JP2002502373A - メラミンの製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 メラミン溶融物を、その中でそれがアンモニアによって冷却されるところの容器に移すことにより固体メラミン生成物をメラミン溶融物から直接得る、高圧法によって尿素からメラミンを製造する方法。メラミン反応器から得られるメラミン溶融物は、メラミンの融点〜450℃の温度を有し、噴霧手段によって、高められた圧力のアンモニア環境を含む生成物冷却容器に噴霧され、そこでメラミン溶融物が固化してメラミン粉末を生成する。200℃〜メラミンの凝固点の温度を有するメラミン粉末は、６秒〜５時間の接触時間、高められたアンモニア圧下に維持される。この接触時間の間、粉末メラミン生成物は、生成物冷却容器または一連の容器において実質的に一定の温度で維持され、あるいは200℃より上の温度にさらに冷却され得る。

Description

【発明の詳細な説明】 メラミンの製造法 本発明は、メラミン溶融物を反応器から生成物冷却容器に移し、そこでメラミ ン溶融物をアンモニアを用いて冷却することにより固体メラミン生成物を得る、 高圧法により尿素からメラミンを製造する方法に関する。 かかる方法は、特にEP−A−747366に開示されており、それには、メラミンを 尿素から製造するための高圧法が記載されている。特に、EP−A−747366は、10. 34〜24.13Mpaの圧力および354〜454℃の温度で作動する反応器中で尿素がどのよ うに熱分解されて反応器生成物を生じるかを記載している。液体メラミン、ＣＯ₂ およびＮＨ₃を含むこの反応器生成物は、加圧下で混合流として分離器に移され る。 反応器と実質的に同じ圧力および温度に維持されるこの分離器では、反応器生 成物が気体流および液体流に分離される。気体流は、主としてＣＯ₂およびＮＨ₃ 廃ガスならびに少量成分であるメラミン蒸気を含む。液体流は主として、メラミ ン溶融物を含む。気体流はスクラバー装置に移され、一方、液体流は生成物冷却 装置に移される。 反応器条件とほぼ同一の温度および圧力条件で操作されるスクラバー装置では 、気体流が溶融尿素によってスクラブされる。スクラバー装置で行われる熱移動 は、溶融尿 素を余熱すると共に、気体流を177〜232℃の温度に冷却する。また、溶融尿素は 、気体流をスクラブして廃ガスからメラミン蒸気を除去する。次いで、余熱され た溶融尿素が、ＣＯ₂およびＮＨ₃廃ガスからスクラブされたメラミンと共に、反 応器に供給される。 生成物冷却装置では、メラミン溶融物が液状冷却媒体によって冷却され、固化 されて、さらに精製する必要なく固体の高純度メラミン生成物を生じる。好まし い液状冷却媒体は、メラミン溶融物の温度および生成物冷却装置における圧力で 気体を生成するものである。EP−A−747366は、液体アンモニアを好ましい液状 冷却媒体とみなしているが、ここでは生成物冷却装置の圧力が41.4バールより上 である。EP−A−747366によれば、開示された方法を使用して得られた固体メラ ミン生成物の純度は99重量％より大きいが、この純度は、商業的規模で連続して 維持するのが困難であることが分かっている。99重量％より大きい純度を維持す ることができないということは欠点であり、生成したメラミンの、より要求のき びしい用途への適性、特にラミネートおよび／またはコーティングで使用される メラミン−ホルムアルデヒド樹脂への適性をより小さくするものである。 本発明の目的は、尿素からメラミンを製造するための改善された方法を提供す ることであり、該方法では、高純度メラミンが乾燥粉末として反応器生成物から 直接、一貫して得られる。特に、本発明の目的は、尿素からメラミン を製造するための改善された高圧法を提供することであり、該方法では、液状冷 却媒体を用いてメラミン溶融物を冷却することにより、高純度メラミンがメラミ ン溶融物から直接、乾燥粉末として得られる。 高純度メラミンは、分離器から得られるメラミン溶融物から直接、連続して製 造することができることが分かった。メラミンの融点〜約450℃の温度を有する メラミン溶融物は、噴霧手段によって固化容器中に噴霧される。固化容器ではア ンモニア雰囲気が維持され、アンモニアの圧力は１Mpaより上、好ましくは1.5Mp aより上、より好ましくは4.5Mpaより上、さらにより好ましくは６Mpaより上であ る。アンモニアの圧力の上限は、40Mpaより下であり、好ましくは25Mpaより下で あり、より好ましくは11Mpaより下である。メラミン溶融物は、固化容器に入る と、液体および気体のアンモニアとの接触により冷却され、固化されて、200℃ 〜メラミンの凝固点、好ましくは240℃〜凝固点、最も好ましくは270℃〜凝固点 の温度を有するメラミン粉末を生じる。いったん固化されると、メラミン粉末は 、６秒〜５時間、好ましくは30秒〜２時間の接触時間の間、アンモニア圧下で維 持される。 この接触時間中、メラミン生成物の温度は、実質的に一定に保つことができ、 あるいは、６秒〜５時間にわたって、好ましくは30秒〜２時間にわたって、200 ℃より上の温度、好ましくは240℃より上、最も好ましくは270℃より上の温度に 冷却することができる。メラミン生成物は、 固化容器中または別個の冷却容器中で冷却され得る。 本発明に係る方法の利点は、99重量％より上の純度を有する乾燥メラミン粉末 が商業的規模で連続的に製造されることである。本発明に従って製造された高純 度メラミンは、実質的にあらゆるメラミン用途に適し、例えば、ラミネートおよ び／またはコーティングで使用されるメラミン−ホルムアルデヒド樹脂などに適 する。 メラミンの製造は好ましくは、原料として尿素を使用し、尿素は溶融物として 反応器に供給され、高められた温度および圧力で反応に供される。尿素が反応す ると、下記反応式に従って、メラミンならびに副生物であるＮＨ₃およびＣＯ₂を 生じる。 ６ＣＯ(ＮＨ₂)₂→Ｃ₃Ｎ₆Ｈ₆＋６ＮＨ₃＋３ＣＯ₂ 尿素からのメラミンの製造は、高圧、好ましくは５〜25Mpaで、触媒を存在さ せることなく、325〜450℃、好ましくは350〜425℃の反応温度で行うことができ る。副生物であるＮＨ₃およびＣＯ₂は通常、隣接した尿素工場に再循環される。 本発明の上記目的は、尿素からメラミンを製造するのに適した装置を用いるこ とにより達成される。本発明に適する装置は、スクラバー装置、一体化された気 体／液体分離器または別個の気体／液体分離器のいずれかを有する反応器、恐ら くは後反応器、第一冷却容器、および恐らくは第二冷却容器を含み得る。別個の 気体／液体分離器が使用される場合、分離器の圧力および温度は反応器の温度お よ び圧力と実質的に同一である。 本発明の一実施態様では、メラミンが、スクラバー装置、一体化された気体／ 液体分離器または別個の気体／液体分離器のいずれかを有するメラミン反応器、 第一冷却容器、および第二冷却容器を含む装置において尿素から製造される。こ の実施態様では、尿素溶融物が、５〜25Mpa、好ましくは８〜20Mpaの圧力、およ び尿素の融点より上の温度で作動するスクラバー装置に供給される。このスクラ バー装置には、更なる温度制御を付与するために冷却ジャケットまたは内部冷却 体が装備され得る。 尿素溶融物は、スクラバー装置を通過すると、メラミン反応器または別個の気 体／液体分離器からの反応廃ガスと接触する。反応ガスは主としてＣＯ₂および ＮＨ₃から成り、少量のメラミン蒸気を含み得る。尿素溶融物は、メラミン蒸気 をＣＯ₂およびＮＨ₃廃ガスからスクラブし、このメラミンを同伴して反応器に戻 す。スクラブ工程では、廃ガスが反応器の温度、すなわち350〜425℃から、170 〜240℃へと冷却され、尿素は170〜240℃に加熱される。ＣＯ₂およびＮＨ₃廃ガ スはスクラバー装置の上部から除去され、例えば隣接する尿素工場に再循環され 得る。そこでは、尿素製造のための原料として使用され得る。 余熱された尿素溶融物は、廃ガスからスクラブされたメラミンと共にスクラバ ー装置から抜き出され、５〜25Mpa、好ましくは８〜20Mpaの圧力で作動する高圧 反応器に移される。この移動は、高圧ポンプ、またはスクラバー が反応器より上に位置している場合は重力、または重力とポンプの組み合わせを 使用して達成され得る。 反応器では、尿素溶融物が、５〜25Mpa、好ましくは８〜20Mpaの圧力で325〜4 50℃、好ましくは約350〜425℃の温度に加熱されて、尿素がメラミン、ＣＯ₂お よびＮＨ₃に転化される。尿素溶融物の他に、或る量のアンモニアを、例えば液 体または熱い蒸気として反応器中に計量することができる。追加のアンモニアは 任意的であるが、例えば、メラム、メレムおよびメロンなどのメラミンの縮合生 成物の生成を防ぎ、または反応器中での混合を促進するのに役立つことができる 。反応器に供給される追加のアンモニアの量は、尿素１モルにつき10モルまでの アンモニア、好ましくは尿素１モルにつき５モルまでのアンモニア、最も好まし くは尿素１モルにつき２モルまでのアンモニアであり得る。 反応で生じたＣＯ₂およびＮＨ₃ならびに供給された任意の追加のアンモニアは 、例えば反応器の上部にあるまたは反応器の下流に位置した別個の気体／液体分 離器にある分離部に集まり、液体メラミンから分離される。別個の下流側の気体 ／液体分離器が使用される場合は、追加のアンモニアがこの分離器に計量される のが有利であり得る。この場合のアンモニアの量は、メラミン１モルにつき0.01 〜10モルのアンモニア、好ましくはメラミン１モルにつき0.1〜５モルのアンモ ニアである。分離器に追加のアンモニアを添加すると、反応器生成物からの二酸 化炭素の迅 速な分離が促進され、従って、酸素含有副生物の生成が防止される。上記で説明 したように、気体／液体分離器から除去された気体混合物は、メラミン蒸気を除 去しかつ尿素溶融物を余熱するためにスクラバー装置に通され得る。 メラミンの融点〜450℃の温度を有するメラミン溶融物を反応器からまたは下 流の気体／液体分離器から抜き出し、冷却容器に噴霧すると固体メラミン生成物 が得られる。しかし、噴霧前にメラミン溶融物を、反応器温度から、メラミンの 融点により近いが該融点よりまだ上の温度へ冷却してもよい。 メラミン溶融物は、好ましくは390℃より上、より好ましくは400℃より上の温 度で反応器から抜き出され、冷却容器に噴霧する前に少なくとも５℃、好ましく は少なくとも15℃冷却される。最も好ましくは、メラミン溶融物が、メラミンの 凝固点より５〜20℃上である温度に冷却される。メラミン溶融物は、気体／液体 分離器においてまたは気体／液体分離器の下流側の別個の装置において冷却され 得る。冷却は、冷却媒体、例えばメラミン溶融物の温度より下の温度を有するア ンモニア気体を注入することにより、またはメラミン溶融物を熱交換器に通すこ とにより行うことができる。 さらに、アンモニアは、噴霧手段において気体／液体混合物が噴霧されるよう にメラミン溶融物に導入され得る。この場合、アンモニアは、メラミン溶融物の 圧力より上の圧力、好ましくは15〜45Mpaの圧力で導入される。 反応器と噴霧手段との間のメラミン溶融物の滞在時間は、好ましくは少なくと も10分、最も好ましくは少なくとも30分であり、通常は４時間未満である。 メラミン溶融物は、恐らくアンモニア気体と共に、噴霧手段に移され、そこで 第一冷却容器に噴霧されて、高められた圧力でメラミン溶融物を固化し、乾燥メ ラミン粉末を生成する。このようにして生成されたメラミン粉末は、200℃〜メ ラミンの凝固点、好ましくは240℃〜凝固点、最も好ましくは270℃〜凝固点を有 する。高められた圧力とは、１Mpaより上の圧力、好ましくは1.5Mpaより上、よ り好ましくは4.5Mpaより上、さらにより好ましくは６Mpaより上の圧力を意味す る。アンモニア圧の上限は、40Mpaより下、好ましくは25Mpaより下、より好まし くは11Mpaより下である。 メラミン粉末は次いで、６秒〜５時間の接触時間、好ましくは30秒〜２時間の 間、アンモニア圧下に保持される。この接触時間中、メラミン粉末は、６秒〜５ 時間、好ましくは30秒〜２時間にわたって、一定温度で維持され、または、200 ℃より上、好ましくは240℃より上、最も好ましくは270℃より上の温度にさらに 冷却され得る。所望により、この追加の冷却は、第一冷却容器または別個の第二 冷却容器で行うことができる。 本発明を下記実施例を参照してより詳細に説明する。実施例 402℃の温度を有するメラミン溶融物を、噴霧デバイス によって高圧容器に導入し、その容器に同時に噴霧されている液体アンモニアを 用いて冷却した。容器の温度は296℃であり、アンモニア圧は6.8〜9.2Mpaの範囲 である。２分後、メラミン粉末を室温に冷却する。最終生成物は、0.5重量％の メラムおよび0.2重量％未満のメレムを含んでいた。比較例 13.6Mpaのアンモニア圧下、管中に保持された400℃のメラミン溶融物を、氷と 水との混合物を有する密閉管と接触させることにより急速に室温に冷却した。最 終生成物は、1.4重量％のメラムおよび0.4重量％のメレムを含んでいた。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＵ，ＣＡ，Ｃ Ｎ，ＩＤ，ＪＰ，ＫＲ，ＭＸ，ＮＯ，ＰＬ，ＵＳ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．反応器から得られるメラミン溶融物を、その中でメラミン溶融物がアンモニ アによって冷却されるところの容器に移すことにより固体メラミンを得る、高圧 法によって尿素からメラミンを製造する方法において、メラミン反応器から得ら れかつメラミンの融点〜450℃の温度を有するメラミン溶融物を容器内に噴霧手 段によって、高められた圧力のアンモニア環境内に噴霧して、メラミン溶融物を 200℃〜メラミンの凝固点の温度を有するメラミン粉末に転化し、次いでその粉 末を６秒〜５時間、高められた圧力でアンモニアと接触させたままにし、ここで 任意的に生成物は該接触時間中、実質的に同じ温度で維持され、または生成物が ６秒〜５時間にわたって200℃より上の温度を有するように冷却され、冷却は同 じ容器または別個の冷却容器で行われる、ことを特徴とする方法。 ２．メラミン反応器から得られる溶融物が、容器内に噴霧手段によって、１Mpa より上の圧力のアンモニア環境内に噴霧されることを特徴とする、請求項１に記 載の方法。 ３．メラミン溶融物が、240℃〜メラミンの凝固点の温度を有するメラミン粉末 に転化されることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。 ４．メラミン溶融物が、270℃〜メラミンの凝固点の温度を有するメラミン粉末 に転化されることを特徴とする、請求項３に記載の方法。 ５．粉末を30秒〜２時間にわたってアンモニアと接触させたままにすることを特 徴とする、請求項１〜４のいずれか１つに記載の方法。 ６．粉末を１Mpaより上の圧力のアンモニアと接触させたままにすることを特徴 とする、請求項１〜５のいずれか１つに記載の方法。 ７．生成物が６秒〜５時間にわたって240℃より上の温度を有することを特徴と する、請求項１〜６のいずれか１つに記載の方法。 ８．生成物が６秒〜５時間にわたって270℃より上の温度を有することを特徴と する、請求項７に記載の方法。 ９．生成物が30秒〜２時間にわたって240℃より上の温度を有することを特徴と する、請求項１〜８のいずれか１つに記載の方法。 10．生成物が30秒〜２時間にわたって270℃より上の温度を有することを特徴と する、請求項９に記載の方法。