DE1208306B

DE1208306B - Verfahren zum Verdampfen von Harnstoff fuer die Herstellung von Melamin

Info

Publication number: DE1208306B
Application number: DEB76108A
Authority: DE
Inventors: Dr Guenther Hamprecht; Dipl-Ing Ludwig Vogel; Dr Matthias Schwarzmann; Dr Rudolf Mohr
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1964-03-28
Filing date: 1964-03-28
Publication date: 1966-01-05
Also published as: BE661694A; AT250980B; GB1092662A; CH445503A; NL6503911A; US3300492A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CI.:

C07d

Deutsche Kl.: 12 ρ-10/05

Nummer: 1208 306

Aktenzeichen: B 76108IV d/12 ρ

Anmeldetag: 28. März 1964

Auslegetag: 5. Januar 1966

Es ist bekannt, bei der Herstellung von Melamin Harnstoff in einer ersten Stufe bei Temperaturen oberhalb etwa 320~ C zu verdampfen und die Spaltprodukte in einer zweiten Stufe bei Temperaturen von etwa 330 bis 450^cC in Gegenwart von Katalysatoren zu Melamin umzusetzen und dieses aus den entweichenden Abgasen, beispielsweise durch Kondensation, abzutrennen.

Für die Durchführung dieses Verfahrens ist es wesentlich, daß es gelingt, den Harnstoff in der ersten Stufe rückstandslos zu verdampfen. Bekanntlich bilden sich aus Harnstoff bei Temperaturen von 180 bis 320^: C Cyanursäure, Ammelid und andere Triazine. Gute Ausbeuten an Cyansäure erhält man erst oberhalb 320C. Für eine einwandfreie Verdampfung des Harnstoffs ist es wesentlich, daß die gebildeten Spaltgase rasch aus der Verdampfungszone entfernt werden, da sonst leicht thermisch sehr stabile Rückstände, insbesondere Meiern und Melon, entstehen.

Für die Verdampfung des Harnstoffs ist bereits eine Reihe voü Verfahren beschrieben worden. So ist es beispielsweise bekannt, Harnstoff in geschmolzener Form zusammen mit Ammoniak als Trägergas im oberen Teil eines zylindrischen Rohres einzuführen, das bis zu einer bestimmten Höhe mit Stahlblättchen gefüllt ist, wobei für die Verdampfung erforderliche Wärme von außen zugeführt wird. Um eine einwandfreie Verdampfung des Harnstoffs zu gewährleisten, dürfen die Querschnitte dieser Verdampferrohre nicht zu groß gewählt werden. Es müssen sonst, um die Rohre mit der für die Verdampfung erforderlichen Wärmemenge zu versorgen, zu hohe Temperaturen an der; Wandungen eingehalten werden, durch die die Bildung von Ablagerungen an den Verdampferflächen begünstigt wird. Um Harnstoff in technischen Mengen zu verdampfen, ist man daher gezwungen, viele Röhren mit kleinem Querschnitt zu verwenden, was jedoch ein sehr kompliziertes und störanfälliges System von Harnstcifdosiereinrichtungen erfordert.

Es ist ebenfalls bekannt, Harnstoff dadurch zu verdampfer;, daß man diesen in Alkalicyanatschmelzen, die als wärmeübertragendes Medium dienen, einführt. Auch hier Süßt sich die Bildung von Meiern und Melon nicht vermeiden, so daß die Schmelze zur Beseitigung dieser Produkte von Zeit zu Zeit mit Wasser oder Alkalicarbonat behandelt werden muß. In der britischen Patentschrift 908 609 ist ein ähnliches Verfahren beschrieben, gemäß dem der Harnstoff in eine Metallschmelze eingeführt wird, deren Temperatur mindestens 23OC beträgt.

Aus der USA.-Patenischrift 2 712 491 ist es weiterhin bekannt, Harnstoffdadurchzu verdampfen, daß man

Verfahren zum Verdampfen von Harnstoff
für die Herstellung von Melamin

Anmelder:

Badische Anilin- & Soda-Fabrik

Aktiengesellschaft, Ludwigshafen/Rhein

Als Erfinder benannt:
Dr. Günther Hamprecht, Limburgerhof;
Dipl.-Ing. Ludwig Vogel, Frankenthal (Pfalz);
Dr. Matthias Schwarzmann, Limburgerhof;
Dr. Rudolf Mohr, Ludwigshafen/Rhein

ihn in geschmolzener Form auf eine heiße Platte aufbringt. Als weitere Verdampfungsmethode wird an-

ao gegeben, den Harnstoff in eine erhitzte Kammer einzuführen, die auf solchen Temperaturen gehalten wird, daß der Harnstoff innerhalb von höchstens 15 Sekunden in den Dampfzustand übergeführt wird.
Bekannt ist auch der Vorschlag, Harnstoff in einer Wirbelschicht zu verdampfen, wobei als Wirbelgas Ammoniak benutzt wird. Bei Verwendung bestimmter inerter Wirbelmaterialien soll die Bildung von Rückständen vermieden werden. Dieses Verfahren erfordert jedoch für seine Durchführung erhebliche Mengen an Ammoniak, das nach der Abscheidung des Melamins aus den Abgasen wieder abgetrennt werden muß, wenn das Verfahren wirtschaftlich gestaltet werden soll.

Es wurde nun gefunden, daß man Harnstoff für die Herstellung von Melamin durch Behandeln von Harnstoff bei Temperaturen zwischen 350 bis 550 C in einer ersten Stufe, Umsetzung der gebildeten Spaltgase in einer zweiten Stufe in Gegenwart von Katalysatoren bei Temperaturen von 330 bis 450° C ohne die erwähnten Nachteile verdampfen kann, wenn man den Harnstoff in der ersten Stufe in feinverteilter Form durch direkten Wärmeaustausch mit den auf Temperaturen von 350 bis 55O⁰C aufgeheizten Spaltgasen aus der ersten Stufe oder den von Melamin befreiten Abgasen der zweiten Stufe verdampft.

Das Verfahren kann beispielsweise in einer Füllkörperkolonne beliebigen Querschnitts durchgeführt werden, wobei man den Harnstoff am oberen Ende der Fülikörperkolonne, beispielsweise durch eine Düse, in feinverteilter Form einführt, wobei man die auf Temperaturen von 350 bis 550⁰C aufgeheizten Spaltoder Abgase ebenfalls in den oberen Teil der Kolonne einbringt. Wesentlich ist dabei, daß man bei gegebener

509 777/432

Verdampferhöhe die Gasgeschwindigkeit und die Temperatur des Gase 3 so wählt, daß am Boden der Kolonne der gesamte Harnstoff verdampft ist. An Stelle einer Füllkörperkolonne läßt sich mit gleich gutem Erfolg auch ein leeres senkrecht stehendes Verdampferrohr einsetzen. Zur Vermeidung von Wärmeverlusten sind die Verdampfer isoliert oder mit einer zusätzlichen Außenheizung versehen.

Überraschenderweise läßt sich unter Einhaltung der erfindungsgemäßen Bedingungen der Harnstoff rückstandslos verdampfen, obwohl an sich zu erwarten war, daß durch Rückführung der die erste Stufe verlassenden Spaltgase bzw. der die zweite Stufe verlassenden Abgase die Bildung von Rückständen begünstigt würde.

Beispiel 1

2400 Nm³ eines 475° C heißen Gasgemisches, das aus Ammoniak und Cyansäure besteht, wie es bei der Verdampfung von Harnstoff anfällt, werden in den oberen Teil eines 5 m hohen, 0,9 m weiten zylindrischen Rohres eingeführt. Die Strömungsgeschwindigkeit des Gases beträgt etwa 3 m/sec. Ebenfalls in den oberen Teil des Rohres werden stündlich kontinuierlich 250 kg Harnstoff in feiner Verteilung eingedüst. Am Boden der Kolonne wird ein 37O⁰C heißes Gasgemisch abgezogen und die ursprünglich in den Verdampfer eingeleitete Gasmenge abgetrennt und wieder in den oberen Teil des Verdampfers eingeführt, während die restliche Gasmenge in einem mit Katalysatoren beschickten Reaktor bei Temperaturen von etwa 350⁰C zu Melamin umgesetzt wird. Das in das Verdampferrohr eingeführte Gasgemisch wird vor Eintritt in das Rohr in einem Wärmeaustauscher auf eine Temperatur von 475 ⁰C aufgeheizt.

Beispiel 2

Wie im Beispiel 1 beschrieben, werden stündlich 2400 Nm³ eines 475 ⁰C heißen Ammoniak-Cyansäure-Gasgemisches durch einen Wärmeaustauscher und eine Verdampferkolonne im Kreis geführt. Die Verdampferkolonne ist 1,5 m hoch und besitzt einen Durchmesser von 0,75 m. In den oberen Teil der Kolonne werden stündlich 250 kg flüssiger Harnstoff eingedüst. Der Verdampfer ist bis zu einer Höhe von 1 m mit massiven, etwa 10 mm großen Aluminiumstücken als Verteilerkörper gefüllt. Am Kolonnenboden wird ein 370⁰C heißes Gasgemisch entnommen, das nach Abzweigung der ursprünglich in die Kolonne eingeführten Gasmenge in einen mit Katalysator beschickten Reaktor eingeführt wird, in dem die Spaltgase zu Melamin umgesetzt werden. Der abgezweigte Gasstrom wird vor Eintritt in die Verdampferkolonne in einem Wärmeaustauscher auf 475° C erhitzt.

Beispiel 3

1700 Nm³ eines bei der Melaminsynthese erhaltenen Abgases, das aus 66,8 Volumprozent Ammoniak, 33 Volumprozent Kohlendioxyd und 0,2 Volumprozent Cyansäure besteht, werden stündlich in einem Wärmeaustauscher auf 550° C aufgeheizt und, wie im Beispiel 2 beschrieben, kontinuierlich zum Verdampfen von 250 kg Harnstoff je Stunde benutzt. Das entstehende Gasgemisch verläßt den Verdampfer mit einer Temperatur von 33O⁰C.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum Verdampfen von Harnstoff für die Herstellung von Melamin durch Behandeln von Harnstoff bei Temperaturen zwischen 350 und 550° C in einer ersten Stufe, Umsetzung der gebildeten Spaltgase in einer zweiten Stufe in Gegenwart von Katalysatoren bei Temperaturen von 330 bis 450⁰C und Abtrennung des Melamins aus den Abgasen, dadurch gekennzeichnet daß man den Harnstoff in der ersten Stufe in feinverteilter Form durch direkten Wärmeaustausch mit den auf Temperaturen von 350 bis 55O⁰C aufgeheizten Spaltgasen der ersten Stufe oder den von Melamin befreiten Abgasen der zweiten Stufe verdampft.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 908 609;
USA.-Patentschrift Nr. 2 712 491.

509 777/432 12.65 © Bundesdruckerei Berlin