KR20050106034A - 멜라민 용융물의 결정화 방법 - Google Patents

멜라민 용융물의 결정화 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 멜라민 용융물을 멜라민의 결정화 온도 이하로 냉각시켜 2mm 이하의 D90을 지닌 멜라민 입자를 형성하기 위해 멜라민 용융물을 결정화하는 방법으로, 멜라민의 결정화 온도 이하의 온도 및 50중량% 이상의 분무된 멜라민 용융물이 직접적으로 현탁된 멜라민 입자로 전환되는 냉각 조건을 지닌 액체 냉각 매체의 층이 존재하는 공간에서 분무된 멜라민 용융물의 양과 비교하여 10중량% 이하의 CO2와 함께 멜라민 용융물을 분무하여 냉각 매체 내에 멜라민 입자의 현탁액을 형성하는 것을 포함한다. 본 발명은 결정화를 위한 본 방법을 적용하여, 바람직하게는 연속식 고압처리로 요소로부터 멜라민을 생성하는 방법이다.

Description

멜라민 용융물의 결정화 방법{METHOD FOR CRYSTALLISING A MELAMINE MELT}
본 발명은 멜라민의 결정화 온도 이하로 멜라민 용융물을 냉각시켜 2mm 이하의 D90을 지닌 멜라민 입자를 형성하는 멜라민 용융물의 결정화 방법에 관한 것이다.
멜라민은 일반적으로 다수의 상이한 공지된 공정을 사용하여 요소로부터 제조된다. 고압에서 작동되고 저압에서 작동되는 공정이 공지되어 있다. 고압 공정일 경우 가장 먼저 액체 멜라민이 형성되고, 다른 공정일 경우 멜라민은 가스 형태로 이용하게 된다. 본 발명은 일반적으로 고압에서 작동되는 공정으로부터의 액체 멜라민 용융물에 특히 적용될 수 있다.
따라서, 제조된 멜라민 용융물은 일반적으로 처리가 진행된 후, 멜라민의 가장 통상적인 형태인 멜라민 분말을 형성하고 상기 멜라민은 추가로 처리된다. 본원의 필수적인 공정 단계는 멜라민의 결정화 온도 이하로 냉각시켜 멜라민 용융물을 항상 결정화시켜 입자 형태로 고체 멜라민을 제조하는 것이다. 반응기로부터 CO2, NH3 및 가스 멜라민과 같은 가스 성분과 액체 멜라민의 혼합물 형태로 일반적으로 이용되는 멜라민을 수성 액체와 접촉시키는 공지된 공정에서 상기 냉각이 일어나, 슬러리 또는 용액 형태를 생성한다. 이러한 슬러리로부터, 멜라민을 분리시키고, 추가의 공정 단계에서 멜라민을 정제하고, 재결정화하여 멜라민 최종 생성물을 형성한다. 슬러리 형태로 제조된 생성물은 최종 생성물의 물리적 및/또는 화학적 성질과 관련하여 목적하는 사항들을 충족시키지 않기 때문에, 추가의 재결정 단계가 요구된다. 입자-형 생성물의 D90은, 생성물 중 90중량%가 상기 값보다 작은 입자 크기를 갖는 입자 크기 값으로 이해된다.
미국 특허 제 US 5,514,796 호에서, 액체 암모니아를 사용하여 상기 가스 구성물을 분리한 후 멜라민 용융물을 냉각시켜서 암모니아를 증발시키는 방법이 공지되어 있다. 상기 방법의 단점은 입자 다공성, 입자 크기 분포 및 용해 속도와 같은 물리적 성질이 목적하는 화학 순도를 유지하면서 제어되기 힘들다는 것이다. 또다른 단점은 가스로부터 분리해야만 하는 멜라민 더스트(dust)가 형성된다는 것이다.
국제 특허 출원 제 WO 01/72722 A1 호에서는, 멜라민 용융물을 결정화점 이하의 온도로 냉각시키면서, 액체 암모니아 중에서 멜라민 결정 현탁액이 형성되도록 액체 암모니아를 함유하는 결정화 구획으로 멜라민 용융물을 첨가하는 방법이 공지되어 있다. 중력에 의해, 멜라민은 시브판(sieve plate)을 통해 액체 암모니아로 적가된다. 가스로부터 분리해야만 하는 멜라민 더스트가 형성되지 않기 때문에, 액체 냉각 매체에서의 냉각은 증발 매체를 지닌 기체 상 내에서의 냉각에 비해 그 자체로 장점을 갖는다. 또한, 냉각 매체의 증발에 의한 냉각 보다 액체 냉각 매체에서 멜라민 용융물을 냉각시키는 것이 훨씬 작은 공간을 요구한다.
상기 공지된 방법은 멜라민의 용도에 따라 입자 다공성, 입자 크기 분포 및 용해 속도와 같은 상이한 물리적 성질이 바람직할 수 있음에도 불구하고, 제조된 결정화된 멜라민의 물리적 성질은 제어하기 어렵다는 단점을 가진다.
본 발명의 목적은 공지된 방법으로 제조된 멜라민의 입자 다공성, 입자 크기 및 입자 크기 분포 및 용해 속도와 같은 물리적 성질을 보다 우수하게 제어 할 수 있도록 멜라민 용융물을 냉각하여 멜라민 입자를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 방법은, 멜라민의 결정화 온도 이하의 온도 및 50중량% 이상의 분무된 멜라민 용융물이 현탁된 멜라민 입자로 전환되는 냉각 조건을 갖는 액체 냉각 매체 층이 존재하는 공간에서 분무된 멜라민 용융물 양과 비교하여 10중량% 이하의 CO2와 함께 멜라민 용융물을 분무함으로써 냉각 매체에서 멜라민 입자의 현탁액의 형성을 포함하기 때문에 상기 목적은 본 발명에 따라 성취할 수 있다.
바람직하게는, CO2 함량이 10중량% 미만, 보다 바람직하게는 5중량% 미만 및 가장 바람직하게는 2중량% 이하이다. CO2의 존재가 멜라민 입자 자체의 화학 순도에 영향을 미치기 때문에 저 CO2 함량이 바람직하지만, 공정 과정 중에 멜라민의 최종 분리에 장애가 될 수 있는 암모늄 카바메이트와 같은 다른 결정의 형성을 또한 야기할 수 있다. 또한, 바람직하게는 냉각 매체가 10중량% 미만 및 보다 바람직하게는 5중량% 미만 및 가장 바람직하게는 2중량% 이하의 CO2를 함유해야만 한다. 용융물 및 냉각 매체로부터의 총 CO2에게 동일하게 적용하는 것이 바람직하다. 높은 순도를 위해 용융물 및 냉각 매체에서 CO2 함량이 낮고, 주어진 한계 범위에서 총 함량이 존재하는 것이 이롭다.
본 발명에 따른 방법으로, 압력 강하, 유출 속도, 배출구와 같은 분무 장비 및 분무 조건의 적합한 선택을 통해 목적하는 화학 순도를 유지하면서 물리적 성질을 제어하는 것이 가능하게 되었다. 멜라민 용융물이 액체 냉각 매체와 접촉하게 하는 환경 및 이러한 형태는 국제 특허 제 WO 01/72722 A1 호에서 하나의 측정 인자로 언급된 미세 결정의 존재를 측정하는 것이 아니라 냉각된 멜라민 입자의 물리적 성질을 측정하는 것임을 알게 되었다. 추가로 본 발명에 따른 방법으로, 대부분의 용도에 충분한 순도를 지닌 광범위한 물리적 성질로 멜라민을 제조할 수 있다. 본 발명에 따른 방법의 또다른 장점은 필요한 부가적인 재결정 단계 없이, 한 단계로 목적하는 물리적 및 화학적 성질을 지닌 멜라민을 생산한다는 것이다.
본 발명에 따른 방법을 적용할 수 있는 멜라민 용융물은 필수적으로 임의 멜라민 용융물로서, 멜라민이 용해된 상태로 형성되는 공정으로 직접적으로 수득한 용융물 및 고체 상태로부터 멜라민을 용해시켜 형성된 용융물이다. 첫 번째 경우, 상기 방법은 공정으로부터 제조된 반응 혼합물에 직접적으로 적용될 수 있는데, 이 경우 매우 많은 CO2가 공정으로부터 제거되어 멜라민 용융물과 함께 존재하거나 이에 용해되는 남아 있는 CO2 양은 용융된 멜라민의 분무된 양과 비교하여 10중량% 이하 및 바람직하게는 5중량% 이하 및 보다 더 바람직하게는 2중량% 이하의 양이다. 필요에 따라, 멜라민 용융물을 분무하기 전에 다량의 CO2로부터, 심지어 반응 혼합물로부터, 그리고 모든 가스 부산물로부터 분리할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 방법은 상기 분리된 용융물에 적용되어 그 후 남아있는 액체 용융물을 하나 이상의 추가의 처리, 예컨대 용융물의 에이징 단계 및/또는 스트립핑 단계 및/또는 예비 냉각 단계를 거쳐 추가로 부산물의 양을 감소시킨다. 그러나, 분무하는 동안, 용해된 멜라민의 분무된 양과 비교하여 CO2 양은 항상 전술한 한계 내에서 존재해야만 한다. 냉각이 발생하는 공간에 첨가된 임의 가스 구성물은 예컨대, 증발된 냉각제 또는 다른 과잉 가스 구성물과 함께 냉각 공간으로부터 제거된다.
본 발명에 따른 방법의 또다른 장점은 승압에서 냉각이 일어나, 추가의 압력 적응 없이 고압 처리로 멜라민 용융물을 또한 냉각시킬 수 있다는 것이다.
멜라민 용융물이 형성되는 공정은 그 자체로 공지되어 있다. 일반적으로, 이는 4 내지 25MPa의 압력 및 330 내지 430℃의 온도에서 요소를 멜라민으로 전환하는 과정을 포함한다. 제조된 반응 생성물은 액체 멜라민, CO2 및 NH3를 함유하고, 반응기로서 바람직하게는 거의 같은 압력을 유지하는 분리기로 일반적으로 옮겨진다. 이러한 분리기에서, 반응기 생성물은 가스 흐름 및 액체 흐름으로 분리된다. 가스 흐름은 CO2 및 NH3 오프-가스(off-gas) 및 또한 멜라민 증기를 함유한다. 액체 흐름은 기본적으로 액체 멜라민으로 이루어진다. 그 후, 액체 멜라민은 냉각 단계에서 처리된다. 이제, 본 발명에 따른 방법은 상기 냉각 단계를 수행하기 위한 새롭고 유익한 방법을 제공하고자 한다.
본 발명에 따른 방법에서, 바람직하게 본래 반응기 생성물에 존재하는 가스 성분의 적어도 일부, 특히 CO2로부터 바람직하게 분리되어, 그의 양이 상기 언급한 한계 내에서 존재하는 멜라민 용융물은, 주로 액체 냉각 매체에서 응고를 일으키면서 액체 냉각 매체로 분무된다. 용융물이 분무되는 공간에서의 압력하에 분무되는 멜라민 용융물의 온도는 공간의 압력에서 멜라민의 결정화 온도 이상의 1 내지 50℃ 및 보다 바람직하게는 그 이상의 1 내지 30℃ 및 가장 바람직하게는 그 이상의 2 내지 20℃이다. 목적하는 온도에 도달하기 위해, 용융물은 필요하다면 분무하기 전에, 용융물이 이용되는 온도로부터 냉각되거나 가열될 수 있다. 멜라민의 불필요한 부산물의 형성을 막기 위해, 멜라민 용융물은 압력하에, 바람직하게는 암모니아 압력하에 유지된다. 이러한 압력은 4 내지 25MPa 및 바람직하게는 8 내지 18MPa이다.
용융물을 그 자체로 분무할 수 있지만, 또한 가스와 함께 2상 혼합물로서 용융물을 분무할 수 있다. 기체로서는 비활성 기체를 사용할 수 있지만, 이런 공정에서 후에 다시 각각 분리되는 상이한 성분의 수를 제한하기 위해, 바람직하게는 암모니아가 가스로 사용되거나 상기 물질이 가스 형태로 냉각 매체로서 사용된다. 가스의 사용이 입자 다공성 및 입자 크기와 같은 물리적 성질을 제어하는 별도의 파라미터가 됨을 알게 되었다. 가스의 부피 분율은 광범위한 범위, 예컨대 멜라민 용융물 및 가스의 혼합물의 0 내지 95부피%, 바람직하게는 5 내지 80부피%로 다양할 수 있다. 기술적이고 경제적인 이유로, 분무 공정 중 목적하는 입자 크기를 얻는데 필요한 양 보다 크지 않는 가스 양을 일반적으로 취할 수 있다. 가스는 2상 혼합물이 형성되는 방식으로 용융물에 공급된다. 예를 들어, 목적하는 압력하에, 용융물이 분무되는 분무 설비로 가스를 공급 라인 중의 용융물에 공급하여 이를 수행할 수 있다.
용융물의 분무에 있어서, 액체 물질의 분무를 위해 공지된 적합한 장비를 사용할 수 있다. 각각 하나 이상의 분무 개구를 갖춘 하나 이상의 분무 노즐을 사용하여 분무시킨다. 예를 들어, 용융물이 분무되는 공간 밖으로부터 용융물이 분무되는 공간 내의 사이에서 압력 강하를 적절히 선택함으로써, 선택적으로 공-분무(co-spray)되는 가스의 양, 분무가 일어나는 개구의 크기 및 모양 및 냉각 매체의 액체 수준과 관련된 개구의 위치, 생성된 멜라민 입자의 물리적 성질이 제어될 수 있다. 분무 개구를 빠져나올 때, 분무된 멜라민 용융물의 속도는 바람직하게는 2m/s 이상, 보다 바람직하게는 5m/s 이상 및 가장 바람직하게는 10m/s 이상이다. 이러한 속도는 국제 특허 제 WO 01/72722 A1 호에서 도달된 중력-유도된 유출 속도보다 상당히 크다. 주어진 설비에서 유출 속도의 상한은 분무 단계 및 분무 시스템의 기계적 구조에서 허용할 수 있는 압력 강하에 의해 결정된다. 일반적으로, 분무 단계에서 압력 강하는 5kPa 초과 및 바람직하게는 25kPa 초과, 및 보다 바람직하게는 0.1MPa 내지 20MPa이다. 압력 강하가 클수록 분무기의 차단 가능성은 작아진다. 반면, 압력 강하가 높을수록 동일한 분무기 개구로 더욱 미세한 입자가 형성되어, 슬러리의 분리가 보다 어려워진다. 압력 강하, 공-분무된 기체량 및 분무 시스템 구조를 적절하게 선택한다면 광대한 범위로 입자의 평균 크기를 조절할 수 있음을 알게 되었다.
분무 개구는 냉각 매체의 액체 표면 상에 위치할 수 있다. 그 후, 분무된 용융물은 아래로 이동한 후 액체 냉각 매체와 접촉하게 된다. 또한, 분무 개구는 표면 아래 위치하여, 직접적으로 분무된 용융물이 냉각 매체와 접촉하게 된다. 이러한 최종 실시양태의 장점은 냉각이 더욱 빠르게 일어난다는 것이다. 그 후, 멜라민 용융물이 즉시 노즐에서 응고되어 분무 개구를 차단할 수 있는 상황을 방지하는 조취를 취하는 것이 권장되고 있다. 예를 들어, 분무 노즐을 열적으로 절연시키거나 또는 가열하여 이를 방지할 수 있다. 액체 표면 상으로 멜라민 용융물을 분무하는 경우, 냉각 표면 상의 냉각 매체를 또한 분무하여 일정 양으로 멜라민을 즉시 냉각시킬 수 있다. 그러나, 액체 매체 층과 멜라민 용융물을 접촉하기 전에 멜라민 용융물의 냉각은, 냉각 매체 층과 접촉하고 층 안에서 추가로 응고되는 경우 멜라민이 25% 초과, 바람직하게는 50% 초과 및 가장 바람직하게는 75% 초과의 액체로 제한되어야 한다.
분무 공정을 측정하는 상기 언급된 파라미터의 적합한 선택을 통해, 2mm 미만, 보다 더 바람직하게는 1mm 미만, 및 가장 바람직하게는 0.5mm 미만의 D90을 지닌 입자를 제조하는 방식으로 분무 공정을 조절하는 것이 더욱 바람직하다. 이는 유출 속도 및 배출구의 크기 및/또는 모양의 조합의 적합한 선택에 의해 성취할 수 있다. 1kg/s 멜라민 용융물 흐름의 분무기 용량에서 표준화된 분무기의 배출구는 바람직하게는 6 내지 100mm2, 보다 더 바람직하게는 8 내지 80mm2이다. 표준화된 분무기의 배출구는 A/M으로 이해되고, 여기서 A는 멜라민 용융물에 대해 분무기에서 가장 작은 흐름 개구(mm2)이고, M은 멜라민 용융물 흐름(kg/s)이다. 멜라민 용융물 흐름이 가스 흐름과 합쳐진다면, M은 단지 액체 흐름만을 지칭한다. D90이 30㎛ 이상으로 존재한다면, 충분한 고효율을 지닌 냉각 매체로부터 멜라민 입자의 분리가 가능할 수 있음을 알게되었다. D90에 대한 매우 적합한 범위는 50 내지 500㎛이다.
냉각 매체는 승압이 유지될 수 있는 용기 내에 존재한다. 바람직하게는, 용기 내의 압력이 0.1MPa 내지 20MPa이어서, 멜라민 용융물을 생산하는 공지된 공정으로부터의 멜라민 용융물은 상기 공정에서 이용할 수 있는 압력에서 상기 용기로 분무될 수 있다. 보다 더 바람직하게는 압력은 1 내지 18MPa이다. 상기 방법의 장점은 물리적 또는 화학적 성질의 최적화를 선택할 수 있다는 것이다. 물리적 성질에 보다 높은 요구가 필요하다면, 분무 단계에서 보다 높은 압력 강하가 선택될 수 있으며, 이는 분무기의 성질에 따라 화학적 순도가 상실될 수 있다는 것을 의미할 수 있다. 보다 높은 압력 강하는 보다 큰 범위로 다공성에 영향을 끼칠 수 있다.
20℃ 내지 200℃의 적어도 일부 온도 범위에서 냉각 용기 내의 압력에서의 액체인 임의 물질이 냉각 매체로서 기본적으로 적합하다. 냉각 매체로서 물 및 암모니아를 사용할 수 있고 바람직하게는 암모니아 및 물의 혼합물이 사용된다. 이 경우, 액체 냉각 매체로서 사용된 물/암모니아 혼합물에서의 암모니아의 양은 10중량% 이상, 보다 더 바람직하게는 20중량% 이상, 훨씬 더 바람직하게는 50중량% 이상 및 심지어 75중량% 및 가장 바람직하게는 90중량% 이상이어야 한다. 멜라민의 용해도가 낮기 때문에, 보다 낮은 물 함량에서 보다 많은 멜라민 용융물이 직접적으로 추가의 냉각 없이 고체로서 제조될 수 있다. 추가로, 암모니아는 일반적으로 멜라민 생산의 모든 단계 및 후속 반응 처리에서 일반적으로 발생하는 물질이어서, 냉각 매체로서 암모니아를 사용하여 최종적으로 다시 분리되어야만 하는 공정 외부의 어떠한 새로운 물질도 도입될 수 없다. 또한, 암모니아가 넓은 범위에 걸쳐 액체로 유지될 수 있기 때문에 냉각 용기 내의 압력을 분무기 앞에서 보다 훨씬 낮게 선택할 수 있어, 형성된 멜라민 입자의 물리적 성질이 넓은 범위에 걸쳐 영향 받을 수 있다.
냉각 매체의 온도는 용융물을 분무하여 발생되는 냉각 매체에서의 교반 효과가 사라지기 전에, 급냉각을 위해 용융물에서 멜라민의 결정화 온도 보다 낮은, 바람직하게는 적어도 100℃ 낮은 온도이다. 바람직하게는 생성물은 200℃ 이하로 냉각되고 보다 더 바람직하게는 150℃ 이하로 냉각된다.
멜라민 용융물의 공급으로 인해, 냉각 매체를 가열한 후, 냉각 매체의 목적하는 온도를 유지하기 위해 냉각 매체로부터 열을 제거해야만 한다. 예를 들어, 냉각 매체의 온도를 끓는점에 근접하게 선택하여 열을 제거하여, 상당량의 냉각 매체의 증발을 발생시키고 연이어 열을 냉각 매체로부터 제거할 수 있다. 그 후, 증발된 매체를 냉각 용기로부터 제거하고 응축이 일어나면 냉각 매체로서 용기로 보내고, 필요하다면 새로운 냉각 매체를 보충한다. 냉각 매체로부터 열을 제거하는 또다른 방법은 예컨대, 용기 밖으로 액체 냉각 매체의 일부를 제거하여, 그 곳에서 냉각하고 냉각된 매체를 용기로 보내고, 또한 필요하다면 새로운 냉각 매체의 전체 또는 일부를 보충하거나 대체할 수 있다. 그러한 상황에서는 증발에 의한 냉각이 불충분하기 때문에, 상기 냉각 방법은 냉각 매체의 온도가 냉각 매체의 끓는점 보다 상당히 낮은 경우 선택될 수 있다.
냉각 매체와 접촉함으로 인해, 분무된 멜라민 용융물이 고체 멜라민 입자로 전환되어, 냉각 매체 내의 고체 멜라민 현탁액이 형성된다. 시간 단위 당 첨가된 멜라민 용융물의 양은, 냉각 매체가 냉각되는 시스템의 열-제거 용량과 함께 목적하는 급냉각이 보장되도록 선택된다. 또한, 냉각 매체에 공급된 멜라민 양은 사용된 냉각 매체의 포화점 이상으로 멜라민 농도가 유지될 만큼 다량으로 선택되어, 목적하는 멜라민 입자의 현탁액 뿐만 아니라 냉각 매체 내의 멜라민 용액을 제조하게 된다. 현탁된 멜라민 입자의 고체 형태로서 냉각 단계에서 직접적으로 제조된 멜라민 용융물의 중량 분율이 분무에 의해 냉각 매체로 공급된 멜라민 용융물의 양과 비교하여 50중량% 이상, 보다 더 바람직하게는 75중량% 초과 및 가장 바람직하게는 90중량% 초과로 냉각 조건을 설정한다. 따라서, 예컨대 멜라민 입자가 냉각 매체 내에 용해된 멜라민으로부터 재순환 단계에서 회수된 멜라민 입자와 혼합되는 경우라도 멜라민의 반 이상이 목적하는 성질을 지닌 입자로 이루어지게 제조되어, 이것들이 최종적으로 제조된 멜라민의 추가 공정에서 충분히 반영된다.
멜라민 용융물이 연속적으로 분무되고 냉각 매체가 연속적으로 제거되고, 처리된 후 (선택적으로) 회수되는 연속식 공정에서, 냉각 매체에서 현탁된 고체로 직접적으로 전환된 멜라민 용융물의 양은 기본적으로 일반적인 온도에서 유효 공급된 액체 냉각 매체 내의 멜라민의 유효 잔여 용해도, 공급된 멜라민 용융물의 양 및 공급된 냉각 매체의 유효 양에 의해 측정된다. 공급된 냉각 매체는 상이한 조성을 갖는 별도 흐름들의 합으로 이루어질 수 있다. 첨가된 냉각 매체의 유효 양은, 냉각 매체의 별도의 공급된 액체 흐름들의 합에서 냉각 용기 내의 냉각 매체의 (가능한) 증발된 양을 뺀 값으로 이해된다. 멜라민의 유효 잔여 용해도는 냉각 용기 내의 온도에서 공급된 냉각 매체 내에 여전히 용해될 수 있는 멜라민의 양으로 이해된다. 냉각 매체가 (재순환된) 고체 또는 용해된 멜라민을 미리 함유할 수 있다면, 유효 잔여 용해도는 냉각 용기 내의 온도에서 냉각 매체 내의 열역학적 멜라민 용해도 보다 낮다. (재순환된) 포화된 멜라민 용액이 냉각 매체로서 사용된다면, 냉각 용기 내의 온도가 공급된 냉각 매체의 온도보다 높을 지라도 유효 잔여 용해도는 여전히 0보다 클 수 있다. 냉각 매체의 온도가 0.9*Tcrit 보다 낮으면(여기서 Tcrit는 켈빈 온도로 표시되는 냉각 매체의 임계 온도임), 일반적으로 액체 냉각 매체 내의 멜라민 용해도는 보다 높은 온도에서 보다 크다.
연속식 공정에서, 현탁된 멜라민 입자 형태의 고체로서 직접적으로 제조된 멜라민 용융물의 분율은 수학식 100%*(M-c*K)/M으로 정의되고, 여기서 M은 공급된 멜라민 용융물의 흐름(단위:kg/s)이고, K는 유효 공급된 냉각 매체 흐름(단위:kg/s)이고, c는 냉각 용기 내의 온도에서 냉각 매체 내의 멜라민의 유효 잔여 용해도(단위: 유효 공급된 냉각 매체(kg) 당 멜라민의 양(kg))이다.
특히 본 발명은 c에 대한 상수 값을 조정하기 쉽기 때문에, 연속식 공정이 적합하다. 결과적으로 생성물의 특성이 보다 쉽게 제어될 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 한 실시양태에서, 형성된 현탁액은 냉각에 의해 결정화가 발생하는 공간에서 회수되고 다음 처리 단계에서 고체 멜라민 및 냉각 매체로 완전히 또는 부분적으로 분리된다. 회수된 냉각 매체는, 냉각에 대해 목적하는 온도로 다시 회복되고, 필요에 따라 CO2 함량이 목적하는 값으로 다시 된 후 바람직하게는 냉각 용기에서 회수된다. 또한, 냉각 매체는 용해된 멜라민과 함께 여전히 고체 멜라민을 함유할 수 있다. 현탁액으로부터 고체 멜라민 입자를 회수하기 위해 공지된 기술 그 자체가 사용될 수 있다. 이러한 예는 중력-유도된 침전, 하이드로사이클론(hydrocyclone) 내의 분리, 원심 분리 및 여과이고, 모든 경우에서, 필요하다면 건조 단계 및 필요하다면 농축 단계가 수반될 수 있다.
또다른 실시양태에서, 현탁액의 온도는 멜라민 입자가 분리되기 전에 먼저 상승되거나 낮아진다. 입자의 크기는 추가로 별도의 단계에 영향을 받을 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 멜라민을 제조하고 순수한 형태로 그것을 획득하는 연속식 공정을 포함하는 것이 매우 적합하다. 본 방법은 냉각 매체가 존재하는 분리 용기에서 수행될 수 있는데, 상부에서는 멜라민 용융물의 분무가 일어나고 하부에서는 냉각 매체 내의 멜라민 입자의 현탁액이 제거된다. 그러나, 이러한 방법은 또한 몇개의 연속적인 공정 단계가 수행되는 보다 큰 반응기의 구획에서 수행될 수 있다. 본 발명에 따른 방법은 고압 처리에서 멜라민 생성을 위해 공지된 공정으로 혼입될 수 있다. 상기 공정은 예컨대, 문헌[Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol. A 16, fifth ed., P. 177-179, Nitrogen No. 228, July-August 1997, P. 43-51, Nitrogen & Methanol, No. 233, May-June 1998, P. 35-40] 및 국제 특허 제 WO 02/100839 호에 기재되어 있다. 상기 기재된 모든 공정에서, 필요하다면 CO2 또는 과량의 암모니아의 제거를 위한 예비 처리, 또는 상기에서 적합하거나 바람직하다고 기재된 용융물의 또다른 예비 처리 후에 본 발명에 따른 방법에 의해 적합한 성질을 지닌 멜라민 입자로 전환될 수 있는 멜라민 용융물이 형성된다.

Claims (8)

  1. 멜라민 용융물을 멜라민의 결정화 온도 이하로 냉각시켜 2mm 이하의 D90을 지닌 멜라민 입자를 형성하기 위해 멜라민 용융물을 결정화하는 방법으로,
    멜라민의 결정화 온도 이하의 온도 및 50중량% 이상의 분무된 멜라민 용융물이 직접적으로 현탁된 멜라민 입자로 전환되는 냉각 조건을 지닌 액체 냉각 매체의 층이 존재하는 공간에서 분무된 멜라민 용융물의 양과 비교하여 10중량% 이하의 CO2와 함께 멜라민 용융물을 분무하여 냉각 매체 내에 멜라민 입자의 현탁액을 형성하는 것을 포함하는 멜라민 용융물의 결정화 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    냉각 매체가 90중량% 이상의 액체 암모니아로 이루어진 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    냉각 매체의 온도가 냉각제의 증발로 제어되는 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    냉각 매체의 온도 보다 낮은 온도를 지닌 환경과 접촉시켜 냉각 매체의 온도를 제어하는 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    멜라민 용융물이 2상 흐름으로서 가스와 함께 분무되는 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    멜라민 용융물이 냉각 매체로 직접적으로 분무되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따라 수득된, 냉각 매체 중의 결정화된 멜라민의 현탁액으로부터 멜라민을 분리하는 방법.
  8. 4 내지 25MPa의 압력 및 330 내지 430℃의 온도의 반응기 내에서 요소의 반응으로 멜라민을 형성하고, 상기 형성된 반응기 생성물을 기본적으로 액체 멜라민으로 이루어진 흐름 및 기본적으로 CO2, NH3 및 멜라민 증기로 이루어진 흐름으로 분리하고, 냉각 매체를 사용하여 고체 멜라민이 형성되는 결정화 온도 이하로 액체 멜라민을 냉각하여 결정화하고, 고체 멜라민을 분리하는 것을 포함하되, 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 결정화가 일어나는 것을 특징으로 하는 바람직하게는 연속식, 고압 처리로 요소로부터 멜라민을 제조하는 방법.
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