DE1226110B - Verfahren zum Abscheiden von festem Melamin - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

C07d

Deutsche Kl.: 12 ρ -10/05

Nummer: 1226110

Aktenzeichen: N 25025 IV d/12 ρ

Anmeldetag: 27. Mai 1964

Auslegetag: 6. Oktober 1966

Bei der Melaminsynthese durch Pyrolyse von Hanistoff unter Druck bereitet die Isolierung von !Melamin Schwierigkeiten. Melamin ist bekanntlich unter Druck selbst in geschmolzenem Zustand oberhalb seines Schmelzpunktes von 354° C stabil, und zwar insbesondere dann, wenn der Partialdruck des Ammoniaks mehr als 60 Atm beträgt. Wird es jedoch in geschmolzenem Zustand auf Atmosphärendruck gebracht, gibt es sofort Ammoniak ab, wobei sich Nebenprodukte, wie Melam, Meiern, bilden, die dann das Endprodukt verunreinigen.

Mit den Verfahren der USA.-Patentschriften 2566 223, 2566 229 und 2755 887 hat man versucht, diese Schwierigkeiten dadurch zu vermeiden, daß man bei der Isolierung des Melamins den flüssigen Zustand völlig umging. Zu diesem Zweck wurde bei allen Verfahren das — zweckmäßig in einer Gasphasenreaktion synthetisierte — Melamin im gasförmigen Zustand zusammen mit einer großen Menge heißer Gase in die Atmosphäre abgezogen, um das so Melamin in diesem Zustand zu halten, und dann das Melamin enthaltende Gasgemisch — nach dem Verfahren der USA.-Patentschrift 2755 887 durch Berührung mit Inertgasen, Inertflüssigkeit oder inerten Feststoffen — schnell abgekühlt, so daß das Melamin unter Umgehung der flüssigen Phase in festem Zustand ausfiel. Auf diese Weise gelang es zwar, das Melamin bis zur Überführung in den festen Zustand unter stabilen Bedingungen zu halten. Da aber der Dampfdruck des Melamins bei 400° C nur etwa 1 Atm beträgt, müßte man — um das Melamin in der Gasphase zu halten — in den Reaktor Ammoniak oder andere Gase in mindestens der lOfachen Gewichtsmenge des eingesetzten Harnstoffs einführen. Die Folge davon wäre, daß die gasförmige Reaktionsmischung ein sehr großes Volumen aufwiese, zur Kühlung einen unwirtschaftlich hohen Energiebedarf hätte und sowohl für den Reaktor als auch für den Abscheider für das Abgas große Vorrichtungen erforderlich machte.

Zahlreiche Studien über geeignete Verfahren zur Abscheidung von festem Melamin aus einer unter Oberdruck stehenden, Ammoniak und Kohlendioxyd enthaltenden Melaminschmelze ergaben, daß diese Probleme in überraschend einfacher Weise gelöst werden können, wenn die Schmelze in einem Abscheider eingespritzt und bei Atmosphärendruck unter Erzeugung einer Wirbelbewegung mit einem ganz oder mindestens zu zwei Drittel aus Ammoniak bestehenden Gas auf eine Temperatur im Bereich von 60 bis 130° C, vorzugsweise 100 bis 120° C, abgekühlt wird.

Verfahren zum Abscheiden von festem Melamin

Anmelder:

Nissan Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha,

Nihonbashi Honcho, Chuo-ku, Tokio

Vertreter:

Dr. G. W. Lotterhos

und Dr.-Ing. H. W. Lotterhos, Patentanwälte,

Frankfurt/M., Annastr. 19

Als Erfinder benannt:

Atsuo Murata,

Mizuhiko Nagakura,

Toshiro Ohba,

Fuchu-cho, Nei-gun, Toyama-ken (Japan)

Hierbei wird das geschmolzene Melamin durch Kühlung augenblicklich in den festen Zustand übergeführt, ohne daß Ammoniakabspaltung einsetzt, so daß das Melamin von dem Ammoniak und dem CO₂ ohne Bildung von Melam, Meiern usw. abgetrennt werden kann. Das auf diese Weise erhaltene pulverförmige Melamin wird auf dem Boden des Abscheiders gesammelt und kontinuierlich aus dem Behälter abgezogen, während die Mischung von NH₃- und CO₂-GaS kontinuierlich aus dem Abscheider durch eine geeignete Einrichtung oben oder seitlich aus dem Abscheider abgelassen wird.

Die Einhaltung des angegebenen Temperaturbereichs im Abscheider ist bei der Verfahrensdurchführung im industriellen Maßstab wichtig. Unterhalb von 60° C scheidet sich aus NH₃ und CO₂ eine große Menge Ammoniumcarbamat ab, während oberhalb von 130° C nicht umgesetzter Harnstoff in dem Melaminpulver in geschmolzenem Zustand auf den Boden des Abscheiders tropft, auf dem die feinen Teilchen dann infolge der Kühlung koagulieren und konglomerieren und dadurch die kontinuierliche Abführung des Melamins behindern.

Eine sichere und wirtschaftliche Verfahrensführung ist gegeben, wenn die Temperatur im Abscheider im Bereich von 100 bis 120° C gehalten wird.

Zur Kühlung der Melamin enthaltenden Schmelze kann als kaltes Gas nicht ein inertes Gas zugeführt werden, da das Melamin wegen des außerordentlich niedrigen Partialdruckes des Ammoniaks dann die

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Tendenz hat, während der kurzen Zeitspanne, innerhalb der die Melamin enthaltende Schmelze fest wird, ein wenig Ammoniak abzuspalten. Außerdem würde die Rückgewinnung von Ammoniak aus dem Abgas nach der Abtrennung des Melamins in dem Abscheider technische Schwierigkeiten bereiten.

Obgleich als Gas, das dem Abscheider zuzuführen ist, Ammoniak zu bevorzugen ist, hat es sich aus wirtschaftlichen und praktischen Gründen als zweckmäßig erwiesen, die von dem Melamin abgetrennten und gekühlten Gase unter Aufrechterhaltung einer Temperatur oberhalb von 60° C oder dem Punkt, an dem Ammoniumcarbamat ausfällt, vorzugsweise bei etwa 70° C, im Kreisverfahren zurückzuführen. Bei Benutzung von einem zu zwei Drittel aus Ammoniak bestehenden Gas soll 70° C als untere Temperaturgrenze zweckmäßig nicht unterschritten werden.

Die Melaminabscheidung gemäß Erfindung eignet sich insbesondere zur Anwendung bei der in der flüssigen Phase durchgeführten Melaminsynthese, bei der die in den Reaktor zugeführte Ammonialanenge geringer als die in den Reaktor eingeführte Harnstoffmenge ist und infolgedessen auch die im Reaktionsprodukt enthaltene Gasmenge sowie die zur Kühlung der Reaktionsmischung benötigte Energie — verglichen mit der vorbekannten Melaminsynthese in der Gasphasenreaktion — sehr viel geringer ist, so daß man kleinere Reaktoren und Abscheider als bei den vorbekannten Verfahren benutzen kann.

Durch die Maßnahme, die Abkühlung des geschmolzenen Melamins im angegebenen Temperaturbereich mit einem ganz oder mindestens zu zwei Drittel aus Ammoniak bestehenden Gas vorzunehmen, wird die gefürchtete Ammoniakabspaltung aus dem geschmolzenen Melamin und die Bildung der entsprechenden Nebenprodukte, wie Melam, Meiern usw., mit Erfolg verhindert. Die in dem gemäß Erfindung erhaltenen Melamin in wenigen Prozenten enthaltenen Verunreinigungen — im wesentlichen Harnstoff neben ganz geringen Mengen an Ammelin und Ammelid — lassen sich in einfacher Weise aus dem Melamin entfernen: Harnstoff durch Auswaschen mit Wasser und Ammehn sowie Ammelid durch Waschen mit wäßriger Alkalilösung.

Die Erfindung soll unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert werden.

In der Zeichnung stellt 1 eine Druckpumpe für Ammoniak, 2 einen Ammoniakerhitzer, 3 eine Druckpumpe für Harnstoff, 4 einen Druckreaktor, 5 ein Überführrohr für das geschmolzene Melamin, 6 einen Abscheider, 7 einen Beutelfilter, 8 einen Kühler, 9 ein Gebläse zur Rückführung des gekühlten Gases, 10 eine Leitung zur Wiedereinführung des gekühlten Umlaufgases und 11 ein Gasableitungsrohr dar.

Bei Verfahrensdurchführung wird das Ammoniak zunächst durch die Druckpumpe komprimiert, durch den Erhitzer auf eine Temperatur praktisch gleich der Reaktionstemperatur erhitzt und dem unteren Teil des Druckreaktors zusammen mit geschmolzenem Harnstoff, der durch die andere Druckpumpe komprimiert worden ist, zugeführt. Bei Anwendung von Druck und Hitze unter geeigneten Bedingungen in dem Reaktor liefert die Charge eine gute Ausbeute an Melamin, das durch das Abführrohr oben am Gefäß abgeleitet wird. Die im wesentlichen aus Melamin und einer Gasmischung aus NH₃ und CO₂ zusammengesetzte Reaktionsschmelze wird über ein zweckmäßig konstruiertes Strahlrohr in den Abscheider eingespritzt. Außerdem wird kaltes Umlaufgas, das auf etwa 70° C gehalten wird, dem Abscheider so zugeführt, daß in ihm die Temperatur im Bereich von 100 bis 120° C gehalten werden kann und eine Wirbelbewegung mit der ähnlich eingeführten Schmelze unter Bildung einer gleichmäßigen Mischung der Schmelze mit den Gasen herbeigeführt wird.

Dadurch wird die praktisch aus Melamin bestehende Schmelze augenblicklich in ein festes Pulver übergeführt, das auf den Boden des Abscheiders fällt und kontinuierlich aus dem Gefäß abgezogen wird. Ferner wird die von dem Melamin abgetrennte Gasmischung von NH₃ und CO₂ seitlich aus dem Abscheider heraus- und durch einen Beutelfilter geführt, um den feinen Staub zu entfernen, und dann mit Hilfe des Kühlers auf 7O⁰C gekühlt. Die nötige Menge des gekühlten Gases wird mit Hilfe des Gebläses wieder in den Abscheider zurückgeführt und die Gasmenge, die derjenigen, die von dem Druckreaktor zugeführt wird, entspricht, kontinuierlich aus dem System durch das Gasableitungsrohr abgezogen und das darin enthaltene Ammoniak zurückgewonnen.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Abscheiden von festem Melamin aus einer unter Überdruck stehenden, Ammoniak und Kohlendioxyd enthaltenden Melaminschmelze, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelze in einen Abscheider eingespritzt und bei Atmosphärendruck unter Erzeugung einer Wirbelbewegung mit einem ganz oder mindestens zu zwei Drittel aus Ammoniak bestehenden Gas auf eine Temperatur im Bereich von 60 bis 130° C, vorzugsweise 100 bis 120° C, abgekühlt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Benutzung von einem zu zwei Drittel aus Ammoniak bestehenden Gas 70° C als untere Temperaturgrenze nicht unterschritten wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 755 887.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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