DE932552C

DE932552C - Verfahren zur Herstellung von Melamin

Info

Publication number: DE932552C
Application number: DEA17992A
Authority: DE
Inventors: Johnstone S Mackay
Original assignee: American Cyanamid Co
Current assignee: Wyeth Holdings LLC
Priority date: 1952-05-10
Filing date: 1953-05-10
Publication date: 1955-09-05

Description

Verfahren zur Herstellung von Melamin Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Melamin aus Harnstoff und Ammoniak bei erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur; es ist dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung in Gegenwart von Schwefeldioxyd im molaren Verhältnis Harnstoff zu Schwefeldioxyd zu Ammoniak von i : mindestens i : mindestens i, vorzugsweise von i : (i,5 bis 3) : (a bis 6), bei Temperaturen von über 3oo° bis maximal 55o0, vorzugsweise 35o bis q.50°, unter einem Druck von bis 70o kg/cm2 durchführt und das gebildete Melamin nach bekannten Methoden isoliert.
Das vorliegende Verfahren kann portionsweise oder kontinuierlich durchgeführt werden. Die portionsweise Herstellung in Autoklaven kann in befriedigender Weise bei dem Druck durchgeführt werden, der sich im Autoklav entwickelt. Das Reaktionsgefäß wird vorteilhaft mit Titan oder Zirkon ausgekleidet, da die Reaktionsmasse bei den in Frage kommenden Temperaturen und Drücken auf die üblichen Druckgefäße aus rostfreiem Stahl etwas korrodierend wirkt.
Es ist bekannt, daß Harnstoff zwecks Gewinnung von Melamin, mit oder ohne Zusatz von Ammoniak, erhitzt wird, wobei folgende Reaktion eintritt:

(NH3)

6 H2NCONH2 @ (H2NCN)3 + 6 NH3 + 3 C02

Die maximale Ausbeute an Melamin beträgt somit bei diesem bekannten Verfahren 1/o Mol pro Mol Harnstoff. Mit dem Verfahren gemäß vorliegender Erfindung können aber Ausbeuten von 1/4 Mal Melamin pro Mol Harnstoff erzielt werden. Aus der USA.-P'atentschrift 2 55o659 ist bekannt, daß die Umwandlung von Harnstoff in Melamin durch geringe Mengen gewisser Änhydride von nicht oxydierbaren Säuren, z. B. S03, katalysiert werden kann. Eine solche Katalyse beschleunigt die Reaktion, ohne jedoch die Ausbeute über die theoretische Menge,hinaus zu erhöhen.. Gemäß vorliegendem Verfahren muß das Schwefeldioxyd in wesentlichen, nicht bloß katalytischen Mengen vorhanden sein. Um Ausbeuten an Melamin von über 1/s Mol pro Mol Harnstoff zu erzielen, muß S 02 in mindestens äquimolekularen Mengen zum Harnstoff, vorzugsweise in Mengen von mindestens 1,5 Mol S 02 pro Mol Harnstoff, eingesetzt werden. Praktisch kommen Mengenverhältnisse von etwa 1,5 bis 3 Mol S 02 auf 1 Mol. Harnstoff in Frage. Größere Mengen S 02 führen zwar zü einer Erhöhung der Ausbeute an Melamin, jedoch- wird rasch ein Punkt erreicht, ab welchem die Kosten der Verwendung eines solchen Überschusses an S 02 den Wert des zusätzlich gebildeten Melamins übersteigen.
Durch Erhitzen von Harnstoff und S 02 im Autoklav, ohne Zusatz von Ammoniak, wird zwar Melamin erhalten, die Ausbeute an Melamin scheint aber annähernd die gleiche zu sein wie beim Erhitzen vom Harnstoff allein. Durch Zusatz von Ammoniak zum Harnstoff-S 02 Gemisch jedoch wird die Melaminausbeute beträchtlich erhöht, und wenn Ammoniak in molarem Überschuß gegenüber S 02 zugefügt wird, ist die Ausbeute an Melamin größer als diejenige, welche beim Erhitzen von Harnstoff und Ammoniak, ohne Zusatz von S 02, erzielt wird. Die Anzahl der Mole Ammoniak, welche zwecks Erzielung der größeren Ausbeute zuzusetzen sind, muß deshalb mindestens gleich sein der Anzahl der Mole S 02; vorzugsweise verwendet man das Ammoniak im molaren überschuß gegenüber S 02. Die bevorzugten molekularen Mengenverhältnisse von Harnstoff zu S 02 zu NH3 sind ungefähr 1 : (1,5 bis 3) : (2 bis 6). Beispiel In einen Schüttelautoklav von 3oo cm3, welcher o,5 Mol Harnstoff enthält, werden aus Druckzylindern o,5 Mol S 02 und 1 Mol NH3 eingeführt. Der Aütoklav wird auf 35o° erhitzt -und während 2 Stunden auf dieser Temperatur unter dem dabei entwickelten Druck von etwa 49 kg/cm2 belassen. Dann wird der Autoklav "abgekühlt, entlüftet, und der Inhalt wird in looo cms Wasser von 9o° auf--,geschlämmt. Die Aufschlämmung wird heiß filtriert und das Filtrat abgekühlt, wobei Melamin auskristallisiert. Die Ausbeute beträgt 14,9 g, was annähernd 1/4 Mol Melamin pro Mol Harnstoff entspricht.
Die gemäß vorliegendem Verfahren entstehende Reaktionsmasse enthält außer Melamin freien Schwefel, eine beträchtliche Menge wasserlöslicher Ammoniumsälze (z. B. Sulfate u. ä.) sowie veränderliche Mengen von Oxytriazinen als Nebenprodukte. Das Melamin kann aus dieser Masse durch verschiedene, dem Fachmann wohlbekannte Verfahren isoliert werden. Eines der einfachsten Verfahren ist, die Mässe in heißem Wasser aufzuschlämmen und die Aufschlämmung zu filtrieren. Das Melamin kristallisiert beim Abkühlen aus dem Filtrat aus und wird dann durch Filtration abgetrennt. Die Ammoniumsalze bleiben in Lösung und können gegebenenfalls durch weitere Konzentration des Filtrats gewonnen werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung von Melamin aus Harnstoff und Ammoniak bei erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung in Gegenwart von Schwefeldioxyd im molaren Verhältnis Harnstoff zu Schwefeldioxyd zu Ammoniak von 1 : mindestens i : mindestens 1, vorzugsweise von 1 : (1,5 bis 3) : (2 bis 6), bei Temperaturen von über 300° bis maximal 55o°, vorzugsweise 35o bis q.50°, unter einem Druck von 7 bis 70o kg/cm2 durchführt rund das gebildete Melamin nach bekannten Methoden isoliert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion bei dem Druck durchgeführt wird, welcher sich- im Autoklav von selbst entwickelt.
3. Verfahren gemäß Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren in einem mit Titan oder Zirkon ausgekleideten Gefäß durchgeführt` wird: