EA007622B1 - Способ получения меламина - Google Patents

Abstract

Способ получения меламина, включающий первый этап смешивания, в котором по меньшей мере два меламинсодержащих потока, полученных по меньшей мере от двух различных способов получения меламина, приводят в контакт друг с другом с образованием смеси. В предпочтительном воплощении по меньшей мере один меламинсодержащий поток содержит меламин, полученный в ходе способа получения меламина, проводимого при низком давлении в газовой фазе, и по меньшей мере один меламинсодержащий поток содержит меламин, полученный в ходе способа получения меламина, проводимого при высоком давлении в жидкой фазе.

Description

Настоящее изобретение относится к получению меламина.

Подобный способ известен под названием стамикарбонового способа из «Меламин и гуанамин», раздел 4.1.3 энциклопедии Ульмана промышленной химии (И11тапп'8 Епсус1ораеб1а оГ 1пби81па1 СТетЕ1гу, δίχΐΕ Εάίίίοη, 2001). В данном известном способе газообразный меламин получают из мочевины в реакторе с добавлением катализатора. Газообразную реакционную смесь, содержащую меламин, охлаждают жидкой водной фазой, что сопровождается образованием суспензии. В ходе серии последующих этапов выделяют чистый меламин в виде кристаллов с определенным гранулометрическим составом, формой и плотностью.

Другим известным примером способа получения меламина является Ме1атше Сйеткак Ргосезз, представленный в разделе 4.2.1 вышеупомянутого справочника. В данном известном способе жидкий меламин получают из мочевины при высоком давлении (11-15 МПа). Жидкий меламин отделяют от газообразных побочных продуктов и затем впрыскивают в охлаждающий прибор, где охлаждение производится добавлением жидкого аммиака.

Образующийся твердый меламин затем отделяют в качестве конечного продукта.

Данные известные способы имеют тот недостаток, что при данном технологическом решении сильно ограничивается возможность влияния на указанные свойства кристаллов меламина.

Задачей данного изобретения является решение данного недостатка.

Данная задача решается тем, что способ согласно изобретению включает первый этап смешивания, на котором по меньшей мере два меламинсодержащих потока, произведенных в ходе по меньшей мере двух различных способов получения меламина, приводятся в контакт друг с другом, при этом формируется смесь.

Преимущество данного способа по настоящему изобретению состоит в том, что в ходе него можно оказывать влияние на такие свойства кристаллов меламина, как определенный гранулометрический состав, форма и плотность, в значительно большей мере, чем в известных способах. Эти свойства среди других явлений являются важными при производстве смол, в котором меламин используется в качестве сырья. Примером получения смолы является получение меламин-формальдегидной смолы, включающее этап растворения, в котором формальдегид и меламин растворяют в воде. Воздействуя на свойства кристаллов меламина, можно влиять на их поведение при растворении и, таким образом, на формирование смолы.

В \νϋ 99/38852 описан способ охлаждения меламина, включающий этап загустения, в котором жидкий меламин смешивают с твердым меламином. Частицы сгустившегося меламина далее служат, как твердый меламин, для отвердевания жидкого меламина в дальнейшем. Таким образом, на этапе загустения в νθ 99/38852 два меланинсодержащих потока при смешивании образуют один процесс для получения меламина.

Без имеющихся в настоящем изобретении теоретических объяснений преимуществ способа по данному изобретению можно предположить, что различия в природе и количестве примесей в меламинсодержащих потоках, происходящих по крайней мере из двух различных способов получения меламина, могут приводить к тому, что эти факторы оказывают влияние на физические и/или химические свойства конечных кристаллов меламина, образующихся в ходе способа настоящего изобретения. В качестве примеров таких примесей можно привести аммелид, аммелин, цианомочевую кислоту, мочевину, мелам и мелем. Также сделано предположение, что различия в структуре кристаллов меламина в указанных потоках могут оказывать влияние на свойства. Может также оказывать влияние введение других факторов.

В способе по данному изобретению два меламинсодержащих потока приводят в контакт друг с другом на первом этапе смешивания. Известно, что меламинсодержащий поток содержит, по крайней мере, меламин, но в качестве добавок может содержать также другие соединения. Примерами таких соединений являются воздух, азот, ΝΗ₃, СО₂ и Н₂О. Меламинсодержащий поток может быть газообразным, жидким, твердым или являться их комбинацией. Меламинсодержащий поток может состоять из, например, газообразного или жидкого меламина, газообразной смеси меламина, ΝΗ₃, СО₂ и дополнительно Н₂О, смеси жидких и газообразных меламина и аммиака, меламина, растворенного в воде, суспензии частиц меламина в водной фазе, или потока пылевых частиц. Водная фаза представляет собой в основном жидкую фазу, содержащую в основном воду, но в которой присутствуют также другие соединения, такие как примеси, которые могут присутствовать в растворе или в виде частиц. Указанные по крайней мере два потока могут находиться в одной и той же фазе, но могут находиться и в разных фазах. Примеры представляют собой один меламинсодержащий поток представляет собой жидкий меламин, тогда как второй меламинсодержащий поток представлен меламином в виде частиц из суспензии или растворенном в водном растворе; один меламинсодержащий поток представляет собой жидкий меламин, тогда как второй меламинсодержащий поток является газообразным и включает в себя газообразный меламин и/или в виде частиц; один меламинсодержащий поток является водным раствором или суспензией, тогда как второй меламинсодержащий поток является газообразным и включает газообразный меламин и/или в виде частиц. Температура и давление каждого из меламинсодержащих потоков могут изменяться в очень большом диапазоне. Если меламинсодержащий поток содержит газообразный и/или жидкий меламин, его температура обычно лежит между температурой кипения меламина и 450°С и давление - между ат

- 1 007622 мосферным и 30 МПа. Как известно, температура кипения меламина изменяется в зависимости от таких факторов как, например, давление и присутствие аммиака. Если меламинсодержащий поток представляет собой водный раствор или суспензия в водной фазе, данная температура обычно находится между 0 и 200°С при давлении, являющемся, по крайней мере, собственным давлением данного потока.

Приведение в контакт друг с другом меламинсодержащих потоков на первом этапе смешивания в соответствии с настоящим изобретением можно осуществлять различными путями, самими по себе известными, зависящими, помимо прочих факторов, от природы смешиваемых меламинсодержащих потоков, как было указано выше. Примеры воплощения этапа смешивания представляют собой сосуд или колонну, снабженную или не снабженную уплотнителем и/или разделенную на отделения, в которые поступают два потока, или две трубы, которые сходятся к выводному отверстию, имеющую или не имеющую смешивающие элементы.

По крайней мере два меламинсодержащих потока, приводимые в контакт друг с другом на первом этапе смешивания, в соответствии с настоящим изобретением, производят в по меньшей мере двух различных способах получения меламина. Способы различаются, когда есть различие по меньшей мере в одной из операций способа, необходимой для получения целевого продукта, либо есть по меньшей мере одно отличие в последовательности операций способа.

Примерами различий операций способа являются различия в условиях проведения способа, таких как температура, давление, состав, и/или различия в природе или типе используемого оборудования.

Под различием в температуре следует понимать, что это различие в температуре больше 5°С, и то, что это различие больше 2% от низшей температуры, выраженной в °С.

Под различием в давлении следует понимать, что различие в давлении больше, чем 20% от нижнего значения абсолютного давления для величины абсолютного давления ниже 1 МПа, или больше, чем 10% от нижнего значения абсолютного давления для величины абсолютного давления выше 2 МПа, или разница давления больше, чем 0,2 МПа, если нижнее давление имеет значение между 1 и 2 МПа.

Под различием в составе следует понимать, что содержание по меньшей мере одного из компонентов отличается более чем на 4% в абсолютных единицах.

Примером различий в природе или типе оборудования является, например, использование плотного слоя вместо кипящего слоя.

Примером двух различных способов являются вышеупомянутый стамикарбоновый способ при низком давлении и способ Ме1ат1пе Сйет1са18, проводимый при высоком давлении, как описано в «Меламин и гуанамины», разделы 4.1.3 и 4.2.1 соответственно, в энциклопедии Ульмана промышленной химии (и11тапп'8 Епсус1орае±а οί 1пби51па1 СйепщЦу. δίχΐΗ Εάίΐίοη, 2001) .

Однако в соответствии с данным выше определением два способа, проводимые при низком давлении, такие как стамикарбоновый способ и способ ВАЗЕ, также являются различными. Также можно считать различными в соответствии с данным выше определением два способа, проводимые при высоком давлении, такие как способ Ме1атше СйетюаП и способ Ыщкап. В завершении сказанного два способа, проводимые на одинаковом базовом принципе, например, два стамикарбоновых способа также можно считать различными, если, например, один из данных способов проводится при давлении в реакторе 0,5 МПа, а другой - при 1 МПа.

В течение первого этапа смешивания, соответствующего настоящему изобретению, смесь формируется. В дальнейшем данную смесь можно обрабатывать различными способами, зависящими от природы смеси, для отделения меламина.

В воплощении настоящего изобретения по меньшей мере один меламинсодержащий поток содержит газообразный и/или жидкий меламин, и способ по настоящему изобретению включает этап охлаждения во время или после первого этапа смешивания, на котором данную смесь охлаждают до температуры ниже 250°С. Это приводит к выделению меламина. Твердый меламин предпочтительно имеет Э₉₀ между 10 и 1000 мкм, более предпочтительно - между 20 и 500 мкм, еще более предпочтительно - между 25 и 350 мкм. Как известно, «Ό_α от β мкм» означает, что α % по массе частиц имеют размеры частиц, большие β мкм.

В данном воплощении по меньшей мере один меламинсодержащий поток содержит газообразный и/или жидкий меламин, что делает возможным то, что поток содержит другие соединения, такие как ΝΗ₃ и СО₂, примерами таких потоков являются: протекание в реакторе процесса получения меламина в газовой фазе; протекание в реакторе процесса в жидкости при высоком давлении некаталитического способа получения меламина; жидкие или газообразные потоки меламина, полученные нагреванием предварительно полученного порошка меламина.

На этапе охлаждения смесь охлаждают до температуры ниже 250°С. Охлаждение можно осуществлять известными самими по себе способами; также возможно, чтобы охладителем для меламина служил один из меламинсодержащих потоков, например, при подаче потока порошка и объединения его по меньшей мере с одним из меламинсодержащих потоков, содержащих газообразный и/или жидкий меламин. Предпочтительно этап охлаждения осуществляется путем приведения смеси в контакт с водной фазой. Преимущество этого состоит в том, что частицы примесей, которые могут присутствовать в мела

- 2 007622 минсодержащим потоке, будут растворяться в водной фазе. В воплощении по меньшей мере один меламинсодержащий поток содержит воду в качестве дисперсионной среды, и этап охлаждения осуществляется в течение этапа смешивания путем приведения по меньшей мере одного меламинсодержащего потока, содержащего газообразный и/или жидкий меламин, в контакт с по меньшей мере одним меламинсодержащим потоком, имеющим воду в качестве дисперсионной среды. Примером такого воплощения является приведение в контакт в колонне расплавленного меламина, из процесса, проводимого при высоком давлении, и газообразного меламина из процесса, проводимого при низком давлении, с этапом охлаждения, который осуществляют в той же колонне с использованием водной фазы. В другом воплощении меламинсодержащий водный поток из этапа охлаждения процесса, проводимого в газовой фазе, используется на этапе охлаждения при плавлении меламина в процессе, проводимом при высоком давлении.

Предпочтительно этап охлаждения осуществляют путем приведения смеси в контакт с газообразным и/или жидким аммиаком. Данный способ имеет то преимущество, что безводный меламин можно получить непосредственно только если вода не присутствует в меламинсодержащих потоках.

Предпочтительно по меньшей мере один меламинсодержащий поток содержит меламин, полученный в ходе способа получения меламина, проводимого при низком давлении в газовой фазе и по меньшей мере один меламинсодержащий поток содержит меламин, полученный в ходе способа получения меламина, проводимого при высоком давлении в жидкой фазе. Это дает возможность использовать различия в свойствах, которые существуют между данными меламинами. Примерами таких свойств являются химический состав, цвет, кристаллическая структура, размеры частиц и другие свойства. Пример данного предпочтительного воплощения представляет собой распыление расплавленного меламина из процесса, проводимого при высоком давлении в быстро охлаждаемый сосуд, в который также подают газообразный меламинсодержащий поток, полученный в ходе процесса, проводимого при низком давлении, и в который в качестве охладителя впрыскивается жидкий аммиак, при этом аммиак полностью испаряется.

Далее воплощение способа в соответствии с настоящим изобретением включает второй этап смешивания во время или после первого этапа смешивания, в котором данную смесь приводят в контакт с водной фазой, с последующим этапом кристаллизации, в котором данную смесь охлаждают до по меньшей мере 5°С, что приводит к выделению твердого меламина, с последующим этапом разделения, в котором твердый меламин выделяют из смеси. В течение второго этапа смешивания данную смесь приводят в контакт с водной фазой. Пример представляет собой смешивание твердого меламина из процесса, проводимого при высоком давлении, с твердым меламином из процесса, проводимого при низком давлении, с добавлением водной фазы. Данный способ имеет то преимущество, что часть примесей растворяется в воде и в результате может оказывать влияние на поведение смеси при кристаллизации. Водная фаза содержит, в основном, воду, но может содержать также другие соединения. Примеры таких соединений представляют собой меламин, субпродукты меламина, аммиак или соединения, использованные для создания рН (кислой или щелочной). Приведение данной смеси в контакт с водной фазой приводит к переходу части меламина в раствор. Предпочтительно по меньшей мере 30% по массе меламина переходит в раствор, более предпочтительно по меньшей мере 50% по массе. Температура смеси находится между 50 и 250°С, предпочтительно между 80 и 200°С. Давление данной смеси располагается между собственным давлением смеси при соответствующей температуре и 20 МПа, предпочтительно между 0,1 и 10 МПа. В воплощении избыточное давление сверх собственного создается за счет использования аммиака. После приведения данной смеси в контакт с водной фазой осуществляется этап кристаллизации. На этом этапе смесь, которая на данном этапе, естественно, представляет собой смесь с водной фазой, охлаждают до температуры по меньшей мере 5°С с возможным понижением давления. Охлаждение можно осуществлять с использованием методик, известных самих по себе, таких как, например, использование теплообменника или выпаривание части воды при пониженном давлении. Предпочтительно смесь охлаждают до по меньшей мере 20°С, еще более предпочтительно - до по меньшей мере 30°С. Так как растворимость меламина в воде понижается при понижении температуры, охлаждение приводит к образованию твердого меламина. Твердый меламин, присутствующий в смеси после этапа кристаллизации, по меньшей мере частично образуется в ходе этапа кристаллизации, но есть также часть меламина, которая не перешла в раствор. После этапа кристаллизации осуществляют этап отделения, на котором из смеси выделяют твердый меламин. Данный этап сепарации осуществляют методами, известными самими по себе, такими как, например, использование центрифуги, полосного фильтра, дискового фильтра или свечевого фильтра.

В практическом воплощении весь меламин растворяется при нагревании и/или добавлении водного потока на этапе растворения в течение или после второго этапа смешивания, предшествующего этапу кристаллизации. Это имеет то преимущество, что на кристаллизацию можно оказывать наибольшее влияние за счет растворенных примесей.

В другом воплощении способа в соответствии с настоящим изобретением по меньшей мере один меламинсодержащий поток содержит воду в качестве дисперсионной среды, и смесь подвергают после первого этапа смешивания этапу кристаллизации, на котором данную смесь охлаждают по меньшей мере

- 3 007622 до 5°С, что сопровождается образованием твердого меламина, с последующим этапом разделения, на котором твердый меламин выделяют из данной смеси. Пример представляет собой смешивание раствора меламина из процесса, проводимого в газовой фазе, с твердым меламином из процесса, проводимого в жидкой фазе.

В данном воплощении может быть полезно подведение другой водной фазы к данной смеси в течение или после первого этапа смешивания, например, если это желательно для перевода большей части меламина смеси в раствор.

В воплощении меламинсодержащий поток содержит воду в качестве дисперсионной среды и меламин из процесса, проводимого при низком давлении в газовой фазе, и насыщен меламином до значения концентрации между 70 и 110%. Насыщение меламином водного потока определяется как концентрация меламина в данном потоке, составляющая 100% от максимальной концентрации меламина (при данных условиях) в состоянии термодинамического равновесия. Насыщение свыше 100% является термодинамически неустойчивым, но известно, что оно может существовать короткое время после начала превышения 100%. Преимуществом данного воплощения является то, что свойства конечного продукта определяются, с одной стороны, формой и размерами частиц кристаллов нерастворенного меламина и, с другой стороны, примесями растворенного меламина. Введение различных изменений в перечисленные выше параметры позволяет создавать продукт с широким диапазоном характеристик.

Также, если этап кристаллизации осуществляется в течение или после этапа растворения, предпочтительно, чтобы по меньшей мере один меламинсодержащий поток содержал меламин из процесса получения меламина, проводимого при низком давлении в газовой фазе, и по меньшей мере один меламинсодержащий поток содержал меламин из способа получения меламина, проводимого при высоком давлении в жидкой фазе.

В способе в соответствии с настоящим изобретением смесь предпочтительно подвергают этапу очистки после этапа растворения и перед этапом кристаллизации, данный этап очистки включает в себя обработку ΝΗ₃ при давлении между 1 и 20 МПа и температуре между 100 и 250°С, более предпочтительно при давлении между 2 и 10 МПа и температуре между 120 и 200°С и дополнительно этап адсорбирования и/или фильтрация.

Указанные обработки при помощи ΝΗ₃, этап адсорбирования, например, активированным углем, и этап фильтрации можно осуществлять с помощью известных самих по себе методов. Преимуществом данного воплощения является то, что можно контролировать количество загрязняющих примесей, которые могут влиять на кристаллизацию.

Предпочтительно данную смесь на этапе кристаллизации охлаждают до температуры между 100 и 25°С, более предпочтительно между 80 и 40°С.

Меламин, полученный в соответствии с настоящим изобретением можно использовать для получения аминоальдегидных смол, таких как меламинформальдегидная смола или меламиномочевиноформальдегидная смола. Настоящее изобретение относится, таким образом, к данным смолам.

Настоящее изобретение далее поясняется с помощью ряда примеров и сравнительного эксперимента.

Пример I.

кг/ч меламинсодержащий поток, который содержит воду в качестве дисперсионной среды, и температура которого составляет 97°С, содержит 4% по массе растворенного меламина из стамикарбонового способа, проводимого в газовой фазе. Указанный поток смешивают с 0,4 кг/ч меламинсодержащего потока, который содержит воду в качестве дисперсионной среды, имеет температуру 97°С, произведен в ходе способа, проводимого при высоком давлении в жидкой фазе, и в котором присутствует 6% по массе меламина, частично в виде твердого вещества. Смесь охлаждают до 60°С в кристаллизаторе для образования большего количества твердого меламина. Данный твердый меламин отделяют фильтрацией. Отделенный твердый меламин имеет ά₅₀ 46 мкм и ά₉₀ 98 мкм. Как известно, параметры ά₅₀ и ά₉₀ обычно используют в качестве индикатора размера частиц и распределения размера частиц; ά₅₀ и ά₉₀ измеряют с помощью метода лазерной дифракции на сухом порошке в воздухе (8ушра1ее).

Пример II.

кг/ч меламинсодержащий поток, который содержит воду в качестве дисперсионной среды, и температура которого составляет 97°С, содержит 4% по массе растворенного меламина из стамикарбонового способа, проводимого в газовой фазе. Указанный поток смешивают с 0,4 кг/ч меламинсодержащего потока, который содержит воду в качестве дисперсионной среды, имеет температуру 97°С, произведен в ходе процесса, проводимого при высоком давлении в жидкой фазе, и в котором присутствует 4% по массе меламина. Смесь охлаждают до 60°С в кристаллизаторе для образования большего количества твердого меламина. Твердый меламин отделяют путем фильтрации. Отделенный твердый меламин имеет ά₅₀ 42 мкм и ά₉₀ 96 мкм.

Сравнительный эксперимент кг/ч меламинсодержащий поток, который содержит воду в качестве дисперсионной среды, и температура которого составляет 97°С, содержит 4,3% по массе растворенного меламина из стамикарбонового способа, проводимого в газовой фазе. Указанный поток охлаждают до 60°С в кристаллизаторе для

- 4 007622 образования большего количества твердого меламина. Твердый меламин отделяют путем фильтрации. Отделенный твердый меламин имеет й₅₀ 87 мкм и й₉₀ 183 мкм. Данный меламин имеет больший размер частиц, чем по примерам I и II; данный меламин из сравнительного эксперимента имеет большее время растворения при приготовлении смолы, чем меламин из примеров I и II, что является нежелательным.

Claims (12)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Способ получения меламина, отличающийся первым этапом смешивания, на котором по меньшей мере два меламинсодержащих потока, полученных по меньшей мере от двух различных способов получения меламина, приводят в контакт друг с другом, в результате чего получают смесь, причем по меньшей мере один меламинсодержащий поток содержит меламин, полученный в ходе способа получения меламина, проводимого при низком давлении в газовой фазе, и по меньшей мере один меламинсодержащий поток содержит меламин, полученный в ходе способа получения меламина, проводимого при высоком давлении в жидкой фазе.
2. 2. Способ по п.1, в котором по меньшей мере один поток, содержащий газообразный и/или жидкий меламин, включает этап охлаждения во время или после первого этапа смешивания, в котором смесь охлаждают до температуры ниже 250°С.
3. 3. Способ по п.2, в котором этап охлаждения осуществляют путем приведения смеси в контакт с водной фазой.
4. 4. Способ по п.2, в котором по меньшей мере один меламинсодержащий поток содержит воду в качестве дисперсионной среды, и в котором этап охлаждения осуществляют во время этапа смешивания путем подачи по меньшей мере одного меламинсодержащего потока, который содержит воду в качестве дисперсионной среды.
5. 5. Способ по п.2, в котором этап охлаждения осуществляют путем приведения смеси в контакт с газообразным и/или жидким аммиаком.
6. 6. Способ по п.1, включающий второй этап смешивания во время или после первого этапа смешивания, в котором данную смесь приводят в контакт с водной фазой, с последующим этапом кристаллизации, в котором смесь охлаждают по меньшей мере до 5°С с образованием твердого меламина с последующим этапом отделения, на котором твердый меламин выделяют из смеси.
7. 7. Способ по п.6, в котором практически весь меламин растворяют на этапе растворения во время или после второго этапа смешивания и перед этапом кристаллизации с использованием нагревания и/или добавления водного потока.
8. 8. Способ по п.1, в котором по меньшей мере один меламинсодержащий поток содержит воду в качестве дисперсионной среды, в котором смесь после первого этапа смешивания подвергают этапу кристаллизации, в котором данную смесь охлаждают по меньшей мере до 5°С с образованием твердого меламина с последующим этапом разделения, на котором твердый меламин выделяют из смеси.
9. 9. Способ по п.7, в котором меламинсодержащий поток содержит воду в качестве дисперсионной среды, содержит меламин, полученный в ходе способа получения меламина, проводимого при низком давлении в газовой фазе, и насыщенный меламином до его содержания между 70 и 110%.
10. 10. Способ по любому из пп.6-9, в которых по меньшей мере один меламинсодержащий поток содержит меламин, полученный в ходе способа получения меламина, проводимого при низком давлении в газовой фазе, и по меньшей мере один меламинсодержащий поток содержит меламин, полученный в ходе способа получения меламина, проводимого при высоком давлении в жидкой фазе.
11. 11. Способ по п.7, в котором смесь подвергают этапу очистки после этапа растворения и перед этапом кристаллизации, данный этап очистки включает обработку при помощи ΝΗ₃ при давлении между 1 и 20 МПа и температуре между 100 и 250°С, и дополнительно этапу адсорбции и/или этапу фильтрации.
12. 12. Способ по любому из пп.6-11, в которых смесь на этапе кристаллизации охлаждают до температуры между 100 и 25°С.