ES2217750T3 - Metodo para preparar melanina. - Google Patents

Abstract

Un método para preparar melamina a partir de urea por medio de un procedimiento a alta presión, en el que la melamina sólida se obtiene transfiriendo el producto de reactor que comprende melamina líquida, CO2 y NH3 a un separador gas/líquido, y transfiriendo posteriormente la masa fundida de melamina que viene del separador a un recipiente donde la masa fundida de melamina se enfría.

Description

Método para preparar melamina.

El invento se refiere a un método para preparar melamina a partir de urea por medio de un procedimiento a alta presión, en el que se obtiene melamina sólida transfiriendo el producto del reactor que comprende melamina líquida, CO_{2} y NH_{3} a un separador gas/líquido, y transfiriendo posteriormente la masa fundida de melamina que viene del separador a un recipiente donde la masa fundida de melamina se enfría con un medio refrigerante.

Dicho método se describe, entre otros, en el documento EP-A-747366. Éste describe un procedimiento a alta presión para preparar melamina a partir de urea. En particular, el documento EP-A-747366 describe como la urea se piroliza en un reactor a una presión de 10,34 a 24,13 MPa y una temperatura de 354 a 454ºC para producir un producto de reactor. El producto de reactor obtenido contiene melamina líquida, CO_{2} y NH_{3}, y se transfiere a presión como una corriente mezclada a un separador gas/líquido. En este separador gas/líquido, que se mantiene virtualmente a la misma presión y temperatura que dicho reactor, dicho producto de reactor se separa en una corriente gaseosa y una corriente líquida. La corriente gaseosa contiene CO_{2} y NH_{3}, gases de desecho y también vapor de melamina. La corriente líquida comprende principalmente melamina líquida. El producto gaseoso se transfiere a una unidad de lavado, mientras la melamina líquida se transfiere a una unidad de refrigeración de producto. En la unidad de lavado, los gases de desecho de CO_{2} y NH_{3} dichos, que contienen vapor de melamina, se lavan con urea fundida, virtualmente a la misma presión y temperatura que la presión y temperatura del reactor, para precalentar la urea y enfriar dichos gases de desecho a una temperatura de 177-232ºC y para eliminar la melamina presente de los gases de desecho. Luego, la urea fundida precalentada, que contiene dicha melamina, se alimenta al reactor. En la unidad de refrigeración de producto, la melamina líquida se enfría con un medio líquido refrigerante, que forma un gas a la temperatura de la melamina líquida en el enfriador del producto, para producir un producto de melamina sólida sin lavado o purificación adicional. En el documento EP-A-747366, se usa preferiblemente amoniaco líquido como el medio líquido refrigerante, siendo la presión en la unidad de refrigeración de producto por encima de 4,14 MPa.

La pureza del producto final de melamina, según el documento EP-A-747366, está por encima del 98,5% de peso, pero no es fácil conseguir este nivel continuamente en un nivel constante y a escala comercial. Esto es un inconveniente, en particular cuando la melamina se usa en resinas de melamina-formaldehído que se usan en laminados y/o revestimientos. Las impurezas en el producto final de melamina, particularmente cuando se prepara a escala comercial, consiste en primer lugar de melam, melem e impurezas que contienen oxígeno como amelida, amelina y urediomelamina.

El objeto del presente invento es obtener un procedimiento mejorado para preparar melamina a partir de urea, en el que la melamina se obtiene como un polvo seco que tiene un alto grado de pureza. Más en particular, el objeto del presente invento es obtener un procedimiento mejorado a alta presión para preparar melamina a partir de urea, en el que la melamina se obtiene directamente a partir de la masa fundida de melamina líquida como un polvo seco que tiene un alto grado de pureza constante por medio del enfriamiento.

Este objeto se alcanza, ya que la separación gas/líquido se lleva a cabo mediante la adición de 5\cdot10^{-4} - 2\cdot10^{-2} moles de agua por mol de melamina. El agua añadida al separador gas/líquido se elige preferiblemente para ser menor que 10^{-2} moles por mol de melamina y mayor que 10^{-3} moles por mol de melamina. Esta relación es una relación de las velocidades de alimentación al separador.

Se ha encontrado sorprendentemente que con el procedimiento según el invento, las cantidades de impurezas que contienen oxígeno en el producto final de melamina pueden mantenerse constantes.

La ventaja del método según el presente invento es que se obtiene una melamina en polvo de una pureza que es constante y por encima del 98,5% en peso, que es suficiente para la melamina así obtenida para usarse virtualmente en cualquier aplicación de melamina. Al mismo tiempo, es posible obtener polvo de melamina que tiene muy buenas características de color.

El uso de agua para prevenir la formación de impurezas que contienen oxígeno no se ha distinguido nunca en la técnica anterior. El documento US-A-3116294 describe por ejemplo, que para obtener melamina con una pureza mayor que 99% en peso, tiene que calentarse melamina en bruto con una pureza del 95% en presencia de NH_{3} sólo, explícitamente en ausencia de agua.

El documento US-A-3.386.999 describe el uso de vapor de agua en un procedimiento de síntesis catalítica a baja presión de melamina. El vapor de agua se añadiría a la corriente gaseosa que abandona la fase de reacción, antes del apagado. El propósito del vapor de agua es hidrolizar el ácido ciánico y otros precursores de melamina.

El documento NL-A-8105027 describe que el método del documento US-A-3.386.999 es bastante lento y no llegará a la conversión completa; más bien, debería usarse un catalizador sólido cuando se desea la conversión de compuestos tales como ácido ciánico en amoniaco y dióxido de carbono.

El documento US-A-3.308.123 describe el uso de un pulverizador de agua en el separador/apagador de un procedimiento de melamina a alta presión, estando el separador/apagador a una temperatura por debajo de 200ºC. El procedimiento se diseña de tal manera que el contacto entre el agua y la melamina se evita lo más posible.

Es por lo tanto, lo más sorprendente que dichos buenos resultados se obtengan con el procedimiento según el invento, en que la separación gas/líquido se realiza en presencia de agua. El agua puede añadirse al separador gas/líquido, preferiblemente por medio de una bomba.

La cantidad de agua añadida al separador gas/líquido en el procedimiento según el invento está entre 5\cdot10^{-4} y 2\cdot10^{-2} moles de agua por mol de melamina. El agua añadida al separador gas/líquido se elige preferiblemente para estar entre 10^{-3} y 10^{-2} moles de agua por mol de melamina. Se ha formulado la hipótesis de que el agua reacciona con ácido isociánico en amoniaco y dióxido de carbono que eliminará la masa fundida de melamina. Así, la cantidad de ácido isociánico en la masa fundida de melamina se reducirá por la reacción con agua. La ventaja es un menor y constante contenido de amelida en la melamina, creyéndose que la amelida se produce a partir del ácido isociánico.

La preparación de melamina comienza preferiblemente a partir de urea como la materia prima en forma de una masa fundida. NH_{3} y CO_{2} son subproductos durante la preparación de melamina, que sigue según la siguiente ecuación de reacción:

6 CO(NH_{2})_{2} \rightarrow C_{3}N_{6}H_{6} + 6 NH_{3} + 3 CO_{2}

La preparación puede llevarse a cabo a alta presión, preferiblemente entre 5 y 25 MPa, sin la presencia de un catalizador. La temperatura de reacción oscila entre 325 y 450ºC y está preferiblemente entre 350 y 425ºC. Los subproductos NH_{3} y CO_{2} se reciclan normalmente a una planta contigua de urea.

El objetivo mencionado anteriormente del invento se alcanza empleando un aparato adecuado para la preparación de melamina a partir de urea. Un aparato adecuado para el presente invento puede comprender una unidad de lavado, un reactor, un separador gas/líquido, opcionalmente un post-reactor y un recipiente de refrigeración.

En una realización del invento, la melamina se prepara a partir de urea en un aparato que comprende una unidad de lavado, un reactor de melamina, un separador gas/líquido y un recipiente de refrigeración. La masa fundida de urea procedente de una planta de urea se alimenta a una unidad de lavado a una presión de 5 a 25 MPa, preferiblemente de 8 a 20 MPa, y a una temperatura por encima del punto de fusión de la urea. Esta unidad de lavado puede proporcionarse con una camisa de refrigeración para asegurar la refrigeración adicional dentro del lavado. La unidad de lavado puede también proporcionarse con cuerpos refrigerantes internos. En la unidad de lavado la urea líquida entra en contacto con los gases de reacción procedentes del reactor de melamina o procedentes de un separador gas/líquido separado corriente abajo del reactor. La presión y temperatura en el separador gas/líquido separado son virtualmente idénticas a la temperatura y presión en el reactor de melamina. Los gases de reacción consisten principalmente de CO_{2} y NH_{3}, y comprenden además una cantidad de vapor de melamina. La urea fundida lava el vapor de melamina procedente del gas de desecho y lleva esta melamina de vuelta al reactor. En el procedimiento de lavado, los gases de desecho se enfrían desde la temperatura del reactor, es decir, de 350 a 425ºC, a de 170 a 240ºC, calentándose la urea de 170 a 240ºC. Los gases de desecho se eliminan de lo alto de la unidad de lavado y, por ejemplo, se reciclan a una planta de urea, donde se usan como materias primas para la producción de urea.

La urea precalentada se saca de la unidad de lavado, junto con la melamina sacada, y se suministra, por ejemplo, por medio de una bomba a alta presión, al reactor que tiene una presión de 5 a 25 MPa, y preferiblemente de 8 a 20 MPa. Alternativamente, la transferencia de la masa fundida de urea al reactor de melamina puede efectuarse por gravedad, colocando la unidad de lavado encima del reactor.

En el reactor, la urea fundida se calienta a una temperatura de 325 a 450ºC, preferiblemente de aproximadamente 350 a 425ºC, a una presión como se informa anteriormente, bajo cuyas condiciones la urea se convierte en melamina, CO_{2} y NH_{3}. Puede medirse una cierta cantidad de amoniaco en el reactor, por ejemplo en forma de un líquido o vapor caliente. El amoniaco suministrado puede servir, por ejemplo, para prevenir la formación de productos de condensación de melamina tal como melam, melem y melon, o promover la mezcla en el reactor. La cantidad de amoniaco suministrado al reactor es de 0 a 10 moles por mol de urea; se usan preferiblemente de 0 a 5 moles de amoniaco, y en particular de 0 a 2 moles de amoniaco por mol de urea.

El CO_{2} y NH_{3} producidos en la reacción además del amoniaco suministrado adicionalmente, se recogen en la sección de separación y se separan en estado gaseoso de la melamina líquida.

Se añaden al separador gas/líquido corriente abajo del reactor, 5\cdot10^{-4} - 2\cdot10^{-2} moles de agua por mol de melamina. El agua añadida al separador gas/líquido se elige preferiblemente para ser menor que 10^{-2} moles por mol de melamina y mayor que 10^{-3} moles por mol de melamina.

Para el separador gas/líquido corriente abajo del reactor, puede ser ventajoso para el amoniaco que se mida en este separador. La cantidad de amoniaco en este caso es 0,01-10 moles de amoniaco por mol de melamina, preferiblemente 0,1-5 moles. Esto tiene la ventaja de que el dióxido de carbono se separa rápidamente, previniendo así la formación de impurezas que contienen oxígeno. Se prefiere que el amoniaco y el agua estén presentes en el separador gas/líquido para prevenir la formación de impurezas que contienen oxígeno y para evitar la formación de melem, melam y melon.

La mezcla gaseosa formada después de la separación gas/líquido se pasa a la unidad de lavado para eliminar el vapor de melamina y precalentar la masa fundida de urea.

La melamina líquida que tiene una temperatura entre el punto de fusión de la melamina y 450ºC, se saca (del reactor o) del separador gas/líquido corriente abajo del reactor, y se enfría y despresuriza rápidamente usando un medio líquido que es vapor a las condiciones de la unidad de refrigeración, preferiblemente amoniaco.

Claims (5)

1. Un método para preparar melamina a partir de urea por medio de un procedimiento a alta presión, en el que la melamina sólida se obtiene transfiriendo el producto de reactor que comprende melamina líquida, CO_{2} y NH_{3} a un separador gas/líquido, y transfiriendo posteriormente la masa fundida de melamina que viene del separador a un recipiente donde la masa fundida de melamina se enfría, caracterizado porque la separación gas/líquido se lleva a cabo por adición de 5\cdot10^{-4} - 2\cdot10^{-2} moles de agua por mol de melamina.

2. El método según la reivindicación 1, caracterizado porque la refrigeración de la masa fundida de melamina se hace por medio de un medio evaporador refrigerante.

3. El método según las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque se añaden 10^{-3} - 10^{-2} moles de agua por mol de melamina.

4. El método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la separación gas-líquido se lleva a cabo por adición de 0,01-10 moles de amoniaco por mol de melamina.

5. El método según la reivindicación 4, caracterizado porque la separación gas-líquido se lleva a cabo mediante adición de 0,1-5 moles de amoniaco por mol de melamina.