ES2283056T3 - Melamina cristalina. - Google Patents
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Abstract
Melamina en polvo multicristalina que tiene las siguientes propiedades: d{sub,90}:50-150 µm; d{sub,50} < 50µm; masa volumínica aparente (no compacta) 430-570 kg(m{sup,3}; color APHA inferior a 17; melamina: > 98,5% en peso; melam: < 1% en peso. Se propduce esta melamina en polvo multicristalina mediante un procedimiento a presión elevada que permite obtener melamina sólida a partir de la transferencia de la melamina en fusión que sale del reactor hacia una cuba en la que se enfría mediante un agente de enfriamiento volátil. Este procedimiento se caracteriza porque la melamina en fusión que sale del reactor y que tiene una temperatura situada entre el punto de fusión de la melamina y 450ºC se somete a una pulverización mediante medios de pulverización y se enfría mediante un agente de enfriamiento volátil en el interior de una cuba en un medio amoniacal a una presión de amoniaco de 4,5-25Mpa, convirtiéndose la melamina en fusión en melamina en polvo que tiene una temperatura situada entre 200ºC y el punto de solidificación de la melamina, Enfriándose a continuación la melamina en polvo a una temperatura inferior a 50ºC, agitándose el polvo de manera mecánica en al menos una parte de la zona de enfriamiento y se enfría directa o indirectamente, siendo liberada la presión de amoniaco a una temperatura inferior a 270ºC.
Description
Melamina cristalina.
La invención se relaciona con una melamina
cristalina, más en particular con un polvo de melamina
multicristalina.
Varios procesos han sido desarrollados para la
preparación de melamina a escala industrial. Algunos métodos
últimamente incluyen la cristalización de la melamina a partir de
una solución o la condensación de melamina a partir de su fase
gaseosa. Otro método incluye sintetizar melamina a alta presión
(7-25 MPa), produciendo un derretido de melamina, y
rociando el derretido de melamina en una atmósfera de amoníaco donde
ésta es solidificada y enfriada, formando de esta forma un polvo
cristalino de suficiente pureza sin pasos de purificación
adicionales.
La melamina cristalina obtenida por
cristalización a partir de una solución acuosa es muy pura, pero los
cristales de melamina son relativamente grandes, de manera que el
rango de disolución y la reactividad en un solvente como, por
ejemplo, agua o una mezcla agua/formaldehído no son óptimos. Por
estas razones, la melamina obtenida de esta forma es usualmente
molida para alcanzar tamaños de partículas más apropiados. Las
partículas más pequeñas, sin embargo, incluyendo aquellas
producidas por molido, tienen una mayor reactividad pero una
densidad aparente baja y pobres características de flujo. Como
resultado, un producto óptimo en términos de combinación de
reactividad, densidad aparente y características de flujo no es
obtenido. La melamina cristalina obtenida por condensación de la
fase gaseosa es muy fina y por consiguiente tiene también
relativamente pobres características de flujo.
La melamina cristalina obtenida rociando un
derretido de melamina en una atmósfera de amoníaco es una melamina
multicristalina y tiene características de reactividad así como
características de flujo razonables. En la práctica, sin embargo,
este polvo de melamina ha sido encontrado que contiene altas
concentraciones de impurezas (en particular de melam). Además, el
color no es satisfactorio para un número de aplicaciones,
particularmente resinas de melamina-formaldehído
usadas en laminados y/o recubrimientos. Ha sido propuesto un método
que consiste en rociar la melamina a una presión relativamente alta
para reducir la concentración de melam y ha sido descrito en
EP-A-747366.
EP-A-747366
describe un proceso a alta presión para preparar melamina a partir
de urea en el cual la urea es pirolizada en un reactor, que opera a
una presión de desde 10.34 a 24.13 MPa y a una temperatura de desde
354 a 454°C, para producir un producto del reactor. Este producto
del reactor, conteniendo melamina líquida, CO_{2} y NH_{3} es
transferido bajo presión como una corriente mezclada hacia un
separador.
En este separador, el cual es mantenido
virtualmente a la misma presión y temperatura que el reactor, el
producto del reactor es separado en una corriente gaseosa y una
corriente líquida. La corriente gaseosa contiene primeramente gases
de desecho CO_{2} y NH_{3} y vapor de melamina. La corriente
líquida principalmente comprende un derretido de melamina. La
corriente gaseosa es transferida a una unidad depuradora, mientras
que la corriente líquida es transferida a una unidad de
enfriamiento del producto.
En la unidad depuradora, operada a condiciones
de temperatura y de presión casi idénticas a las condiciones del
reactor, la corriente gaseosa es depurada con urea fundida. La
transferencia de calor lograda en la unidad depuradora precalienta
la urea fundida y enfría la corriente gaseosa hasta una temperatura
desde 177 a 232°C. La urea fundida también depura la corriente
gaseosa para eliminar el vapor de melamina de los gases de desecho.
La urea fundida precalentada, junto con la melamina que fue
depurada de los gases de desecho CO_{2} y NH_{3}, es entonces
alimentada al reactor.
En la unidad de enfriamiento del producto, el
derretido de melamina es enfriado y solidificado con un medio de
enfriamiento líquido para producir un producto de melamina sólido de
alta pureza sin necesidad de una purificación adicional. El medio
de enfriamiento líquido preferido es uno que forma un gas a la
temperatura del derretido de melamina y a la presión en la unidad
de enfriamiento del producto.
EP-A-747366 identifica el amoníaco
líquido como el medio de enfriamiento líquido preferido estando la
presión en la unidad de enfriamiento del producto por encima de
41.4 bar. Aunque de acuerdo a
EP-A-747366 la pureza del producto
de melamina sólido obtenido usando el proceso descrito fue mayor
que 99% en peso este grado de pureza se ha comprobado difícil de
mantener continuamente a escala comercial. También ha sido
encontrado que los productos hechos de esta forma pueden tener un
color ligeramente amarillo. Esto es un retroceso, en particular con
las resinas melamina-formaldehído las cuales son
usadas en laminados y/o recubrimientos.
Ejemplos de otras publicaciones dirigidas a la
disminución de la concentración de melam incluyen
WO-A-96/
20182, WO-A-96/20l83, US-A-4565867, y WO-A-96/23778 Estas publicaciones, sin embargo, no se dirigen a otras características de la melamina.
20182, WO-A-96/20l83, US-A-4565867, y WO-A-96/23778 Estas publicaciones, sin embargo, no se dirigen a otras características de la melamina.
El objeto de la presente invención es obtener
polvo de melamina cristalina mejorado, donde la melamina es
obtenible con un alto grado de pureza como un polvo seco
directamente del derretido de melamina que viene de un reactor a
alta presión. Más particularmente, el objeto de la presente
invención es obtener polvo de melamina cristalina con un alto rango
de disolución en agua, características de flujo aceptables, alta
pureza, y buen color.
\newpage
La invención se relaciona con un polvo de
melamina multicristalina que tiene las siguientes propiedades:
d_{90}: 50-150 \mum;
d_{50} 50 \mum
densidad aparente (suelta):
430-570 kg/m^{3}
color APHA menor que 17
con una pureza de > 98.5% en peso de melamina
con menos de 1% en peso de melam.
Este producto difiere del polvo de melamina
obtenible de la melamina gaseosa en términos de las partículas más
grandes, como un resultado de lo cual el polvo de melamina de
acuerdo a la invención tiene mejores características de flujo y una
mayor densidad aparente. El producto de acuerdo a la invención
difiere de la melamina cristalizada a partir del agua en términos
de una reactividad mayor (dando una distribución del tamaño de
partículas idéntico) y una combinación diferente de la distribución
del tamaño de partículas, características de fluidez y densidad
aparente.
La distribución del tamaño de partículas fue
medida con una técnica de difracción láser aplicado al polvo seco
en aire (Sympatec); la densidad aparente (libremente descargada) fue
medida de acuerdo con ASTM 1895.
Preferiblemente, d_{90} está entre 70 y 120
\mum y d_{50} es < 40 \mum, con la densidad aparente
estando entre 450 y
550 kg/m^{3} y más preferiblemente entre 470 y 530 kg/m^{3.}
550 kg/m^{3} y más preferiblemente entre 470 y 530 kg/m^{3.}
Un método habitual para determinar el color de
la melamina es la así llamada colorimetría APHA. Esta incluye la
preparación de una resina formaldehído-melamina con
una proporción F/M de alrededor de 3.0, usando una solución de
formaldehído con 35% en peso de formaldehído, 7.5 - 11.2% en peso de
metanol, y 0.028% en peso de un ácido (particularmente ácido
fórmico). El contenido de sólidos teórico de la solución así
preparada es de alrededor de 56% en peso. Una muestra de 25 gramos
de melamina es entonces lentamente disuelta en 51 gramos de la
solución de formaldehído anterior mientras que la mezcla está siendo
calentada hasta 85°C. Después de aproximadamente 3 minutos la
melamina es disuelta. A esta solución es adicionado 2 ml de una
solución de carbonato de sodio 2.0 mol/l después de lo cual la
solución es agitada durante 1 a 2 minutos y rápidamente enfriada
por debajo de 40°C. El color de la mezcla resultante es analizado
con un espectofotómetro Hitachi U100 usando una celda de vidrio de
4 cm. Las mediciones de extinción a longitudes de onda de 380 nm y
640 nm son llevadas a cabo con agua como referencia. El color APHA
es calculado con la siguiente fórmula:
APHA = f * (E
380 - E
640)
con
E 380 = extinción a 380 nm
E 640 = extinción a 640 nm
f = factor de calibración
El factor de calibración [f] es determinado por
mediciones de extinción a 380 nm con soluciones estándares de
cloruro de cobalto y hexacloroplatinato de potasio. Soluciones
estándares de 500 APHA contienen 1.245 gramos de hexacloroplatinato
de potasio (IV), 1.000 gramos de cloruro de cobalto (II) y 100 ml de
solución de ácido clorhídrico de 12 M en 1 litro. A partir de estas
soluciones estándares, soluciones de calibración son preparadas con
10 y 20 APHA. El factor de calibración f es calculado con la
siguiente fórmula:
f = APHA
(solución estándar) / E
380
El color de la melamina obtenida cuando se usa
melamina preparada de acuerdo a la presente invención es inferior a
17 APHA, preferiblemente inferior a 15 APHA y más preferiblemente
inferior a 12 APHA.
El amarillamiento del producto puede ser medido
de acuerdo al método Hunterlab-C.I.E. De acuerdo a
este método, 60 g de polvo de melamina es introducido en una cubeta
de un espectofotómetro Hunterlab ColorQUEST®. La medición es
llevada a cabo de acuerdo con el método Hunterlab C.I.E., siendo
determinados los valores para L', a' y b'. En el método Hunterlab
C.I.E, el valor de b' es una medida del cambio azul amarillo, el
valor de b' siendo positivo si el producto es amarillo y negativo
si el producto es azul. Mientras mayor es el valor positivo, el
producto es más amarillo.
El color del polvo de melamina preferiblemente
tiene un valor b' de menos de 1, más preferiblemente menor que
alrededor de 0.8, debido a que las resinas producidas a partir de
esta melamina son completamente blancas-agua.
\newpage
La concentración de melam en este polvo de
melamina es preferiblemente menor que 0.5% en peso, y más
preferiblemente menor que 0.3% en peso. La pureza de la melamina es
preferiblemente mayor que 99% en peso, más preferiblemente entre
99.5 y 99.8% en peso, la pureza que se aproxima a la pureza de la
melamina cristalizada a parir de agua.
El polvo de melamina de acuerdo a la invención
consiste de partículas multicristalinas. Esto significa que las
partículas más grandes (> 20 \mum) están compuestas de una
multiplicidad de cristales. En una micrografía por escaneo
electrónico estas partículas pueden ser claramente distinguidas de
la melamina cristalizada del agua. Las partículas de acuerdo a la
invención tienen una estructura similar a una coliflor. La melamina
cristalizada del agua, en contraste, contiene una cantidad
sustancial de cristales teniendo un tamaño de cristal mayor que 50
\mum. En las fotos SEM las caras del cristal cristalográfico
(grandes áreas relativamente planas) son claramente discernibles de
la melamina cristalizada del agua. Las diferencias en la estructura
del cristal resultante de los diferentes métodos pueden también ser
vistas en las Figuras 1 y 2. La Figura 1 comprende fotos SEM
(Figura 1A: 50x; y Figura 1B: 1500x) de partículas hechas de acuerdo
a la invención y que exhiben una estructura llamada de coliflor. La
Figura 2, sin embargo, comprende fotos SEM de melamina cristalizada
del agua (Figura 2A: 50x y Figura 2B: 500x). Las fotografías de
ambos productos fueron producidas usando una Philips SEM 515 a un
voltaje de aceleración de 15 kV.
El solicitante ahora ha encontrado también que
la melamina teniendo continuamente alta pureza puede ser producida
directamente del derretido de melamina a partir de un reactor de
melanina a alta presión. El derretido de melamina, teniendo una
temperatura entre el punto de fusión de la melamina y 450°C, es
rociado por medio de un medio de rociado en un recipiente de
enfriamiento. En el recipiente de enfriamiento el fundido de
melamina es enfriado por medio de un medio de enfriamiento por
evaporación en un ambiente amoniacal a una presión de amoníaco de
4.5-25 MPa, el derretido de melamina siendo
convertido en polvo de melamina teniendo una temperatura de entre
200°C y el punto de solidificación de la melamina. El polvo de
melamina es luego enfriado adicionalmente hasta una temperatura por
debajo de 50°C, el polvo siendo mecánicamente agitado sobre al menos
parte del rango de enfriamiento y siendo enfriado directamente o
indirectamente, la presión de amoníaco siendo liberada a una
temperatura por debajo de 270°C.
El polvo de melamina tiene pobres
características de fluidización y de fluidez y un bajo coeficiente
de compensación de temperatura (pobre conductividad térmica). Los
métodos de enfriamiento estándares tal como un lecho fluidizado o
un lecho móvil empacado no pueden por lo tanto ser rápidamente
implementados a escala comercial. El solicitante ha encontrado, sin
embargo, que el color del polvo de melamina, en particular, es
adversamente afectado si la melamina permanece a una alta
temperatura por demasiado tiempo. El control efectivo del tiempo de
residencia a alta temperatura se ha comprobado por lo tanto
crítico. Es por lo tanto importante ser capaces de enfriar el polvo
de melamina de manera efectiva.
Sorprendentemente, se comprobó posible enfriar
el polvo de melamina, a pesar de sus pobres características de
conductividad térmica y fluidez utilizando agitación mecánica
acoplada al enfriamiento directo e indirecto. El término
enfriamiento indirecto describe aquellos casos en los cuales el
polvo de melamina mecánicamente agitado contacta una superficie
enfriada. El término enfriamiento directo describe aquellos casos en
los cuales el polvo de melamina mecánicamente agitado contacta un
medio de enfriamiento tal como amoníaco o una corriente de aire.
Una combinación de ambos mecanismos de enfriamiento directo e
indirecto obviamente es también posible.
El polvo de melamina formado rociando el
derretido de melamina en el recipiente de solidificación es
mantenido bajo una presión de amoníaco de 4.5-25
MPa a una temperatura por encima de 200°C durante un tiempo de
contacto. La duración de este tiempo de contacto está
preferiblemente entre 1 minuto y 5 horas, más preferiblemente entre
5 minutos y 2 horas. Durante este tiempo de contacto, la temperatura
del producto de melamina puede permanecer virtualmente constante o
puede ser enfriado hasta una temperatura por encima de 200°C,
preferiblemente por encima de 240°C, o, más preferiblemente, por
encima de 270°C. El producto de melamina puede ser enfriado en el
recipiente de solidificación o en un recipiente de enfriamiento
separado.
Preferiblemente, el tiempo de residencia a una
temperatura por encima de 200°C es tal que la decoloración es menor
que la decoloración correspondiente a un b' de alrededor de 1. A
temperaturas inferiores un tiempo de residencia más largo es
permitido antes de que el amarillamiento exceda la especificación. A
temperaturas superiores un tiempo de residencia más corto es
permitido. La ventaja del método de acuerdo a la presente invención
es que una melamina en polvo es obtenida con una pureza la cual está
continuamente por encima de 98,5% en peso, y preferiblemente por
encima de 99% en peso. La melamina de alta pureza producida de
acuerdo a la presente invención es apropiada virtualmente para
cualquier aplicación de melamina, incluyendo resinas de
melamina-formaldehído usadas en laminados y/o
recubrimientos.
La preparación de la melamina preferiblemente
usa urea como la material prima, siendo la urea alimentada en el
reactor como un derretido y reaccionada a elevada temperatura y
presión. La urea reacciona para formar melamina, y los subproductos
NH_{3} y CO_{2}, de acuerdo a la siguiente ecuación de
reacción:
6 \
CO(NH_{2})_{2} \rightarrow C_{3}N_{6}H_{6} + 6 \ NH_{3} + 3
\
CO_{2}
\newpage
La producción de melamina a partir de la urea
puede ser llevada a cabo a alta presión, preferiblemente entre 5 y
25 MPa, sin la presencia de un catalizador, a temperaturas de
reacción entre 325 y 450°C, y preferiblemente entre 350 y 425°C.
Los subproductos NH_{3} y CO_{2} son usualmente reciclados a una
fábrica de urea adjunta.
El objetivo antes mencionado de la invención es
alcanzado mediante el empleo de un aparato apropiado para la
preparación de melamina a parir de urea. Un aparato apropiado para
la presente invención puede comprender una unidad depuradora, un
reactor que tiene un separador gas/líquido integrado o un separador
gas/líquido separado, posiblemente un post-reactor,
un primer recipiente de enfriamiento, y posiblemente recipientes de
enfriamiento adicionales. Cuando un separador gas/líquido separado
es usado, la presión y temperatura del separador son virtualmente
idénticas a la temperatura y presión en el reactor.
En una realización de la invención, la melamina
es preparada a partir de la urea en un aparato que comprende una
unidad depuradora, un reactor de melamina que tiene un separador
gas/líquido integrado o un separador gas/líquido separado, un
primer recipiente de enfriamiento, y un segundo recipiente de
enfriamiento. En esta realización, el derretido de urea es
alimentado en una unidad depuradora que opera a una presión de desde
5 a 25 MPa, preferiblemente desde 8 a 20 MPa, y a una temperatura
por encima del punto de fusión de la urea. Esta unidad depuradora
puede ser provista con una camisa de enfriamiento o cuerpos de
enfriamiento internos para proporcionar un control de temperatura
adicional.
Como esta pasa a través de la unidad depuradora,
el derretido de urea contacta los gases de desecho de la reacción
que vienen del reactor de melamina o del separador gas/líquido
separado. Los gases de reacción principalmente consisten de
CO_{2} y NH_{3} y pueden incluir vapor de melamina. El derretido
de urea depura el vapor de melamina de los gases de desecho
CO_{2} y NH_{3} y lleva esta melamina hacia el reactor. En el
proceso de depuración, los gases de desecho son enfriados desde la
temperatura del reactor, es decir desde 350 a 425°C, a desde 170 a
240°C, la urea siendo calentada a desde 170 a 240°C. Los gases de
desecho CO_{2} y NH_{3} son eliminados desde la parte superior
de la unidad depuradora y pueden, por ejemplo, ser reciclados a una
fábrica de urea adjunta, donde los mismos pueden ser usados como
materia prima para la producción de urea.
El derretido de urea
pre-calentado es extraído de la unidad depuradora,
junto con la melamina depurada de los gases de desecho, y
transferido al reactor de alta presión que opera a presiones entre 5
y 25 MPa, y preferiblemente entre 8 y 20 MPa. Esta transferencia
puede ser lograda usando una bomba de alta presión o, cuando el
depurador está posicionado encima del reactor, la gravedad, o una
combinación de gravedad y bombas.
En el reactor, el derretido de urea es calentado
hasta una temperatura entre 325 y 450°C, preferiblemente entre
alrededor de 350 y 425°C, bajo una presión entre 5 y 25 MPa,
preferiblemente entre 8 y 20 MPa, para convertir la urea en
melamina, CO_{2}, y NH_{3}. En adición al derretido de urea, una
cierta cantidad de amoníaco puede ser dosificada en el reactor
como, por ejemplo, un líquido o vapor caliente. El amoníaco
adicional, aunque opcional, puede servir, por ejemplo, para prevenir
la formación de productos de condensación de la melamina tal como
melam, melem, y melon, o promover el mezclado en el reactor. La
cantidad de amoníaco adicional suministrada al reactor puede ser
hasta 10 moles de amoníaco por mol de urea, preferiblemente hasta 5
moles de amoníaco por mol de urea, y, más preferiblemente, hasta 2
moles de amoníaco por mol de urea.
El CO_{2} y NH_{3} producido en la reacción,
así como cualquier amoníaco adicional suministrado, se acumulan en
la sección de separación, por ejemplo en la parte superior del
reactor o en un separador gas/líquido separado posicionado aguas
abajo del reactor, y son separados de la melamina líquida. Si un
separador gas/líquido aguas abajo, separado es usado, puede ser
ventajoso para el amoníaco adicional ser dosificado en este
separador. La cantidad de amoníaco en este caso es
0.01-10 moles de amoníaco por mol de melamina, y
preferiblemente 0.1-5 moles de amoníaco por mol de
melamina. Adicionar amoníaco adicional al separador promueve la
separación rápida del dióxido de carbono del producto del reactor,
previniendo así la formación de sub-productos que
contienen oxígeno. Como se describió anteriormente, la mezcla de
gas eliminada del separador gas/líquido puede ser pasada a la
unidad depuradora para eliminar el vapor de melamina y calentar el
derretido de urea.
El derretido de melamina, teniendo una
temperatura entre el punto de fusión de la melamina y 450°C, es
extraído del reactor o del separador gas/líquido aguas abajo y
rociado en un recipiente de enfriamiento para obtener el producto
de melamina sólido. Antes del rociado, sin embargo, el derretido de
melamina puede ser enfriado desde la temperatura del reactor a la
temperatura cercana a, pero todavía por encima, el punto de fusión
de la melamina.
El derretido de melamina será extraído del
reactor a una temperatura preferiblemente por encima de 390°C, y
más preferiblemente por encima de 400°C, y será enfriado al menos
5°C, y preferiblemente al menos 15°C, antes del rociado en el
recipiente de enfriamiento. Más preferiblemente el derretido de
melamina será enfriado a una temperatura que está
5-20°C por encima del punto de solidificación de la
melamina. El derretido de melamina puede ser enfriado en el
separador gas/líquido o en un aparto separado aguas abajo del
separador gas/líquido. El enfriamiento puede tener lugar por
inyección de un medio de enfriamiento, por ejemplo gas amoníaco
teniendo una temperatura por debajo de la temperatura del derretido
de melamina, o pasando el derretido de melamina a través de un
intercambiador de
calor.
calor.
Además, el amoníaco puede ser introducido en el
derretido de melamina de una manera tal que una mezcla gas/líquido
sea rociada en los medios de rociado. En este caso, el amoníaco es
introducido a una presión por encima de aquella del derretido de
melamina y preferiblemente a una presión entre 10 y 45 MPa, más
preferiblemente entre 15 y 30 MPa.
El tiempo de residencia de la melamina líquida
entre el reactor y los medios de rociado es preferiblemente mayor
que 10 minutos y más preferiblemente mayor que 30 minutos. El tiempo
de residencia será usualmente menor que 7 horas y preferiblemente
menor que 5 horas.
El derretido de melamina, posiblemente junto con
el gas amoníaco, es transferido a un medio de rociado donde éste es
rociado en un primer recipiente de enfriamiento para solidificar el
derretido de melamina y formar un polvo de melamina seco. El medio
de rociado es un aparato mediante el cual la corriente del derretido
de melamina es convertida en goticas, provocando al derretido fluir
a alta velocidad en el primer recipiente de enfriamiento. El medio
de rociado puede ser una tobera o válvula. La velocidad del flujo de
salida del derretido de melamina del medio de rociado es, como
regla, mayor que 20 m/s y es preferiblemente mayor que 50 m/s.
El recipiente de enfriamiento contiene un
ambiente de amoníaco y opera a una presión de 4.5-25
MPa, preferiblemente 6-11 MPa. El polvo de melamina
así formado teniendo una temperatura entre 200°C y el punto de
solidificación de la melamina, preferiblemente entre 240°C y el
punto de solidificación y, más preferiblemente entre 270°C y el
punto de solidificación. Las goticas de melamina del medio de
rociado son enfriadas mediante un medio enfriamiento por
evaporación, por ejemplo, amoníaco líquido, para producir polvo de
melamina. El derretido de melamina puede contener alguna porción
del amoníaco líquido siendo la porción remanente del amoníaco
líquido rociada en el primer recipiente de enfriamiento.
Después del rociado, el polvo de melamina es
enfriado a una temperatura por debajo de 50°C, el polvo siendo
agitado mecánicamente sobre al menos parte del rango de enfriamiento
y siendo enfriado directamente o indirectamente, y la presión del
amoníaco no siendo liberada hasta que el polvo de melamina alcanza
una temperatura por debajo de 270°C.
El polvo de melamina formado rociando el
derretido de melamina en el recipiente de enfriamiento es mantenido
bajo una presión de amoníaco de 4.5-25 MPa,
preferiblemente 6-11 MPa, a una temperatura por
encima de 200°C para un tiempo de contacto. La duración de este
tiempo de contacto está preferiblemente entre 1 minuto y 5 horas,
más preferiblemente entre 5 minutos y 2 horas. Durante este tiempo
de contacto, la temperatura del producto de melamina puede
permanecer virtualmente constante o puede ser enfriado hasta una
temperatura por encima de 200°C.
El rango de enfriamiento dentro del cual el
polvo de melamina es mecánicamente agitado y es enfriado
directamente o indirectamente es preferiblemente al menos 35°C, en
particular al menos 60°C, debido a que esto permite que sea
obtenido un producto el cual tiene un color diferente.
Si la melamina es rociada y enfriada hasta una
temperatura por encima de 270°C, es preferible para el medio,
agitar mecánicamente el polvo de melamina y enfriarlo, para ser
usado a una presión de amoníaco de 4-25 MPa. Sin
embargo, si el derretido de melamina es rociado y el enfriamiento
tiene lugar al mismo tiempo a una temperatura por debajo de 270°C,
preferiblemente por debajo de 250°C, y más preferiblemente a una
temperatura por debajo de 200°C, estos medios pueden ser usados a
una presión inferior (0.05-0.2 MPa), lo cual es
ventajoso debido a la disminución de los costos de inversión.
El presente método puede ser utilizado en
procesos continuos o en forma de lotes. En el caso del procedimiento
en forma de lotes, dos o más recipientes de enfriamientos pueden
ser usados siendo el derretido de melamina rociado de manera
secuencial en los diferentes recipientes de enfriamiento. Una vez
que un primer recipiente de enfriamiento contenga la cantidad
deseada de polvo de melamina, el medio de rociado para el primer
recipiente de enfriamiento puede estar cerrado y el medio de
rociado para el segundo recipiente de enfriamiento abierto.
Mientras que los subsiguientes recipientes de enfriamiento están
siendo llenados, el polvo de melamina en el primer recipiente puede
ser tratado adicionalmente. En un proceso continuo, la melamina
líquida será generalmente rociada en un primer recipiente de
enfriamiento siendo el polvo de melamina acumulado transferido a un
segundo recipiente de enfriamiento donde tiene lugar el paso de
enfriamiento. Un híbrido de los métodos continuo y en forma de
lotes puede ser también empleado.
El polvo de melamina debe ser enfriado desde una
temperatura entre el punto de fusión de la melamina y alrededor de
200°C hasta una temperatura por debajo de 50°C. El derretido de
melamina es preferiblemente enfriado durante el rociado hasta una
temperatura de 10 a 160°C por debajo del punto de solidificación. El
polvo de melamina así obtenido es preferiblemente enfriado hasta al
menos 35°C, más preferiblemente hasta al menos 60°C, el polvo
siendo agitado mecánicamente y siendo enfriado directamente o
indirectamente.
El enfriamiento es efectuado con la ayuda de un
aparato provisto con medios para agitar el polvo mecánicamente y
para enfriar el polvo directamente o indirectamente. Ejemplos de
medios para agitar el polvo mecánicamente incluye un tambor
rotatorio y tornillo, una bandeja rotatoria, discos rotatorios,
discos de segmento rotatorios, conductos rotatorios y
similares.
El polvo de melamina puede ser enfriado
indirectamente por contacto con la superficie(s)
enfriada(s) de las partes móviles y/o fijas del aparato de
enfriamiento. La(s) superficie(s) móvil(es) y/o
fija(s) del aparato puede(n), a su vez, ser
enfriada(s) con un fluido de enfriamiento tal como agua o
aceite. El coeficiente de transferencia de calor efectivo de un
aparato de enfriamiento apropiado para enfriar indirectamente el
polvo de melamina está preferiblemente entre 10 y 300 W/m^{2}K
basado en el área de enfriamiento del aparato. Se da preferencia
también al uso de un aparato de enfriamiento el cual comprende
medios que tienen un área de enfriamiento de
50-5000 m^{2}.
El polvo puede ser enfriado directamente
mediante un medio de enfriamiento gaseoso o por evaporación siendo
inyectado en el recipiente, preferiblemente gas amoníaco o amoníaco
líquido.
Obviamente, es también posible usar una
combinación de enfriamiento directo e indirecto. Este aparato de
enfriamiento es altamente apropiado para enfriar el polvo de
melamina a una alta presión (4-25 MPa) y a, una baja
presión (0.05-0.2 MPa) hasta una temperatura de
alrededor de 50-70°C. Preferiblemente, el gas
amoníaco es completamente eliminado (hasta una cantidad por debajo
de 1000 ppm, preferiblemente por debajo de 300 ppm, y, más
preferiblemente, por debajo de 100 ppm) soplando aire a través del
polvo de melamina.
La invención será explicada con más detalles con
referencia al siguiente ejemplo.
El derretido de melamina teniendo una
temperatura de 402°C es introducido, por medio de un dispositivo de
rociado, en un recipiente a alta presión y enfriado con amoníaco
líquido el cual es igualmente rociado en el recipiente. La
temperatura en el recipiente es 296°C. El recipiente a alta presión
es designado como un tambor rotatorio provisto con una pared que
puede ser enfriada, y provisto con una entrada de gas. La presión
de amoníaco en el recipiente varía entre 8.6 y 12 MPa. Después de 1
minuto el producto es enfriado a temperatura ambiente. El paso de
enfriamiento a 200°C tomó 7 minutos. Cuando el polvo de melamina
tuvo una temperatura de alrededor de 180°C, todo el NH_{3} fue
liberado y el aire fue dosificado en el recipiente. El producto
final tiene las siguientes propiedades:
d_{90} = 106 \mum; d_{50} = 38 \mum
densidad aparente (suelta): 490 kg/m^{3}
color (APHA): 10
99.2% en peso de melamina
0.4% en peso de melam
< 0.2% en peso de melem
concentración de amoníaco 150 ppm
Ejemplo
comparativo
El derretido de melamina de 400°C, mantenido en
un tubo bajo una presión de amoníaco de 13.6 MPa, es rápidamente
enfriado a temperatura ambiente por el tubo cerrado siendo llevado
al 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.
Claims (9)
1. Polvo de melamina multicristalina que tiene
las siguientes propiedades:
- \bullet
- d_{90}: 50-150 \mum; d_{50} 50 \mum
- \bullet
- densidad aparente (suelta): 430-570 kg/m^{3}
- \bullet
- color APHA menor que 17
- \bullet
- melamina:> 98.5% en peso
- \bullet
- melam: < 1% en peso
2. Polvo de melamina multicristalina de acuerdo
a la Reivindicación 1, caracterizado porque d_{90} está
entre 70 y 120 \mum y d_{50} es menor que 40 \mum.
3. Polvo de melamina multicristalina de
acuerdo a una de las Reivindicaciones 1-2,
caracterizado porque el color es inferior a 15 APHA.
4. Polvo de melamina multicristalina de acuerdo
a una de las Reivindicaciones 1-3,
caracterizado porque la concentracion de melam es menor que
0.5% en peso.
5. Polvo de melamina multicristalina de acuerdo
a una de las Reivindicaciones 1-4,
caracterizado porque la pureza de la melamina es mayor que
99% en peso.
6. Polvo de melamina multicristalina de acuerdo
a la Reivindicación 5, caracterizado porque la pureza de la
melamina está entre 99.5 y 99.8% en peso.
7. Polvo de melamina multicristalina de acuerdo
a una de las Reivindicaciones 1-6,
caracterizado porque la densidad aparente (loose) está entre
450 y 550 kg/m^{3}.
8. Polvo de melamina multicristalina de acuerdo
a una de las Reivindicaciones 1-7,
caracterizado porque el amarillamiento del polvo de melamina
(b') es menor que 1.
9. Polvo de melamina multicristalina de acuerdo
a la Reivindicación 8, caracterizado porque el amarillamiento
(b') es menor que 0.8.
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