DE1768804A1 - Process for the production of autocondensation products of urea and for their separation from the resulting mixtures - Google Patents
Process for the production of autocondensation products of urea and for their separation from the resulting mixturesInfo
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Dr. D. Thomsen H. Tiedtke G. BullingDr. D. Thomsen H. Tiedtke G. Bulling
Dipl.-Chem. Dipl.-Ing. Dipl.-Chem.Dipl.-Chem. Dipl.-Ing. Dipl.-Chem.
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MÖNCHENMONKS
2· JUli 1968 2 J Uli 1968
Imperial Chemical Industries Limited London (Großbritannien)Imperial Chemical Industries Limited London (Great Britain)
Verfahren zur Herstellung von Autokondensationsprodukten von Harnstoff und zu deren Abtrennung aus dabei entstehenden GemischenProcess for the production of autocondensation products of urea and their Separation from the resulting mixtures
Die Erfindung bezieht sich auf die Pyrolyse von Harnstoff und auf die Herstellung und Abtrennung von dessen Autokondensationsprodukten, insbesondere Biuret, hieraus. Die Herstellung derartiger Autokondensationsprodukte, insbesondere Biuret, wird im allgemeinen durch Erhitzen von Harnstoff in einem Reaktionsgefäß oder Reihen von Reaktionsgefäßen bei Temperaturen zwischen etwa 13o° und 21o°C in der Weise ausgeführt, daß Biuret unter Entwicklung von Ammoniak gebildet wird. Diese Reaktion schreitet bei höheren Temperaturen schneller fort, wenn jedoch Biuret gebildet ist, reagiert dieses mit dem bis dahin nicht umgesetzten HarnstoffThe invention relates to the pyrolysis of urea and to the production and separation thereof Autocondensation products, in particular biuret, made therefrom. The manufacture of such auto-condensation products, in particular Biuret, is generally made by heating urea in a reaction vessel or rows of reaction vessels at temperatures between about 130 ° and 210 ° C in carried out in such a way that biuret is formed with evolution of ammonia. This reaction progresses at higher levels Temperatures continue faster, but when biuret is formed, it reacts with the urea that has not yet been converted
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unter Bildung von Triuret und Cyanursäure. Es ist daher üblich, die geschmolzene Masse (bestehend aus Harnstoff, Biuret, Triuret und Cyanursäure) aus dem Reaktionsgefäß oder den Reaktionsgefäßen abzuziehen, wenn der Gehalt an Biuret, Triuret und Cyanursäure darin in einer günstigen Größenordnung liegt und diese drei Komponenten so weit wie möglich aus dem nicht umgesetzten Harnstoff, der zu dem Reaktionsgefäß oder zu den Reaktionsgefäßen im Kreislauf zurückgeführt wird, abzutrennen.with formation of triuret and cyanuric acid. It is therefore common to use the molten mass (consisting of urea, Biuret, triuret and cyanuric acid) from the reaction vessel or vessels if the content of Biuret, triuret and cyanuric acid in it is in a favorable order of magnitude and these three components so far as possible from the unreacted urea that goes to the reaction vessel or to the reaction vessels in the circuit is returned to separate.
Die Standard-Methode der Abtrennung besteht darin, das geschmolzene Gemisch in Wasser zu lösen, zu kühlen, um das Biuret, Triuret und Cyanursäure (die weniger löslich als Hernstoff sind) auszukristallisieren, das Biuret, Triuret und die Cyanursäure zu filtrieren, den Wassergehalt des Hernstoffiltrats durch Verdampfen herabzusetzen und dieses im Kreislauf zu dem Reaktionsgefäß bzw. den Reaktionsgefäßen zurückzuführen. Die hauptsächlichen Mängel dieser Methode sind:The standard method of separation is to dissolve the molten mixture in water, to cool it to crystallize out the biuret, triuret and cyanuric acid (which are less soluble than hernia), to filter the biuret, triuret and cyanuric acid, to filter the water content of the reduce Hernstoffiltrats by evaporation and attributed this circulated to the reaction vessel and the reaction vessels. The main shortcomings of this method are:
(a) Es kann nicht das gesamte Biuret durch Kühlen auskristallisiert werden. Beispielsweise kann etwa 3o% des das Reaktionsgefäß bzw. die Reaktionsgefäße verlassenden Biurets zu diesen mit dem Harnstoffiltrat zurückgeführt werden,(a) The entire biuret cannot be crystallized out by cooling. For example, about 30% of the biuret leaving the reaction vessel or vessels can be returned to them with the urea filtrate,
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und die Anwesenheit dieser wesentlichen Menge an Biuret in der Rückführ-Plüssigkeit fördert die Bildung größerer Mengen an Triuret und Cyanursäure.and the presence of that substantial amount of biuret in the return fluid promotes the formation of larger amounts of triuret and cyanuric acid.
(b) Etwas Harnstoff geht durch Hydrolyse während der Verdampfungsstufe verloren.(b) Some urea goes through hydrolysis during the Evaporation stage lost.
Es wurde gefunden, daß diese Nachteile durch die Erfindung überwunden werden können, durch die ein Verfahren zur Abtrennung von Harnstoff aus einem Gemisch aus Harnstoff und dessen Autokondensationsprodukten, insbesondere Biuret, Triuret und Cyanursäure geschaffen wird, bei dem das Gemisch in Wasser gelöst, die Lösung mit einem Komplex bildenden Kittel behandelt wird, das geeignet ist, bei der Lösungstemperatur mit dem Hernstoff einen unlöslichen Komplex zu bilden, und dieser unlösliche Komplex aus der Lösung abgetrennt wird, in welcher die Autokondensationsprosukte gelöst verbleiben. Nachdem der unlösliche Komplex daraus abgetrennt worden ist, können die Autokondensationsprodukte aus der Lösung durch an sich bekannte Verfahren auskristallisiert werden. Das Komplex bildende MitteJ. ist vorzugsweise ein solches, daß der abgetrennte unlösliche Komplex zurück zum Harnstoff und Komplex bildenden Mittel durch nachfolgendes Erhitzen zersetzt werden kann.It has been found that these disadvantages can be overcome by the invention, through which a method for Separation of urea from a mixture of urea and its autocondensation products, in particular biuret, Triuret and cyanuric acid is created in which the mixture is dissolved in water, the solution with a complex-forming gown is treated that is capable of forming an insoluble complex with the tissue at the solution temperature, and this insoluble complex is separated from the solution in which the autocondensation products remain dissolved. After the insoluble complex has been separated from it, the autocondensation products can pass out of the solution known processes are crystallized out. The center forming the complex is preferably one that the severed insoluble complex back to urea and complexing agent can be decomposed by subsequent heating can.
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Von den Verbindungen, die bekanntlich unlösliche Komplexe mit Harnstoff bilden, werden vorzugsweise gesättigte geradkettige Kohlenwasserstoffe oder Kohlenwasserstoffderivate verwendet. Bei Verwendung solcher Kohlenwasserstoffe oder Kohlenwasserstoffderivate steigt die Stabilität des Komplexes mit steigendem Molekulargewicht an und fällt mit steigender Temperatur ab. Wenn daher die Abtrennung des Harnstoffs bei hohen Temperaturen ausgeführt werden soll (beispielsweise über 5o° oder 600C) ist es ratsam, ein Komplex bildendes Mittel mit hohem Molekulargewicht zu verwenden, das auf jeden Fall die Wirksamkeit der Abtrennung steigert.Of the compounds which are known to form insoluble complexes with urea, saturated straight-chain hydrocarbons or hydrocarbon derivatives are preferably used. When using such hydrocarbons or hydrocarbon derivatives, the stability of the complex increases with increasing molecular weight and decreases with increasing temperature. Therefore, when the separation of the urea is to be carried out at high temperatures (e.g., about 5o ° or 60 0 C), it is advisable to have a complexing agent with a high molecular weight to use, which increases in any case the efficiency of the separation.
Durch die Erfindung wird ferner ein Verfahren zur Herstellung von Autokondensationsprodukten von Harnstoff, insbesondere Biuret, Triuret und Cyanursäure durch die Pyrolyse von Harnstoff in einem oder mehreren Reaktionsgefäßen geschaffen, bei dem das geschmolzene Gemisch (enthaltend harnstoff, Biuret, Triuret und Cyanursäure) aus dem Reaktionsgefäß bzw. den Reaktionsgefäßen abgezogen wird, das Gemisch in Wasser aufgelöst wird, zu der Lösung ein Komplex bildendes Mittel hinzugegeben wird, das geeignet ist, mit dem gelösten Harnstoff einen unlöslichen Komplex zu bilden, der ausfällt, der unlösliche Komplex aus der Lösung abgetrennt wird und die Autokondensationsprodukte (insbesondere Triuret und Cyanursäure)The invention also provides a method for producing autocondensation products from urea, in particular Biuret, triuret and cyanuric acid created by the pyrolysis of urea in one or more reaction vessels, in which the molten mixture (containing urea, biuret, triuret and cyanuric acid) from the reaction vessel or is withdrawn from the reaction vessels, the mixture is dissolved in water, a complexing agent is added to the solution that is capable of forming an insoluble complex with the dissolved urea, which precipitates, the insoluble one The complex is separated from the solution and the autocondensation products (especially triuret and cyanuric acid)
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aus der Lösung auskristallisiert werden. Der abgetrennte unlösliche Komplex wird vorzugsweise zu dem Verfahren im Kreislauf zurückgeführt.be crystallized from the solution. The severed one insoluble complex is preferably recycled to the process.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird in Fig. 1 der Zeichnungen erläutert. Hernstoff wird in einem Reaktionsgefäß oder einer Reihe von Reaktionsgefäßen 1 unter Bildung eines geschmolzenen Gemisches aus Harnstoff und dessen Kondensationsprodukten (hauptsächlich Biuret mit etwa Triuret und Cyanursäure) pyrolysiert. Das geschmolzene Gemisch wird in einen Lösungs- und Komplexbildungstank 2 abgezogen, worin das Gemisch in Wasser gelöst und ein Komplex bildendes Mittel (z.B. ein Paraffin) zur Bildung eines unlöslichen Komplexes mit dem Hernstoff, der ausfällt, hinzugegeben wird. (Es können zwei getrennte Tanks, einer zur Lösung und ein anderer zur Komplexbildung anstelle des dargestellten Tankes 2 zweckmäßig sein). Der unlösliche Komplex und die Lösung werden zu einer Zentrifuge 3 geleitet, wo sie getrennt werden, wobei der unlösliche Komplex zu einem Zersetzer 4 geleitet wird, wo er durch Hitze in Harnstoff und Komplex bildendes Mittel zersetzt wird. Diese werden getrennt, wobei der Harnstoff zu dem Reaktionsgefäß bzw. den Reaktionsgefäßen 1 und das Komplex bildende Mittel zu dem Lösungs- und Komplexbildungstank 2 im Kreislauf zurückgeführt werden.(Tatsächlich ist der Zersetzer k nich unbedingt erforderlich; der unlös-An embodiment of the invention is illustrated in Figure 1 of the drawings. The pulp is pyrolyzed in a reaction vessel or a series of reaction vessels 1 to form a molten mixture of urea and its condensation products (mainly biuret with about triuret and cyanuric acid). The molten mixture is withdrawn into a dissolving and complexing tank 2, wherein the mixture is dissolved in water and a complexing agent (e.g., a paraffin) is added to form an insoluble complex with the pulp which precipitates. (Two separate tanks, one for solution and another for complex formation, can be useful instead of the tank 2 shown). The insoluble complex and the solution are sent to a centrifuge 3 where they are separated, the insoluble complex being sent to a decomposer 4 where it is decomposed by heat into urea and complexing agent. These are separated, wherein the urea to the reaction vessel or the reaction vessels 1 and the complex forming agent is recycled to the solvent and complex formation tank 2 in the circulation (In fact, the decomposer k Not necessarily required.; The insoluble
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liehe Komplex kann direkt zu dem Reaktionsgefäß bzw. zu den Reaktionsgefäßen 1 im Kreislauf zurückgeführt werden, wo die Temperatur ausreichend hoch ist, um die Zersetzung zu bewirken, das Komplex bildende Mittel wird in dem Reaktionsgefäß bzw. den Reaktionsgefäßen 1 verbleiben gelassen, und wenn das ein Komplex bildendes Mittel enthaltende geschmolzene Gemisch in die Lösung und den Komplexbildungstank 2 abgezogen wird, bildet sich das Komplex bildende Mittel mit dem Harnstoff zu dem unlöslichen Komplex zurück).Wie dargestellt, wird frischer Harnstoff zu dem unlöslichen Komplex hinzugegeben, bevor dieser zu dem Zersetzer 4 geleitet wird, jedoch könnte der frische Harnstoff offensichtlich in gleicher Weise.direkt dem Reaktionsgefäß bzw. den Reaktionsgefäßen 1 zugeführt werden.borrowed complex can directly to the reaction vessel or to the Reaction vessels 1 are returned in the circuit, where the temperature is high enough to cause the decomposition, the complexing agent is allowed to remain in the reaction vessel (s) 1, and when the molten mixture containing a complexing agent is withdrawn into the solution and the complexing tank 2 the complex-forming agent re-forms with the urea to form the insoluble complex). fresh urea is added to the insoluble complex before it is sent to the decomposer 4, however, the fresh urea could obviously be transferred directly to the reaction vessel or vessels 1 in the same way are fed.
Die Lösung von der.Zentrifuge 3 wird zu einem Kristallisationsgefäß 5 geleitet, wo das gelöst Biuret (und andere Autokondensationsprosukte) auskristallisiert werden und dann zu der Zentrifuge 6, wo diese aus der Lösung abgetrennt' in einem Trockner 7 getrocknet und zurückgewonnen werden. Die zurückbleibende Lösung, die noch etwas Biuret und andere Autokondensationsprodukte und möglicherweise etwas Harnstoff enthalt, wird aus der Zentrifuge 6 zu dem Lösungs- und Komplexbildungstank 2 im Kreislauf zurückgeführt.The solution from der.Zentrifuge 3 becomes a crystallization vessel 5 where the dissolved biuret (and other autocondensation products) are crystallized and then to the centrifuge 6, where these separated from the solution 'are dried in a dryer 7 and recovered. the remaining solution that still contains some biuret and other auto-condensation products and possibly containing some urea, the centrifuge 6 becomes the solution and complexing tank 2 returned in the cycle.
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Aus dem Vorstehenden geht hervor, daß nur Harnstoff (mit Komplex bildendem Mittel) zu dem Zersetzer 4 und dem Reaktionsgefäß bzw. den Reaktionsgefäßen 1 im Kreislauf zurückgeführt wird; es wird kein Biuret dorthin zurückgeführt, und demzufolge tritt eine Herabsetzung der darin gebildeten Menge an Triuret und Cyanursäure ein. Ferner wird der Harnstoffkomplex zu dem Zersetzer 4 in fester Form zurückgeführt,wodurch die kostspielige und mühsame Verdampfungsstufe der bekannten Abtrennungsverfahren und der Verlust an Harnstoff durch Hydrolyse, die dabei entsteht,vermieden wird.From the above it appears that only urea (with complexing agent) to the decomposer 4 and the The reaction vessel or the reaction vessels 1 is returned in the circuit; no biuret is returned there, and consequently there is a decrease in the amount of triuret and cyanuric acid formed therein. Furthermore, the urea complex is returned to the decomposer 4 in solid form, whereby the costly and laborious evaporation step of the known separation processes and loss of urea is avoided by hydrolysis that occurs in the process.
Durch die Erfindung wird ferner ein Verfahren zur Herstellung von Autokondensationsprodukten von Harnstoff,insbesondere Biuret, Triuret und Cyanursäure ,durch die Pyrolyse von Harnstoff in einem oder mehreren Reaktionsgefäßen geschaffen, bei dem das geschmolzene Gemisch (enthaltend Harnstoff, Biuret, Triuret und Cyanursäure) aus dem Reaktionsgefäß bzw. den Reaktionsgefäßen abgezogen wird, das Gemisch in Wasser gelöst wird, die Autokondensationsprodukte (enthaltend Biuret, Triuret und Cyanursäure) aus der Lösung auskristallisiert und abgetrennt werden, zu der abgetrennten Harnstoff enthaltenden Lösung ein Komplex bildendes Mittel hinzugegeben wird, das geeignet ist, mit dem gelösten Harnstoff einenThe invention also provides a method for producing autocondensation products from urea, in particular Biuret, triuret and cyanuric acid, created by the pyrolysis of urea in one or more reaction vessels, in which the molten mixture (containing urea, biuret, triuret and cyanuric acid) from the reaction vessel or the reaction vessels is withdrawn, the mixture is dissolved in water, the autocondensation products (containing Biuret, triuret and cyanuric acid) crystallized out of the solution and separated off, to the separated urea containing solution is added a complexing agent which is suitable with the dissolved urea a
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unlöslichen Komplex zu bilden, der ausfällt, der unlösliche Komplex aus der Lösung abgetrennt wird, der Komplex zu Harnstoff und Komplex bildendem Mittel durch Erhitzung zersetzt und der Harnstoff zu dem Reaktionsgefäß bzw. zu den Reaktionsgefäßen sowie das Komplex bildende Mittel zur Komplexbildungsstufe im Kreislauf zurückgeführt werden.to form insoluble complex, which precipitates, the insoluble complex is separated from the solution, the complex to urea and complexing agent decomposed by heating and the urea to the reaction vessel or to the Reaction vessels and the complex-forming agent are recycled to the complex-forming stage.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist im Fig. 2 der Zeichnung dargestellt. Wie in Fig. 1 wird das geschmolzene Gemisch (enthaltend Harnstoff Biuret, Triuret und Cyanursäure) aus dem Reaktionsgefäß bzw. den Reaktionsgefäßen 1 abgezogen und in Wasser in einem Lösungstank 8 gelöst. Die entstehende Lösung wird in einem Kristallisationsgefäß 9 zur Auskristallisation der Autokondensationsprodukte (Biuret, Triuret und Cyanursäure) behandelt, die in Zentrifuge Io abgetrennt, in einem Trockner 11 getrocknet und zurückgewonnen werden. Die abgetrennte harnstoffhaltige Lösung wird, zu einem Komplexbildungstank 12 geleitet,zu dem ein Komplex bildendes Mittel hinzugegeben wird, das geeignet ist, mit dem Harnstoff einen unlöslichen Komplex zu bilden, der ausfällt und in Zentrifuge 13 abgetrennt wird. Die abgetrennte Lösung (die noch etwas Biuret, Triuret und Cyanursäure und möglicherweise etwas Harnstoff enthält) wird im Kreislauf zu dem Lösungstank 8 zurückgeführt, während der abgetrennte unlösliche Komplex zu einem Zersetzer 14 geleitet wird, wo er durch die Einwirkung vonAnother embodiment of the invention is shown in FIG. 2 of the drawing. As in Fig. 1, the melted Mixture (containing urea biuret, triuret and cyanuric acid) withdrawn from the reaction vessel or the reaction vessels 1 and dissolved in water in a solution tank 8. The resulting solution is in a crystallization vessel 9 for crystallization the autocondensation products (biuret, triuret and cyanuric acid) treated, which are separated in centrifuge Io, in dried in a dryer 11 and recovered. The separated urea-containing solution becomes a complexing tank 12 passed, to which a complexing agent is added which is suitable with the urea one To form insoluble complex, which precipitates and is separated in centrifuge 13. The separated solution (which is still somewhat Biuret, triuret and cyanuric acid and possibly some urea) is recycled to the solution tank 8, while the separated insoluble complex is passed to a decomposer 14, where it by the action of
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Hitze zersetzt und zurück zu Harnstoff und Komplex bildendem Mittel aufgetrennt wird. Der abgetrennte Harnstoff wird zu dem Reaktionsgefäß bzw. den Reaktionsgefäßen 1 im Kreislauf zurückgeführt, und das abgetrennte Komplex bildende Mittel vilrd zu dem Komplexbildungstank 12 im Kreislauf zurückgeführt. Wie dargestellt, wird frischer Harnstoff zu dem Komplex hinzugegeben, bevor letzterer zu dem Zersetzer 14 ge- g* leitet wird, jedoch könnte offensichtlich der frische Harnstoff in gleicher Weise direkt in das Reaktionsgefäß bzw. die Reaktionsgefäße 1 eingeführt werden.Heat decomposes and separates back to urea and complexing agent. The separated urea is returned to the reaction vessel or vessels 1 in the circuit, and the separated complex-forming agent is returned to the complex formation tank 12 in the circuit. As shown, fresh urea is added to the complex, before the latter to the decomposer 14 g * overall forwards, but obviously could be the fresh urea in the same manner directly to the reaction vessel or the reaction vessels 1 are introduced.
Wie im Falle von Fig. 1 wird kein Biuret (oder andere Autokondensationsprodukte) zu dem Reaktionsgefäß bzw. den Reaktionsgefäßen 1 im Kreislauf zurückgeführt. Irgendwelches nicht auskristallisiertes und durch Zentrifuge Io abgetrenntes Biuret wird aus Zentrifuge 13 entfernt und im Kreislauf zu dem Lösungstank 8 zurückgeführt, wodurch es das Reaktionsgefäß bzw. die Reaktionsgefäße 1 passiert und die darin gebildete Menge an Triuret und"Cyanursäure herabsetzt. Ferner wird der Harnstoffkomplex zu dem Zersetzer Ik in fester Form zurückgeführt, wodurch die kostspielige und mühsame Verdampfungsstufe der bekannten Abtrennungsverfahren und der Verlust an Harnstoff durch dabei entstehende Hydrolyse vermieden wird.As in the case of FIG. 1, no biuret (or other autocondensation products) is returned to the reaction vessel or vessels 1 in the circuit. Any biuret that has not crystallized out and has been separated off by centrifuge Io is removed from centrifuge 13 and recycled to solution tank 8, whereby it passes through reaction vessel or vessels 1 and reduces the amount of triuret and cyanuric acid formed therein returned to the decomposer Ik in solid form, which avoids the costly and laborious evaporation stage of the known separation processes and the loss of urea due to hydrolysis.
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Claims (9)
unlöslichen Komplex zu bilden, der ausfällt, den unlöslichen Komplex aus der Lösung abtrennt-t den Komplex durch Erhitzen· zu Harnstoff und Komplex bildendem Mittel zersetzt und den Harnstoff zu dem Reaktionsgefäß bzw. den Reaktionsgefäßen
sowie das Komplex bildende Mittel zu der Komplexbildungsstufe zurückführt.urea-containing solution, a complex-forming agent is added i which is suitable, one containing the dissolved urea
to form insoluble complex, which precipitates, separates the insoluble complex from the solution - t the complex decomposed by heating · to urea and complex-forming agent and the urea to the reaction vessel or vessels
and returning the complexing agent to the complexing step.
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