PROCEDIMIENTO PARA LA PRODUCCIÓN DE MELAMINA DE ALTA PUREZA A PARTIR DE UREA.

Procedimiento para la producción de melamina de alta pureza a partir de urea Campo de aplicación En su aspecto general, la presente invención se refiere a un procedimiento no catalítico de alta presión para la producción de melamina de alta pureza a partir de urea. En particular, la presente invención se refiere a un procedimiento para purificar melamina de impurezas como ureido-melamina, oxotriazinas, melam, melem, mediante un tratamiento fisicoquímico apropiado. La presente invención también se refiere a una planta no catalítica de alta presión para la producción de melamina de alta pureza. Técnica anterior Los procedimientos modernos de síntesis de melamina se pueden clasificar en dos categorías: los procedimientos de baja presión catalíticos y los procedimientos de alta presión no catalíticos. Todos los procedimientos se caracterizan por tres fases de procedimiento: a) síntesis de melamina mediante pirólisis de urea; b) purificación de melamina y recuperación; c) tratamiento de descarga gaseosa. Se da una visión general de la técnica anterior en Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, vol. A 16, p. 171-181 (1990). En un procedimiento no catalítico de alta presión, un fundido de urea del lavador de gas de escape se alimenta al reactor de alta presión, que funciona a una presión en el intervalo de 70 bar a 200 bar y a una temperatura en el intervalo de 360-420ºC. La urea se piroliza a melamina de acuerdo con la siguiente ecuación: 6 Urea Melamina + 6 NH3 + 3CO2 ES 2 367 411 T3 El producto de la reacción es una melamina en bruto, en fase líquida, denominado fundido de melamina, que contiene impurezas de varios tipos, que comúnmente son precursores o derivados de la propia molécula de melamina, o urea sin reaccionar. Dependiendo del procedimiento de producción, la melamina en bruto tiene una concentración de impurezas en el intervalo de desde el 6 hasta el 12% en peso. Éstas incluyen al menos oxi-amino-triazinas (es decir, amelina, amelida), policondensados de melamina (es decir, melam, melem, melon), ureido-melamina, urea, amoníaco disuelto y dióxido de carbono. Sin embargo, los usuarios de melamina necesitan un producto comercial de muy alta pureza, normalmente no menos del 99,8%. Por lo tanto, la melamina en bruto ha de purificarse separando dichas impurezas, hasta alcanzar el nivel de pureza requerido. Este problema ha generado mucho trabajo en este campo técnico, con el objetivo de encontrar soluciones adecuadas para obtener melamina de alta pureza de una manera sencilla y con costes de funcionamiento y de inversión razonables. A este respecto, de acuerdo con la tecnología usada principalmente en los procedimientos de producción de melamina no catalíticos de alta presión, la purificación/recuperación de melamina pura tiene lugar por medio de la disolución del fundido de melamina, como se obtiene mediante el reactor de alta presión, y la posterior cristalización de melamina a partir de la solución acuosa. Un procedimiento de purificación básico del tipo anterior se da a conocer en el documento US 3161638 (Allied Chemical corporation). Este documento da a conocer un procedimiento para producir melamina de alta pureza en el que todos los efluentes del reactor de síntesis de melamina (fases líquida y gaseosa) se despresurizan y se enfrían hasta aproximadamente 160ºC en presencia de una solución de agua (licor madre acuoso reciclado descrito a continuación en el presente documento), de modo que toda la melamina, la urea sin reaccionar y las distintas impurezas, pasan a la solución para procesarse corriente abajo. El efluente desactivado (solución) se hace pasar en primer lugar en un extractor a baja presión para retirar una fase gaseosa, que consiste sustancialmente en amoníaco saturado con agua y dióxido de carbono, por contacto directo con vapor, reciclándose la fase gaseosa a la planta de síntesis de urea, y después a un digestor en el que dicha solución se calienta hasta aproximadamente 170ºC en presencia de amoníaco anhidro añadido a la solución templada hasta que alcanza el nivel del 12-15% en peso. Durante la estancia en el digestor bajo estas condiciones, los policondensados se transforman casi totalmente en melamina y, en menor grado, en oxi-amino-triazinas (OAT). La solución amoniacal purificada del digestor se filtra y después se alimenta a un cristalizador en el que la temperatura disminuye hasta 40-50ºC, permitiendo así la cristalización de la mayor parte de la melamina. La presencia de amoníaco en el cristalizador sirve para mantener OAT en solución y por tanto para separar un producto caracterizado por un alto grado de pureza (+ 99,9% en peso). Entonces, la melamina cristalizada se separa en un separador de 2 líquido/sólido de una corriente acuosa que contiene la OAT formada en la reacción y en los distintos equipos del circuito acuoso debido a la hidrólisis de melamina. Esta corriente acuosa (llamada licor madre) que, aparte de OAT, aún contiene melamina residual (aproximadamente el 0,8-1% en peso) y gran cantidad de amoníaco, no se puede reciclar directamente al aparato de desactivación, porque, de lo contrario, el contenido en OAT seguiría aumentando y, una vez se alcanza la concentración de saturación, podría precipitar en el cristalizador contaminando el producto. Por lo tanto, el procedimiento de acuerdo con el documento US 3.161.368 mantiene la purificación del licor madre antes de reciclarlo al desactivador separando en primer lugar amoníaco en una sección de recuperación de amoníaco y enfriando después la solución libre de amoníaco resultante de modo que provoca la precipitación y la separación de OAT, que después se elimina del ciclo acuoso. Sin embargo, el procedimiento ilustrado anteriormente, aunque se usa actualmente en varias plantas, requiere un consumo de energía alto y equipos costosos, en particular para separar OAT del licor madre. Una mejora del procedimiento ilustrado anteriormente se da a conocer en el documento US 2004/0162429 (Eurotecnica). En particular, esta solicitud de patente da a conocer un procedimiento para la producción de melamina de alta pureza en el que la salida de fase líquida del reactor de pirólisis que contiene melamina, urea sin reaccionar, OAT y policondensados, se alimenta a un reactor corriente abajo (reactor posterior) (que funciona en condiciones de presión y temperatura iguales a las del reactor de pirólisis) donde entra en contacto íntimo con amoníaco gaseoso anhidro supercalentado añadido en cantidades iguales a desde 1:10 hasta 1:1 en peso sobre la melamina líquida en bruto. El amoníaco supercalentado que pasa a través de la masa líquida de la melamina en bruto permite la transformación de OAT en melamina, reduciendo así su contenido hasta un valor inferior a 6.000 ppm, mientras que el contenido en policondensados se reduce hasta menos del 1% en peso. Entonces, la melamina líquida purificada se trata en un aparato de desactivación a 160-170ºC en presencia del 10% en peso mínimo de solución acuosa de amoníaco para retirar los policondensados. La solución acuosa resultante en la salida del aparato de desactivación y que contiene el 7-8% en peso de melamina se enfría provocando que se separe por cristalización una melamina de alta pureza del licor madre. De este modo, sería posible reciclar una mayor parte del líquido madre (aproximadamente el 80%) directamente al aparato de desactivación sin contaminar los cristales del producto. Sin embargo, el procedimiento ilustrado en el documento US 2004/0162429 aún requiere un reactor posterior costoso, lo que afecta de modo significativo a los costes de funcionamiento e inversión de las plantas de melamina de alta presión. Además, la concentración relativamente baja de melamina tiene la consecuencia de tratar grandes volúmenes de licor madre. Sumario de la invención ES 2 367 411 T3 Por lo tanto, el problema técnico subyacente de la presente invención es el de proporcionar un procedimiento para obtener melamina de una alta pureza de modo simple y fiable, así como con un consumo de energía y costes de inversión bajos, de modo que se superen los inconvenientes mencionados anteriormente de la técnica anterior. Este problema se soluciona mediante un procedimiento para obtener melamina de una alta pureza caracterizado porque comprende las etapas de: - desactivar un fundido de melamina, privado de gases de escape de la síntesis de melamina y que contiene impurezas de melamina tales como amelina, amelida y policondensados, con una solución acuosa que comprende amoníaco bajo condiciones tales como para convertir sustancialmente policondensados en melamina, obteniendo una solución de melamina sustancialmente libre de policondensados, - recuperar la melamina de dicha solución de melamina mediante cristalización de melamina, obteniendo cristales de melamina y un licor madre de... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para obtener melamina de una alta pureza de no menos del 99,8%, caracterizado porque comprende las etapas de: - desactivar un fundido de melamina, privado de gases de escape de la síntesis de melamina y que contiene impurezas de melamina tales como amelina, amelida y policondensados, con una solución acuosa que comprende amoníaco de modo que convierta sustancialmente policondensados en melamina, obteniendo una solución de melamina sustancialmente libre de policondensados, - recuperar la melamina de dicha solución de melamina mediante cristalización de melamina, obteniendo cristales de melamina y un licor madre de cristalización de melamina, - tratar dicho licor madre de melamina de cristalización convirtiendo al menos una parte de la amelina contenida en dicho licor madre de cristalización de melamina en amelida y melamina, obteniendo un líquido madre tratado que tiene un contenido en amelina menor que dicho licor madre de cristalización de melamina. 2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dicha etapa de desactivación se lleva a cabo a una temperatura en el intervalo de 150ºC a 190ºC con una solución acuosa que comprende amoníaco a una concentración en el intervalo de desde el 20% hasta el 35% durante un tiempo de desde 10 minutos hasta 30 minutos para obtener una melamina en la que la concentración de melamina está en el intervalo de desde el 8 hasta el 16% en peso. 3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque el amoníaco gaseoso también se añade a dicha solución acuosa que comprende amoníaco en la etapa de desactivación. 4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2 ó 3, caracterizado porque dicha etapa de desactivación se lleva a cabo a una temperatura en el intervalo de 160ºC a 180ºC y dicha concentración de melamina en la solución de melamina está en el intervalo del 9% al 13% en peso. 5. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque dicha etapa de recuperación de melamina se lleva a cabo enfriando dicha solución de melamina a 30-60ºC, preferentemente 40-50ºC, provocando de este modo la separación de cristales de melamina. 6. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque dicha etapa de tratamiento comprende las fases de funcionamiento de calentar dicho licor madre de melamina de cristalización hasta una temperatura en el intervalo de 150ºC a 190ºC y mantener el licor madre calentado a esa temperatura durante un tiempo de 1 a 4 horas. 7. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque dicha solución acuosa que contiene amoníaco comprende al menos una parte de dicho líquido madre tratado obtenido en la etapa de tratamiento y reciclado a la etapa de desactivación. 8. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque comprende además las etapas de: - separar una parte de licor madre del licor madre tratado obtenido en dicha etapa de tratamiento, - retirar la amelida de dicha parte separada de licor madre, y - devolver dicha parte separada de licor madre sustancialmente privada de amelida a dicho líquido madre tratado. 9. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque dicha parte de licor madre separada del licor madre tratado está comprendida en el intervalo del 5% al 20% de todo el líquido madre tratado. 10. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 8 ó 9, caracterizado porque dicha etapa de retirar amelida de dicha parte separada de licor madre comprende las fases de funcionamiento de: - extraer el amoníaco de dicha parte separada de licor madre, provocando de este modo que la amelida precipite, y - separar la amelida sólida por filtración. ES 2 367 411 T3 11. Planta no catalítica de alta presión para la producción de melamina de alta pureza que comprende un reactor (2) para la síntesis de melamina, una sección de desactivación (3) para obtener una solución de melamina de un fundido de melamina descargado del reactor (2), una sección de cristalización de melamina (4) y una sección de separación de líquido/sólido (5) para separar cristales de un licor madre de melamina, estando dicho reactor (2) y dichas secciones (3,4,5) en comunicación fluida entre sí, caracterizada porque comprende además: - una sección de tratamiento (6) para la conversión de amelina en amelida y melamina, 11 - medios (16) para alimentar un flujo de licor madre de cristalización de melamina que sale de la sección de separación de líquido/sólido (5) a dicha sección de tratamiento (6), - medios (10) para alimentar un flujo de licor madre tratado que sale de dicha sección de tratamiento (6) a dicha sección de desactivación (3), - una sección de retirada de amelida (18), ES 2 367 411 T3 - medios para alimentar una parte del flujo del licor madre que sale de dicha sección de tratamiento (6) a la sección de retirada de amelida (18), y - medios (10, 20) para reciclar el licor madre que sale de la sección de retirada de amelida (18) a dicha sección de desactivación (3). 12. Planta no catalítica de alta presión de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizada porque dicha sección de desactivación (3) comprende un aparato (20,40) para desactivar dicho fundido de melamina que comprende un recipiente (21;41) provisto de al menos una apertura para la entrada de líquido madre de melamina, fundido de melamina y amoníaco gaseoso como flujos separados o flujo mezclado y con al menos una apertura para la salida de dicha solución de melamina, medios para distribuir íntimamente amoníaco en dicha solución de melamina y medios para controlar la temperatura de dicha solución de melamina. 13. Planta no catalítica de alta presión de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizada porque dichos medios para distribuir íntimamente amoníaco en dicha solución de melamina se proporcionan en el interior de dicho recipiente (21) y comprende un agitador (26) que tiene una barra vertical (27) y un rotor (22) en el extremo inferior de la barra (27), y porque dichos medios para controlar la temperatura de dicha solución de melamina se proporcionan en el interior de dicho recipiente (21) y comprende serpentinas de transferencia de calor (24) cruzadas internamente por un fluido intercambiador de calor. 14. Planta no catalítica de alta presión de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizada porque dicha sección de tratamiento (6) comprende un aparato (60,70) para tratar dicho licor madre de cristalización de melamina que comprende al menos un recipiente (61; 71A, 71B) provisto de una apertura para la entrada de líquido madre de cristalización de melamina y una apertura para la salida del líquido madre tratado, medios (66,67) para agitar dicho licor madre de cristalización de melamina y medios (64) para calentar dicho licor madre de cristalización de melamina. 15. Planta no catalítica de alta presión de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizada porque comprende dos recipientes (71A, 71B) ajustados en serie en comunicación fluida entre sí. 12 ES 2 367 411 T3 13 ES 2 367 411 T3 14 ES 2 367 411 T3 ES 2 367 411 T3 16 ES 2 367 411 T3 17