DE1186071B - Verfahren zur Herstellung von Melamin - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: C07d

Deutschem.: 12 ρ -10/05

Nummer: 1186 071

Aktenzeichen: H 45987IV d/12 ρ

Anmeldetag: 6. Juni 1962

Auslegetag: 28. Januar 1965

Nach einem älteren Vorschlag (deutsche Auslegeschrift 1 162 844) wird Melamin durch Erhitzen von Harnstoff unter autogenem Druck mittels im Innern des Reaktionsgefäßes befindlicher stromdurchflossener Leiter und unter Verwendung nichtmetallischer Materialien für die Auskleidung des Reaktionsgefäßes hergestellt. Für das Verfahren ist es wesentlich, daß man als stromdurchflossenen Leiter das geschmolzene Reaktionsgut verwendet. Die Möglichkeit für dieses Verfahren beruht auf der Erkenntnis, daß Harnstoff eine Leitfähigkeit in einer Höhe besitzt, die seine unmittelbare Ausnutzung als Stromleiter und damit als Heizwiderstand zuläßt. Allerdings ist bei der Durchführung des Verfahrens zu beachten, daß bei der Umsetzung von Harnstoff zu Melamin Zwischenprodukte entstehen, deren Leitfähigkeit — ebenso wie die des Melamins — um Größenordnungen geringer sind als die des Harnstoffs. Das bedeutet naturgemäß eine Erschwerung für die Einbringung der erforderlichen Energie, vor allem in bezug auf die Auslegung der Elektroden.

Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, durch Zusatz eines Elektrolyten zum Reaktionsgemisch, der unter Reaktionsbedingungen nahezu vollständig dissoziiert ist, eine Grundleitfähigkeit zu schaffen, die praktisch von den verschiedenen Zuständen des chemischen Systems unbeeinflußt ist. Dementsprechend behandelt sie ein Verfahren zur Herstellung von Melamin durch Erhitzen von Harnstoff unter autogenem Druck mittels im Innern des Reaktionsgefäßes befindlicher stromdurchflossener Leiter, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Maßnahmen:

a) Als stromdurchflossener Leiter wird das Reaktionsgut verwendet;

b) als Strom wird Wechselstrom verwendet;

c) dem Reaktionsgemisch wird ein Elektrolyt oder ein unter Reaktionsbedingungen einen Elektrolyten liefernder Stoff zugesetzt;

d) der Durchsatz wird so gesteuert, daß der durchschnittliche Melamingehalt des Reaktionsgemisches etwa 50 bis 95 Gewichtsprozent beträgt.

Für die Zusatzstoffe ist es erforderlich, daß sie unter den Reaktionsbedingungen von der Schmelze gelöst und in Ionen dissoziiert werden. Zu diesen Stoffen gehören vor allem Säuren, insbesondere die Mineralsäuren, die vor allem in Form ihrer Salze und Anhydride eingesetzt werden. Bevorzugt sind Verfahren zur Herstellung von Melamin

Anmelder:

Hibernia-Chemie

Gesellschaft mit beschränkter Haftung,

Gelsenkirchen-Buer

Als Erfinder benannt:

Dr. Karl Schmitt, Herne (Westf.);

Dr. Josef Disteldorf,

Dipl.-Phys. Hans-Jürgen Haage, Wanne-Eickel

die Ammoniumverbindungen und hier wiederum vor allem Ammonchlorid und Ammonphosphat. Die Zusatzmenge liegt im allgemeinen im Bereich von etwa 0,1 bis 5 Gewichtsprozent, bezogen auf eingesetzten Harnstoff.

Die Auswahl des Zusatzstoffes und die einzusetzende Menge richtet sich zweckmäßig danach, daß man während der Reaktion im stationären Zustand etwa einen spezifischen Widerstand von 15 Ω · cm erreicht. Harnstoff hat bei 200° C in unzersetztem Zustand einen solchen spezifischen Widerstand. Ein Zusatz von z.B. 2% Ammonchlorid erniedrigt diesen Widerstand auf etwa 7 bis 8 Ω · cm. Während bei der thermischen Umsetzung von Harnstoff zu Melamin ohne Zusatzelektrolyt die spezifischen Widerstände bis auf etwa 5000 Ω · cm anwachsen, kann der Widerstand mit der angegebenen Menge Ammonchlorid auf etwa 15 Ω ■ cm gehalten werden. Die hierdurch erreichte Vereinfachung bei der Energiezuführung ist ohne weiteres ersichtlich.

Die Zugabe selbst erfolgt zweckmäßig in der Weise, daß der Zusatzstoff zusammen mit dem Harnstoff in der erforderlichen Menge in das Reaktionsgefäß eingebracht wird.

Die durch die Erfindung erzielte besonders wirksame Art der Energiezufuhr macht es möglich, die Reaktion in verfahrensmäßig besonders einfacher Form durchzuführen. Hierbei wird so vorgegangen, daß man das Gemisch aus Harnstoff und Zusatzstoff unter den Reaktionsbedingungen in die Schmelze einleitet, die im wesentlichen aus bereits umgesetzten Produkten besteht. Das Verfahren wird also so geführt, daß das Reaktionsgemisch immer eine bestimmte Mindestmenge an Melamin enthält. Diese Arbeitsweise ist in zweifacher Hinsicht vorteil-

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haft. Einerseits umgeht man die beim üblichen Verfahren auftretende Ausbildung von festen Zwischenprodukten und damit die Gefahr von Verstopfungen. Zum anderen erreicht man eine homogene Leitfähigkeit über den gesamten Reaktionsraum. Es tritt also praktisch kein Leitfähigkeitsgradient auf.

Bei der vorbeschriebenen besonderen Ausführungsform des Verfahrens arbeitet man im allgemeinen so, daß der Melamingehalt etwa zwischen 50 und 95 Gewichtsprozent, bezogen auf die ge- ίο samte Reaktionsschmelze, beträgt. Bei diesen Zahlenangaben handelt es sich nur um einen Mittelwert. In der praktischen Durchführung des Verfahrens, wie sie beispielsweise in einem Reaktionsgefäß Fig. 3 der deutschen Auslegeschrift 1 162 844 erfolgt, ist es naturgemäß so, daß in der Nähe der Harnstoffeintrittsstelle ein verhältnismäßig hoher Harnstoffteil und ein verhältnismäßig niedriger Melaminanteil vorhanden ist, während nahe der Abzugstelle für das Melamin im wesentlichen nur noch Melamin vorhanden ist.

Beispiel

Es wird ein Druckreaktor von 211 Inhalt verwendet, der aus nichtrostendem Stahl folgender Zusammensetzung besteht:

0,1 Gewichtsprozent Kohlenstoff,

1,0 Gewichtsprozent Silicium, 2,0 Gewichtsprozent Mangan,
16,5 bis 18,5 Gewichtsprozent Chrom,
10,5 bis 12,5 Gewichtsprozent Nickel,

2,0 bis 2,5 Gewichtsprozent Molybdän, 0,5 Gewichtsprozent Titan,

Rest Eisen.

Die Innenseite des Reaktors ist mit einer Titanauflage und weiterhin mit einer Ausmauerung aus Graphit (Wandstärke 5 cm) ausgekleidet.

Durch den unteren Reaktordeckel ist eine zentral gelagerte Kohleelektrode elektrisch isoliert eingeführt, die zur mechanischen Stabilisierung mit einem Titankern versehen ist. Die zweite Elektrode wird durch die Reaktorwand gebildet. Im stationären Zustand wird an die beiden Elektroden eine Spannung von 6 V bei 50 Hz gelegt, wodurch sich eine Stromstärke von etwa 1000 A einstellt. Die Stromzuführung erfolgt derart, daß im Reaktionsgefäß eine Höchsttemperatur von 420° C herrscht. Stündlich werden 20 kg Harnstoff, die 2 Gewichtsprozent Ammonchlorid enthalten, im oberen Drittel des Reaktionsgefäßes zugeführt. Man achtet darauf, daß die Raumerfüllung durch die flüssige Phase etwa zwei Drittel im Reaktor beträgt, d. h., die Flüssigphase reicht bis etwa zur Höhe des Harnstoffeintritts. Die Verweilzeit beträgt etwa 40 Minuten. Am unteren Teil des Gefäßes wird die im wesentlichen aus reinem Melamin bestehende flüssige Phase abgezogen, wobei sich eine Ausbeute an Melamin von 94% ergibt. Die Entspannung der Gase erfolgt über ein Drosselventil derart, daß ein autogener Druck von etwa 100 atm gehalten wird. Das durchschnittliche Verhältnis zwischen Harnstoff und Melamin im Reaktionsgefäß beträgt etwa 20:80.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Melamin durch Erhitzen von Harnstoff unter autogenem Druck mittels im Innern des Reaktionsgefäßes befindlicher stromdurchflossener Leiter, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Maßnahmen:

a) Als stromdurchflossener Leiter wird das Reaktionsgut verwendet;

b) als Strom wird Wechselstrom verwendet;

c) dem Reaktionsgemisch wird ein Elektrolyt oder ein unter Reaktionsbedingungen einen Elektrolyten liefernder Stoff zugesetzt;

d) der Durchsatz wird so gesteuert, daß der durchschnittliche Melamingehalt des Reaktionsgemisches etwa 50 bis 95 Gewichtsprozent beträgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Elektrolyt Ammoniumchlorid oder Ammoniumphosphat in Mengen von etwa 0,1 bis 5 Gewichtsprozent, bezogen auf eingesetzten Harnstoff, zugesetzt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 162 844;
USA.-Patentschriften Nr. 2 550 659, 2 649 446,
2 768 168, 2 776 286.

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