：
-CO2在后反应器各点均匀从粗三聚氰胺料流去除，导致三 聚氰胺合成方法的升高的选择性；
-完全消除进入后反应器的未反应尿素的旁通现象，确保其 完全转化为三聚氰胺，从而增加作为原材料进料的尿素的转化 率；
-在特别简单的装置中由于缺少OAT生产了高纯度的三聚 氰胺，投资成本大幅下降；
-相比于现有技术中存在的其他后反应器，所述装置是特别 简单的；
-无论使用的构造类型，所述装置甚至可非常容易地集成至 现有设备上。
提供以下实施方案仅用于本发明的示意性目的且不应解释为限制 所附权利要求限定的保护范围。
实施例1
在用于生产30,000t/a三聚氰胺的装置中，使用在8,000kPa压力 和385℃温度下操作的罐式反应器的第一反应级进料12.345Kg/h的熔 融尿素和615Kg/h的氨。
8,473Kg/h废气从所述反应器头部取出，其组成为：
3,880Kg/h NH3
4,263Kg/h CO2
330Kg/h三聚氰胺蒸气
送至回收其中含有的三聚氰胺，和液相中的4,489Kg/h粗三聚氰 胺，其组成为：
三聚氰胺(100％) 3,672Kg/h
未反应尿素 617Kg/h
OAT 23Kg/h
缩聚物 80Kg/h
NH3(溶液中) 60Kg/h
CO2(溶液中) 37Kg/h
由于80Kg/h缩聚物完全转化为三聚氰胺并由此在反应器下游放 置的纯化部分中回收，三聚氰胺产率(还包括与气相一起泄露的，在 设备的其他部分中总回收的)，在来自于第一反应级的出口处是：
3,672+330+80＝0.331Kg/千克尿素进料
12,345
即，理论值的94％，不计三聚氰胺回收和纯化循环损失。
所述液相送至图1中所示实施的后反应器且在与第一反应级相同 的压力和温度下操作。后反应器直径为0.9m且总高度为11m，液相 占据的总体积为6.04m3且具有其中的17个多孔板。以此方式，限定 了18个环形圆柱形部分，总量为1,100Kg/h的气态氨在其底部引入并 均匀分布和过热。
从后反应器的底部排料口收集4,004Kg/h的纯化三聚氰胺，组成 为：
三聚氰胺(100％) 3863Kg/h
未反应尿素 不存在
OAT 4Kg/h
缩聚物 60Kg/h
NH3(溶液中) 77Kg/h
CO2(溶液中) 不存在
1585Kg/h几乎全由氨组成且含62kg/h三聚氰胺蒸气的废气从后 反应器头部排出。
后反应器的废气与罐式反应器的废气组合并送至用于总回收存在 于其中的三聚氰胺的处理。
在反应器下游的纯化部分中，考虑60Kg缩聚物完全转化并由此 作为三聚氰胺回收，等于64kg三聚氰胺，三聚氰胺产率由此从在第一 反应级出口处的0.331Kg/Kg(理论值的94％)改变至：
(3863+330+62+64)/12,345＝0.3498Kg/千克尿素进料，相应于理 论值的99.94％，仍不计三聚氰胺回收和纯化循环损失。

Claims (13)

1.用于处理粗三聚氰胺料流的后反应器，所述粗三聚氰胺料流来自于从尿素生产三聚氰胺的装置，所述后反应器包括：
-竖直圆柱形密封室；
-布置在所述竖直圆柱形室外部的加热夹套；
-多个具有通孔的板，布置所述具有通孔的板以竖直方向上相互隔开构型一个在另一个上方以限定所述密封室内的多个部分，每个部分与相邻部分通过所述通孔连通；
-所述密封室内粗三聚氰胺液体料流的入口装置，其布置在密封室的头部内，所述头部限定在所述多个板的上板和室的上壁之间；
-所述密封室的尾部，所述尾部限定在所述多个板的下板与室的下壁之间；
-头部和尾部之间的一个或多个中间部分，其限定了精制区域；
-所述头部及任选的相邻部分，限定了CO2汽提区；
-所述后反应器内NH3气态料流的入口装置，其布置在头部以下的任一部分中，
其中对应所述后反应器的所述头部来布置水平控制器，和
其中使选择性提高的热解中间产物到三聚氰胺的转化反应，和使产率提高的未反应尿素转化为三聚氰胺的反应，在所述精制区域中同时进行。
2.根据权利要求1所述的后反应器，其中所述加热夹套利用熔融盐。
3.根据权利要求1所述的后反应器，其中头部是后反应器的密封室的由多个板的上板，后反应器的密封室的上壁，和上板和上壁之间包含的圆柱侧壁的部分而限定的部分，所述部分布置在具有通孔的上板以上，且所述尾部由多个板的下板，后反应器的密封室的下壁和所述下板和下壁之间包含的圆柱侧壁的部分而限定，所述部分布置在具有通孔的下板以下。
4.根据前述权利要求中任一项所述的后反应器，其中后反应器内NH3气态料流的入口装置布置在邻近尾部的中间部分内或布置在尾部内。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的后反应器，包括液体三聚氰胺料流的出口装置和包含CO2和NH3的气相的出口装置，所述气相在热解反应期间形成。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的后反应器，其中后反应器内NH3气态料流的入口装置布置在尾部内，在分配器装置之前。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的后反应器，其中多孔板为3-40个，且限定了后反应器的密封室的4-41个部分。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的后反应器，其中多孔板为4-20个且限定了后反应器的密封室的5-21个部分。
9.一种从尿素生产三聚氰胺的装置，其包括根据前述权利要求中任一项所述用于处理粗三聚氰胺料流的后反应器。
10.根据权利要求9所述的装置，其中后反应器布置在从尿素合成三聚氰胺反应器下游，或者其在集成***中***合成三聚氰胺反应器内。
11.一种从尿素生产三聚氰胺的方法，其中来自于从尿素生产三聚氰胺的方法的第一反应级的粗三聚氰胺液体料流，在至少三个连续部分中从顶部连续流至底部，所述至少三个连续部分由多孔板限定，通过所述多孔板中的孔彼此连通且相对于后反应器的竖直圆柱室的液体料流的流动连续布置，所述后反应器保持在能在360-420℃变化的温度和至少7000kPa的压力下，所述液体料流的流动与从底部连续流至顶部的NH3气态料流逆流。
12.根据权利要求11所述的方法，其中与粗三聚氰胺液体料流分离的包含CO2和NH3的气相收集在后反应器的上部或头部空间中，且以保持后反应器内压力恒定的流速传送出去。
13.根据权利要求11-12中任一项所述的方法，其中三聚氰胺液体料流以保持后反应器内液体水平恒定的流速从后反应器排出。
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