ES2222687T3 - Melamina cristalina. - Google Patents
Melamina cristalina.Info
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- C07D251/40—Nitrogen atoms
- C07D251/54—Three nitrogen atoms
- C07D251/62—Purification of melamine
Abstract
Polvo de melamina multicristalina que tiene las siguientes propiedades: área superficial específica: 0,7-5 m2/g nivel de componentes que contienen: oxígeno < 0,7% en peso color APHA inferior a 17 melamina: > 98,5% en peso melam: < 1,3% en peso.
Description
Melamina cristalina.
La invención se refiere a melamina cristalina,
más en particular, a un polvo de melamina multicristalina.
La melamina se prepara de varias maneras en
escala industrial. Existen métodos que en último término implican
la cristalización de la melamina partiendo de una solución acuosa;
existe un procedimiento en el cual la melamina se obtiene
directamente desde una fase gaseosa y existe un método que implica
la síntesis de melamina a alta presión (7-25 MPa) y
por el cual la melamina fundida obtenida mediante el mismo se rocía
en una atmósfera de amoníaco y se enfría, prestándose dicho polvo
cristalino a ser usado como tal, sin más etapas de
purificación.
La melamina cristalina obtenida de acuerdo con el
primer método consiste en una melamina muy pura, pero los cristales
son relativamente grandes, de manera que la velocidad de disolución
en un disolvente tal como por ejemplo, el agua o una mezcla de
agua/formaldehído, no es óptima. La melamina obtenida de esta
manera por lo general se muele para proporcionar partículas más
adecuadas. Las partículas más pequeñas tienen un índice de
disolución mayor, pero una densidad volumétrica menor y
características de flujo más deficientes. Como resultado, no se
obtiene un producto óptimo en términos de combinación de índice de
disolución, densidad volumétrica y características de flujo. La
melamina obtenida directamente de la fase gaseosa es muy fina y en
consecuencia, también tiene características de flujo relativamente
deficientes. La melamina cristalina obtenida de acuerdo con el
método que implica rociar un material fundido de melamina es un
polvo de melamina multicristalina que tiene buenas características
de disolución y reactividad combinadas, lo cual para la melamina,
son características de flujo razonables. No obstante, se ha hallado
que este polvo de melamina en la práctica, contiene una alta
concentración de impurezas (en particular, melam). Para reducir la
concentración de melam, se ha propuesto un método para rociar la
melamina a una presión relativamente alta, tal como se describe en
el documento de patente
EP-A-747366.
En particular, el documento de patente
EP-A-747366 describe el modo en que
la urea se piroliza en un reactor a una presión de entre 10,34 a
24,13 MPa y a una temperatura de entre 354 y 454ºC para
proporcionar un producto de reactor. El producto de reactor
obtenido contiene melamina líquida, CO_{2} y NH_{3} y se
transfiere bajo presión como una corriente en mezcla a un separador.
En este separador, que se mantiene virtualmente a la misma presión
y temperatura que dicho reactor, el citado producto de reactor se
separa en una corriente gaseosa y en 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 depuradora, mientras que la melamina líquida se
transfiere a una unidad para enfriar el producto. En la unidad
depuradora, los citados gases residuales CO_{2} y NH_{3}, que
contienen vapor de melamina, se depuran con urea fundida,
virtualmente a la misma presión y temperatura que la presión y
temperatura del reactor, para precalentar la urea y para enfriar los
mencionados gases residuales a una temperatura de
177-232ºC y para eliminar la melamina presente de
los gases residuales. Luego, la urea fundida precalentada, que
contiene dicha melamina, se introduce en el reactor. En la unidad
refrigeradora del producto, la melamina líquida se enfría con un
medio refrigerador líquido, que forma un gas a la temperatura de la
melamina líquida en el refrigerador del producto, para proporcionar
un producto de melamina sólida sin depurar ni requerir más
purificación. El documento de patente
EP-A-747366 usa preferiblemente
amoníaco líquido como medio refrigerador líquido, siendo la presión
en la unidad refrigeradora del producto superior a 41,4 barias. La
pureza del producto final de melamina, de acuerdo con el documento
de patente EP-A-747366, es superior
al 99% en peso. Los ejemplos de otras publicaciones dirigidas a
reducir la concentración de melam incluyen los documentos de patente
WO-A-96/20182,
WO-A-96/20183 y
WO-A-96/23778. Ninguna de estas
publicaciones, no obstante, atiende otras características de la
melamina tales como el color y el área superficial específica. Por
lo general se halla que los métodos descriptos proporcionan un
producto que denota un color amarillo. En particular, en el caso de
las resinas de melamina-formaldehído usadas en
laminados y/o revestimientos, esto es inaceptable. En una escala
comercial esto es una desventaja, dado que se hace demasiado
producto que no satisface las especificaciones del producto.
El objeto de la presente invención es el de
obtener un polvo de melamina cristalina mejorado, en el que pueda
obtenerse melamina con un alto grado de pureza como un polvo seco,
directamente desde un material fundido de melamina. Más en
particular, el objeto de la presente invención es el de obtener
polvo de melamina cristalina con un alto índice de disolución en
agua, características de flujo aceptables, una alta pureza y un
buen color.
La invención se refiere a un polvo de melamina
multicristalina que tiene las siguientes propiedades:
- color APHA inferior a 17
- una pureza mayor que 98,5% en peso de
melamina
- menos que 1,3% en peso de melam
- un nivel de componentes que contienen oxígeno
inferior a 0,7% en peso
- un área superficial específica de entre 0,7 y 5
m^{2}/g.
Este producto difiere del polvo de melamina
obtenido a partir de melamina gaseosa o de melamina cristalizada a
partir del agua, en términos de su mayor área superficial
específica. Este producto difiere, asimismo, del polvo de melamina
obtenido a partir de melamina gaseosa en términos del mayor tamaño
de sus partículas, como resultado de lo cual, el polvo de melamina
de acuerdo con la invención tiene mejores características de flujo
y mayor densidad volumétrica. Además, el producto de acuerdo con la
invención difiere de la melamina cristalizada a partir del agua, en
términos de un mayor índice de disolución (dada una idéntica
distribución del tamaño de partículas) debido a la mayor área
superficial específica.
Un método habitual para determinar el color de la
melamina es a través de la denominada colorimetría APHA. Esto
comprende la preparación de una resina de
melamina-formaldehído con una relación de F/M de 3,
usándose una solución de formaldehído que contiene 35% en peso de
formaldehído, entre 7,5 y 11,2% en peso de metanol y 0,028% en peso
de ácido (como ácido fórmico). El contenido teórico de sólidos de la
solución es de 56% en peso. Se disuelven 25 g de melamina en 51 g
de la solución anterior, mediante el calentamiento rápido de la
mezcla a 85ºC. Después de aproximadamente 3 minutos, toda la
melamina se habrá disuelto. Esta solución se mezcla con 2 ml de una
solución de 2,0 mol/l de carbonato de sodio, agitándose la mezcla
resultante durante 1-2 minutos. Luego la mezcla se
enfría rápidamente a 40ºC. El color se determina por medio de un
espectrofotómetro Hitachi U100 con un tubo de laboratorio de vidrio
de 4 cm, llevándose a cabo las mediciones de absorbencia en la
solución antes mencionada, a una longitud de onda de 380 nm y 640
nm, usando agua desionizada como testigo en el tubo de laboratorio
de referencia. El color APHA se calcula por medio de la siguiente
fórmula:
APHA = f *
(E380 -
E640)
donde
E380 = absorbencia a 380 nm;
E640 = absorbencia a 640 nm;
f = factor de calibración.
El factor calibración f se determina sobre la
base de las mediciones de absorbencia a 380 nm en soluciones de
calibración preparadas a partir de cloruro de cobalto y
hexacloroplatinato de potasio. Una solución de calibración 500 APHA
contiene 1,245 g de hexacloroplatinato de potasio (IV), 1,000 g de
cloruro de cobalto (II) y 100 ml de solución de ácido clorhídrico 12
M por litro de solución de calibración. Con la ayuda de esta
solución de calibración se preparan diluciones para las
calibraciones a 10 y 20 APHA. El factor de calibración f se calcula
por medio de la siguiente fórmula:
f = APHA
(solución de calibración) /
E380
donde APHA (solución de
calibración) = valor APHA de la solución de calibración y E380 =
absorbencia a 380
nm.
El color de la melamina obtenida con el método de
acuerdo con la invención es inferior a 17 APHA, preferiblemente,
inferior a 15 APHA y, en particular, inferior a 12 APHA.
Otro canon de medición para el color es el
amarillamiento del producto. El amarillamiento del producto se
puede medir de acuerdo con el método C.I.E. de Hunterlab. De
acuerdo con este método, se introducen 60 g de polvo de melamina en
un tubo de laboratorio de un espectrofotómetro ColorQUEST® de
Hunterlab. La medición se lleva a cabo de acuerdo con el método
C.I.E. de Hunterlab, determinándose los valores para L', a' y b'.
El valor de b' en el método C.I.E. de Hunterlab es un canon de
medición para la transición azul-amarillo. En caso
de obtenerse un valor positivo, el producto es amarillo y en caso
de obtenerse un valor negativo, es azul. Un aumento en el valor
positivo implica un producto más amarillo.
El color del polvo de melamina tiene
preferiblemente un valor para b' menor que 1, en particular,
preferiblemente menor que aproximadamente 0,8, porque las resinas
producidas a partir de esta melamina son totalmente blanco
agua.
Un método habitual para determinar el área
superficial específica es con la ayuda de la adsorción de gas de
acuerdo con el método BET. Para obtener una descripción del método
BET, véase S. Brunauer, P.H. Emmett, E. Teller; J. Am. Chem. Soc.;
60 (1938) 309.
El área superficial específica varía
preferiblemente entre 0,9 y 3 m^{2}/g.
Los ejemplos de otras propiedades características
del producto de la presente invención son:
| Volumen de poro del polvo | 0,35-0,65 cm^{3}/g |
| Contenido de urea | < 0,3% en peso |
| Contenido de ureidomelamina | < 0,3% en peso |
| Contenido de amelina | < 0,1% en peso |
| Contenido de amelida | < 0,01% en peso |
| Contenido de ácido cianúrico | < 0,01% en peso |
| Contenido de guanidina | < 0,04% en peso |
| Contenido de melem | < 0,1% en peso |
El nivel de componentes que contienen oxígeno es
preferiblemente inferior a 0,4% en peso.
La concentración de melam en el polvo de melamina
es preferiblemente inferior a 1,0% en peso, más en particular,
inferior a 0,5% en peso.
La pureza de la melamina es preferiblemente mayor
que 99% en peso, más en particular, de entre 99,5 y 99,8% en peso,
porque esto se acerca a la pureza de la melamina cristalizada a
partir del agua.
Dicho polvo de melamina de acuerdo con la
invención consiste en partículas multicristalinas. Esto implica que
las partículas de mayor tamaño (> 20 \mum) están compuestas
por una multiplicidad de cristales. En un micrógrafo con barrido de
electrones estas partículas pueden distinguirse claramente de la
melamina cristalizada a partir del agua. Las partículas de acuerdo
con la invención tienen una estructura similar a un coliflor. La
melamina cristalizada a partir del agua, en contraste, contiene una
cantidad sustancial de cristales que tienen un tamaño de cristal
mayor que 50 \mum. En las imágenes del SEM las caras de los
cristales cristalográficos (áreas planas, relativamente grandes) en
el caso de la melamina cristalizada a partir del agua son claramente
discernibles. Estas estructuras pueden observarse en las Figuras 1
y 2; la Figura 1 comprende imágenes del SEM (Figura 1A: 50x y
Figure 1B: 1500x) de partículas que tienen la denominada estructura
del tipo coliflor, mientas que la Figura 2 comprende imágenes del
SEM de melamina cristalizada a partir del agua (Figura 2A: 50x y
Figura 2B: 500x). Las fotografías de los productos se obtuvieron
usando un SEM 515 Philips, a una tensión de aceleración de 15
kV.
La solicitante también ha descubierto ahora que
es posible producir melamina con una pureza continuamente alta,
tratando primero al material fundido de melamina que proviene del
reactor de melamina y que tiene una temperatura comprendida entre el
punto de fusión de la melamina y 450ºC, con amoníaco gaseoso
(0,1-15 mol de amoníaco por mol de melamina) y
rociándolo luego con medios de pulverizado y enfriándolo a través
de un medio refrigerador de evaporación, dentro de un recipiente en
un medio con amoníaco a una presión del amoníaco de
0,1-25 MPa, convirtiéndose el material fundido de
melamina en polvo de melamina, que tiene una temperatura de entre
200ºC y el punto de solidificación de la melamina, enfriándose luego
el polvo de melamina a una temperatura inferior a 50ºC,
utilizándose también otros métodos de refrigeración si se requiere.
Si se requiere, el polvo se puede volver a enfriar en el mismo
recipiente o en otro recipiente, moviendo el polvo mecánicamente y
enfriándolo directa o indirectamente.
El polvo de melamina tiene características
deficientes de flujo y fluidificación y un bajo coeficiente de
ecualización de temperatura (mala conductividad térmica). Por lo
tanto, no se pueden implementar fácilmente métodos de enfriamiento
estándar, tales como un lecho fluidificado o un lecho comprimido
móvil, en una escala comercial. Sin embargo, la solicitante ha
descubierto que el color del polvo de la melamina, en particular, se
ve afectado en forma adversa si la melamina permanece a una alta
temperatura por demasiado tiempo. Por lo tanto, el control eficaz
del tiempo de residencia a alta temperatura ha demostrado ser
crítico. En consecuencia es importante poder enfriar el polvo de
melamina con eficacia.
Asombrosamente, se demostró que es posible
enfriar el polvo de melamina con rapidez, a pesar de las
características deficientes de flujo, moviéndolo mecánicamente y al
mismo tiempo enfriándolo directa o indirectamente. El enfriamiento
indirecto significa que el lecho mecánicamente agitado del polvo de
melamina se pone en contacto con una superficie refrigerante. El
enfriamiento directo significa que el lecho mecánicamente
fluidificado se pone en contacto con un medio refrigerador, como
por ejemplo, amoníaco o una corriente de aire. Obviamente también
es posible una combinación de enfriamiento directo e indirecto.
En una realización, el polvo obtenido por
rociado, permanece contacto con el amoníaco a una presión de
0,1-25 MPa y a una temperatura superior a los
200ºC, por un período de preferiblemente 1 minuto a 5 horas, en
particular, preferiblemente por un período de 5 minutos a 2 horas,
dado que esto resulta en una reducción en el porcentaje de
impurezas.
Durante este período de contacto, el producto
puede permanecer virtualmente a la misma temperatura o ser enfriado
de manera tal que el producto, en el período deseado, tenga una
temperatura superior a los 200ºC, preferiblemente mayor que 240ºC
y, en particular, superior a los 270ºC. A mayores temperaturas, debe
elegirse una mayor presión de amoníaco. A 240ºC, la presión del
amoníaco debe ser superior a 0,2 MPa y a 270ºC, la presión del
amoníaco debe ser mayor que 0,5 MPa.
Preferiblemente, el tiempo de residencia a una
temperatura mayor que 200ºC es tal que la decoloración es inferior
a la decoloración correspondiente a un b' de aproximadamente 1. A
una temperatura inferior, se permite un tiempo de residencia más
prolongado antes de que el amarillamiento supere la especificación.
A mayor temperatura, se permite un tiempo de residencia más
corto.
La ventaja del método de acuerdo con la presente
invención es que se obtiene melamina en polvo con una pureza que es
continuamente superior al 98,5% en peso o preferiblemente, mayor
que el 99% en peso, lo cual basta para que la melamina obtenida de
esta manera se use virtualmente en cualquier aplicación de
melamina. Al mismo tiempo, es posible obtener un polvo de melamina
que tenga muy buenas características de color.
La preparación de melamina preferiblemente
comienza partiendo de urea como materia prima, en forma de un
material fundido. NH_{3} y CO_{2} son
sub-productos durante la preparación de melamina, lo
cual procede de acuerdo con 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 de entre 5 y 25 MPa, sin la presencia de
un catalizador. La temperatura de reacción varía entre 325 y 450ºC
y, preferiblemente, se ubica entre 350 y 425ºC. Los subproductos
NH_{3} y CO_{2} por lo general se reciclan en una fábrica de
urea contigua.
El objetivo antes mencionado de la invención se
logra empleando un aparato adecuado para la preparación de melamina
partiendo de urea. Un aparato adecuado para la presente invención
puede comprender una unidad depuradora, un reactor en conjunto con
un separador de gas/líquido o con un separador de gas/líquido
separado, opcionalmente un post- reactor, un primer recipiente de
enfriamiento y opcionalmente un segundo recipiente de
enfriamiento.
En una realización del método, la melamina se
prepara partiendo de la urea, en un aparto que comprende una unidad
depuradora, un reactor de melamina opcionalmente en forma conjunta
con un separador de gas/líquido o un separador de gas/líquido
separado, un primer recipiente de enfriamiento y un segundo
recipiente de enfriamiento. Esto implica que un material fundido de
urea, proveniente de una fábrica de urea, se introduce en una
unidad depuradora a una presión de entre 5 y 25 MPa,
preferiblemente de entre 8 y 20 MPa y a una temperatura superior al
punto de fusión de la urea. Esta unidad depuradora puede estar
dotada de una camisa refrigerante para garantizar un enfriamiento
adicional dentro del depurador. La unidad depuradora también puede
estar dotada de estructuras de enfriamiento internas. En la unidad
depuradora la urea líquida entra en contacto con los gases de
reacción desde el reactor de melamina o desde un separador de
gas/líquido separado, corriente abajo del reactor. Los gases de
reacción gases consisten principalmente en CO_{2} y NH_{3} y
también comprenden parte de vapor de melamina. La urea fundida
depura el vapor de melamina del gas residual y lleva esta melamina
nuevamente hacia el reactor. En el proceso de depuración, los gases
residuales se enfrían desde la temperatura del reactor, es decir,
desde 350 a 425ºC hasta 170 a 270ºC, calentándose la urea desde 170
hasta 270ºC. Los gases residuales se retiran de la parte superior de
la unidad depuradora y, por ejemplo, se reciclan hacia una fábrica
de urea, donde se los utiliza como materia prima para la producción
de urea.
La urea precalentada se extrae de la unidad
depuradora, junto con la melamina depurada y se introduce, por
ejemplo a través de una bomba de alta presión, al reactor que tiene
una presión de entre 5 y 25 MPa y preferiblemente, de entre 8 y 20
MPa. De un modo alternativo, el traslado del material fundido de
urea al reactor de melamina puede efectuarse por fuerza de gravedad,
ubicando la unidad depuradora por encima del reactor.
En el reactor, la urea fundida se calienta a una
temperatura de entre 325 y 450ºC, preferiblemente de entre
aproximadamente 350 y 425ºC, a una presión como la indicada
anteriormente, condiciones en las cuales la urea se convierte en
melamina, CO_{2} y NH_{3}. Se puede introducir una cierta
cantidad dosificada de amoníaco en el reactor, por ejemplo, en
forma de un líquido o de vapor caliente. El amoníaco dosificado
puede servir, por ejemplo, para evitar la formación de productos de
condensación de melamina, tales como melam, melem y melon, o para
promover la mezcla en el reactor. La cantidad de amoníaco
suministrada al reactor es de 0 a 10 mol por mol de urea, usándose
preferiblemente de 0 a 5 mol de amoníaco y, en particular, de 0 a 2
mol de amoníaco por mol de urea.
El CO_{2} y NH_{3} producidos en la reacción,
así como también, el amoníaco adicionalmente suplementado se
recogen en la sección de separación, por ejemplo, en la parte
superior del reactor, aunque también es posible un separador de
gas/líquido separado ubicado corriente abajo del reactor y, se
separan en el estado gaseoso de la melamina líquida. Si se emplea un
separador de gas/líquido separado corriente abajo del reactor,
puede ser ventajoso introducir amoníaco dosificado en este
separador. La cantidad de amoníaco en este caso es de
0,1-15 mol de amoníaco por mol de melamina,
preferiblemente, de 0,3-10 mol. Esto tiene la
ventaja de que el dióxido de carbono se separa rápidamente,
inhibiendo de esta manera la formación de
sub-productos que contengan oxígeno. A una mayor
presión en el reactor, debe usarse una mayor cantidad de amoníaco
que cuando la presión del reactor es menor.
La mezcla de gases formada corriente debajo de la
separación de gas/líquido pasa a la unidad depuradora para eliminar
el vapor de melamina y precalentar el material fundido de urea.
La melamina líquida que tiene una temperatura
comprendida entre el punto de fusión de la melamina y los 450ºC se
extrae del reactor o del separador de gas/líquido corriente abajo
del reactor y, antes del rociado, se puede enfriar a una
temperatura superior al punto de fusión de melamina.
Preferiblemente, la melamina líquida que tiene
una temperatura superior a los 390ºC, más en particular, mayor que
400ºC se enfría al menos 5ºC y, en particular, al menos 15ºC. Más
en particular, el material fundido se enfría a una temperatura es
está 5-20ºC por encima del punto de solidificación
de la melamina. El enfriamiento puede tener lugar en el separador
de gas/líquido o en un aparato separado corriente abajo del
separador de gas/líquido. El enfriamiento puede tener lugar por
inyección de un medio de refrigeración, por ejemplo, gas de
amoníaco que tenga una temperatura inferior a la temperatura del
material fundido de melamina o por medio de un intercambiador de
calor.
Asimismo, se puede introducir amoníaco en la
melamina líquida de manera tal que se rocíe una mezcla de
gas/líquido en el medio pulverizador.
La presión del amoníaco introducido en este caso
está por encima de la presión de la melamina fundida y
preferiblemente entre 10 y 45 MPa y, en particular, entre 15 y 30
MPa.
El tiempo de residencia de la melamina líquida
entre el reactor y el medio pulverizador preferiblemente es mayor
que 10 minutos, en particular, mayor que 30 minutos. El tiempo de
residencia por lo general será inferior a 7 horas, preferiblemente,
inferior a 5 horas.
El material fundido de melamina, posiblemente
junto con el gas de amoníaco, se transfiere a un primer recipiente
en el que material fundido de melamina líquida se rocía a través de
medios pulverizadores en un medio de amoníaco y se enfría con un
medio gaseoso o de evaporación, a una presión del amoníaco de
0,1-25 MPa, preferiblemente, de 1-11
MPa, formándose un polvo que, después de volver a enfriar
opcionalmente, tiene una temperatura inferior a los 50ºC.
El medio pulverizador es un aparato por el cual
el material fundido de melamina se convierte en gotas minúsculas o
en polvo, haciendo que dicho material fundido fluya a alta
velocidad hacia el recipiente de enfriamiento. El medio
pulverizador puede ser una boquilla o una válvula. La velocidad de
descarga del líquido desde el medio pulverizador, como norma, es
mayor que 20 m/s, preferiblemente mayor que 50 m/s. Con mayores
velocidades de descarga, para una presión y temperatura dadas en el
recipiente de enfriamiento, se obtiene una mayor pureza del
producto. La velocidad de descarga del líquido (en m/s) se define
como el flujo de la masa a través de la válvula o boquilla (en
kg/s) dividido por la menor área eficaz de flujo en la válvula o
boquilla (en m^{2}) y dividido por 1000 kg/m^{3}, siendo ésta
la densidad apropiada del líquido. Las gotas pequeñas de melamina
provenientes del medio pulverizador se enfrían a través de un medio
refrigerador gaseoso o de evaporación, para proporcionar un polvo.
Este medio de enfriamiento puede ser gas de amoníaco frío amoníaco
líquido, por ejemplo. El amoníaco (líquido) puede (en parte) estar
ya presente en el material fundido de melamina y/o pulverizarse en
el primer recipiente.
En una realización de la invención, el producto
que tiene una presión mayor que 15 MPa se rocía a través de un
medio pulverizador y se enfría muy rápidamente, de acuerdo con el
método anterior, siendo la velocidad de descarga mayor que 100 m/s,
a una temperatura inferior a 240ºC y preferiblemente, inferior a
150ºC, seguido por otro enfriamiento rápido a una temperatura menor
que 50ºC. El enfriamiento posterior puede tener lugar en un aparato
refrigerador en el que el polvo se pone en movimiento mecánicamente,
o en un aparato en el que el polvo se transporta por medios
neumáticos, o durante el almacenamiento por libre
convección/conducción del calor, o por una combinación de los
métodos anteriores. Preferiblemente el producto, después que la
presión del amoníaco se ha liberado, debería enfriarse en el
transcurso de una hora a una temperatura menor que 150ºC.
En otra realización, el polvo de melamina,
después de pulverizar, se enfría a una temperatura menor que 50ºC,
moviéndose el polvo mecánicamente al menos durante una parte del
intervalo de enfriamiento y enfriándose directamente o
indirectamente y liberándose la presión del amoníaco a una
temperatura inferior a 270ºC.
En una realización, el polvo obtenido por
pulverización, preferiblemente permanece en contacto con el
amoníaco durante el lapso de 1 minuto a 5 horas, en particular,
preferiblemente, por un período de 5 minutos a 2 horas a una presión
de 0,5-25 MPa, preferiblemente de
1-11 MPa y a una temperatura superior a los 200ºC.
Durante este lapso de contacto, el polvo puede permanecer
virtualmente a la misma temperatura o enfriarse.
La presión del amoníaco preferiblemente se libera
cuando el polvo de melamina tiene una temperatura inferior a los
270ºC, más en particular, menor que 200ºC.
Si la melamina se rocía y enfría a una
temperatura superior a los 270ºC, es preferible que el medio para
poner al polvo de melamina en movimiento mecánico y para enfriarlo,
se use a una presión del amoníaco de 0,5-25 MPa. No
obstante, si el material fundido de melamina se rocía y enfría a una
temperatura menor que 270ºC, preferiblemente menor que 240ºC y, en
particular, a una temperatura inferior a los 200ºC, estos medios se
pueden usar a una menor presión (0,05-0,2 MPa), lo
cual resulta ventajoso porque reduce los costos de inversión.
El polvo obtenido por pulverización se puede
procesar en forma continua o discontinua. En el caso del
procesamiento discontinuo, por lo general se hará uso de al menos
dos recipientes en los que puede rociarse la melamina líquida,
utilizándose los recipientes en forma alternada. Tan pronto como un
primer recipiente contenga la cantidad deseada de polvo de
melamina, se puede cerrar el dispositivo pulverizador y puede
iniciarse el llenado del siguiente recipiente. Durante ese lapso,
los contenidos del primer recipiente se pueden someter a otro
tratamiento. En el caso del procesamiento continuo, la melamina
líquida generalmente se rociará dentro de un primer recipiente,
después de lo cual este recipiente se vacía en un segundo
recipiente, en el cual la etapa de enfriamiento puede tener lugar
posteriormente. Es obvio que puede emplearse un híbrido de los dos
métodos.
En una realización de la invención, el material
fundido de melamina se enfría preferiblemente durante el rociado, a
una temperatura de entre 160ºC y 10ºC por debajo del punto de
solidificación. El polvo de melamina obtenido de esta manera se
enfría preferiblemente en al menos 35ºC, más preferiblemente en al
menos 60ºC, moviendo al polvo mecánicamente y enfriándolo directa o
indirectamente.
El enfriamiento se efectúa con la ayuda de un
aparato dotado con medios para mover el polvo mecánicamente y
provisto de medios para enfriar el polvo directa o
indirectamente.
Los ejemplos de medios para mover el polvo
mecánicamente incluyen un tambor giratorio con tornillo, un una
cuba giratoria, discos giratorios, discos con segmentos giratorios,
caños giratorios y similares.
El polvo se puede enfriar indirectamente
refrigerando la superficie de las partes fijas y/o móviles del
aparato que se está enfriando, por ejemplo, con un líquido
refrigerante, como por ejemplo agua o aceite.
El coeficiente de transferencia de calor eficaz
de un aparato refrigerador adecuado que comprende el enfriamiento
indirecto es preferiblemente de entre 10 y 300 W/m^{2}K,
basándose en la superficie de refrigeración del aparato.
Se da preferencia al uso de un aparato
refrigerador que comprenda medios que tengan una superficie de
refrigeración de 50-5000 m^{2}.
El polvo se puede enfriar directamente mediante
la inyección en el recipiente de un medio refrigerador de
evaporación, preferiblemente, gas de amoníaco o amoníaco
líquido.
Obviamente, también es posible usar una
combinación de enfriamiento directo e indirecto.
Este aparato refrigerador es altamente adecuado
tanto para enfriar un polvo de melamina a alta presión
(0,5-25 MPa) como a baja presión
(0,05-0,2 MPa) a una temperatura de aproximadamente
50-70ºC.
Preferiblemente, se elimina completamente el gas
de amoníaco (a una cantidad inferior a las 1000 ppm,
preferiblemente inferior a las 300 ppm y, en particular, inferior a
100 ppm) por soplado.
La invención se explicará en mayor detalle con
referencia al siguiente ejemplo.
El material fundido de melamina que tiene una
temperatura de 360ºC y una presión de 18 MPa se trata con 0,8 kg de
amoníaco por kg de melamina. La melamina se introduce
posteriormente, a través de un dispositivo pulverizador, en un
recipiente a alta presión, a una velocidad de descarga mayor que 100
m/s y se enfría muy rápidamente con amoníaco líquido, que del mismo
modo se rocía en el recipiente. La temperatura en el recipiente es
de 233ºC. El recipiente a alta presión está diseñado como un tambor
giratorio, dotado de una pared que se puede enfriar, y provisto de
una entrada para el gas. La presión del amoníaco en el recipiente
varía entre 5,4 y 8,2 MPa. Después de 1 minuto, el producto se
enfría a temperatura ambiente. El paso de enfriamiento a 200ºC lleva
5 minutos. Cuando el polvo de melamina tiene una temperatura de
aproximadamente 180ºC, se libera todo el NH^{3} y se introduce
aire en el recipiente. El producto final tiene las siguientes
propiedades:
| área superficial específica: | 1,2 m^{2}/g |
| nivel de componentes que contienen oxígeno: | 0,12% en peso |
| color (APHA): | |
| 99,3% en peso de melamina | |
| 0,4% en peso de melam | |
| <0,1% en peso de melem | |
| concentración de amoníaco: | 50 ppm |
Ejemplo
comparativo
El material fundido de melamina de 400ºC,
mantenido en un recipiente bajo una presión del amoníaco de 13,6
MPa, se enfría rápidamente a temperatura ambiente, poniendo el
recipiente en contacto con una mezcla de hielo y agua. El producto
final contiene 1,4% en peso de melam y 0,4% en peso de melem. El
área superficial específica es de 0,3 m^{2}/g.
Claims (28)
1. Polvo de melamina multicristalina que tiene
las siguientes propiedades:
área superficial específica:
0,7-5 m^{2}/g
nivel de componentes que contienen oxígeno <
0,7% en peso
color APHA inferior a 17
melamina: > 98,5% en peso
melam: < 1,3% en peso
2. Polvo de melamina multicristalina de acuerdo
con la reivindicación 1, caracterizado porque el área
superficial específica es de entre 0,9 y 3 m^{2}/g.
3. Polvo de melamina multicristalina de acuerdo
con una cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2,
caracterizado porque el color es menor que 15 APHA.
4. Polvo de melamina multicristalina de acuerdo
con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3,
caracterizado porque la concentración de melam es inferior a
1,0% en peso.
5. Polvo de melamina multicristalina de acuerdo
con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4,
caracterizado porque la pureza de la melamina es mayor que
99% en peso.
6. Polvo de melamina multicristalina de acuerdo
con la reivindicación 5, caracterizado porque la pureza de
la melamina es de entre 99,5 y 99,8% en peso.
7. Polvo de melamina multicristalina de acuerdo
con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6,
caracterizado porque el nivel de componentes que contienen
oxígeno es menor que 0,4% en peso.
8. Polvo de melamina multicristalina de acuerdo
con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7,
caracterizado porque el amarillamiento del polvo de melamina
(b') es inferior a 1.
9. Polvo de melamina multicristalina de acuerdo
con la reivindicación 8, caracterizado porque el
amarillamiento (b') es inferior a 0,8.
10. Polvo de melamina multicristalina que puede
obtenerse mediante un procedimiento a alta presión, en el que la
melamina sólida se obtiene transfiriendo el material fundido de
melamina a un recipiente, donde el material fundido de melamina se
enfría con un medio refrigerador de evaporación,
caracterizado porque el material fundido de melamina, que
tiene una temperatura comprendida entre el punto de fusión de la
melamina y 450ºC, se trata con 0,1-15 mol de
amoníaco por mol de melamina y luego se rocía, mediante un medio
pulverizador, y se enfría, con un medio refrigerador de evaporación,
dentro de un recipiente en un medio de amoníaco, a una presión del
amoníaco de 0,1-25 MPa, convirtiéndose el material
fundido de melamina en polvo de melamina, que tiene una temperatura
de entre 200ºC y el punto de solidificación de la melamina,
enfriándose posteriormente el polvo de melamina a una temperatura
inferior a 50ºC, poniéndose el polvo en movimiento mecánicamente al
menos durante una parte del intervalo de enfriamiento y enfriándose
directamente o indirectamente, y liberándose la presión del
amoníaco a una temperatura inferior a los 270ºC.
11. Polvo de melamina multicristalina que puede
obtenerse de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado
porque el polvo permanece en contacto con amoníaco a una presión de
0,1-25 MPa, durante un período de 1 minutos a 5
horas, con las opciones de que el producto permanezca virtualmente a
la misma temperatura durante el citado tiempo de contacto o de que
se enfríe.
12. Polvo de melamina multicristalina que puede
obtenerse de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 10 ú
11, caracterizado porque el material fundido de melamina se
rocía con un medio pulverizador dentro de un recipiente en un medio
de amoníaco, a una presión de 1-11 MPa.
13. Polvo de melamina multicristalina que puede
obtenerse de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado
porque el material fundido de melamina se convierte en polvo de
melamina, que tiene una temperatura de entre 240ºC y el punto de
solidificación de la melamina.
14. Polvo de melamina multicristalina que puede
obtenerse de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado
porque el material fundido de melamina se convierte en polvo de
melamina, que tiene una temperatura de entre 270ºC y el punto de
solidificación de la melamina.
15. Polvo de melamina multicristalina que puede
obtenerse de acuerdo con las reivindicaciones 10 a 14,
caracterizado porque el polvo permanece en contacto con el
amoníaco durante un período de 5 minutos a 2 horas.
16. Polvo de melamina multicristalina que puede
obtenerse de acuerdo con las reivindicaciones 10 a 15,
caracterizado porque el polvo permanece en contacto con el
amoníaco a una presión de 1-11 MPa.
17. Polvo de melamina multicristalina que puede
obtenerse de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 10
a 16, caracterizado porque el polvo obtenido por
pulverización vuelve a enfriarse mediante un aparato provisto con
un medio para mover el polvo mecánicamente y provisto con un medio
para enfriar el polvo directamente o indirectamente.
18. Polvo de melamina multicristalina que puede
obtenerse de acuerdo con la reivindicación 17, caracterizado
porque el medio para mover el polvo mecánicamente comprende un
tornillo, un tambor, una cuba, discos, segmentos de discos o
cañerías giratorios.
19. Polvo de melamina multicristalina que puede
obtenerse de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 17
ó 18, caracterizado porque el aparato tiene un coeficiente de
transferencia de calor eficaz de 10 - 300 W/m^{2}K, basado en el
área de refrigeración.
20. Polvo de melamina multicristalina que puede
obtenerse de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 17
a 19, caracterizado porque el aparato tiene un área de
refrigeración de 50-5000 m^{2}.
21. Polvo de melamina multicristalina que puede
obtenerse de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 10
a 20, liberándose la presión del amoníaco a una temperatura inferior
a los 270ºC.
22. Polvo de melamina multicristalina que puede
obtenerse de acuerdo con la reivindicación 21, liberándose la
presión del amoníaco a una temperatura inferior a los 200ºC.
23. Polvo de melamina multicristalina que puede
obtenerse de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 10
a 22, en el que el polvo se enfría en al menos 35ºC, poniendo el
polvo en movimiento mecánicamente y enfriándolo directamente o
indirectamente.
24. Polvo de melamina multicristalina que puede
obtenerse de acuerdo con la reivindicación 23, en el que el polvo
se enfría en al menos 60ºC, poniendo el polvo en movimiento
mecánicamente y enfriándolo directamente o indirectamente.
25. Polvo de melamina multicristalina que puede
obtenerse de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 10
a 24, usándose el medio para mover el polvo de melamina
mecánicamente y enfriarlo a una presión de entre 0,5 y 25 MPa.
26. Polvo de melamina multicristalina que puede
obtenerse de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 10
a 24, usándose el medio para mover el polvo de melamina
mecánicamente y enfriarlo a una presión de entre 0,05 y 0,2
MPa.
27. Polvo de melamina multicristalina que puede
obtenerse de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a
26, caracterizado porque el material fundido de melamina que
tiene una temperatura comprendida entre el punto de fusión de la
melamina y 450ºC se trata con 0,1-15 mol de amoníaco
por mol de melamina, a una presión del amoníaco mayor que 15 MPa, y
luego se rocía a una velocidad de descarga mayor que 100 m/s y se
enfría con un medio refrigerador de evaporación a una temperatura
menor que 240ºC.
28. Polvo de melamina multicristalina que puede
obtenerse de acuerdo con la reivindicación 27, caracterizado
porque el material fundido de melamina se enfría con un medio
refrigerador de evaporación a una temperatura inferior a los
150ºC.
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