NL1003709C2

NL1003709C2 - Werkwijze voor het bereiden van melamine.

Info

Publication number: NL1003709C2
Application number: NL1003709A
Authority: NL
Inventors: Julius Gerardus Theodoru Wijck
Original assignee: Dsm Nv
Priority date: 1996-07-30
Filing date: 1996-07-30
Publication date: 1998-02-05
Also published as: AU719337B2; WO1998004533A1; KR20000029661A; US6258950B1; NO314937B1; TW427983B; CN1230952A; CN1117087C; ATE206411T1; AU3466097A; DE69707142D1; EP0929531B1; ID17954A; PL189590B1; JP2000515880A; NO990337L; JP4231108B2; NO990337D0; ES2162313T3; PL331481A1

Description

- 1 -

WERKWIJZE VOOR HET BEREIDEN VAN MELAMINE

5 De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor de bereiding van melamine uit ureum via een hogedruk proces waarbij vast melamine wordt verkregen door de uit de reactor komende melaminesmelt over te brengen naar een vat waar de melaminesmelt 10 wordt gekoeld met ammoniak.

Een dergelijke werkwijze is beschreven in onder andere NL-A-8403843. Hierin wordt een hogedruk proces beschreven voor het bereiden van melamine uit ureum. NL-A-8403843 beschrijft met name het pyrolyseren 15 van ureum in een reactor bij een druk van 10,3 tot 17,8 MPa en een temperatuur van 354 tot 427°C voor het voortbrengen van een reactorprodukt. Dit verkregen reactorprodukt bevat vloeibaar melamine, C02 en NH3 en wordt onder druk overgebracht als een gemengde stroom 20 naar een scheider. In deze scheider, die op nagenoeg dezelfde druk en temperatuur wordt gehouden als de genoemde reactor, wordt het genoemde reactorprodukt gescheiden in een gasvormige stroom en een vloeistofstroom. De gasvormige stroom bevat C02 en NH3 25 afgassen en tevens melaminedamp. De vloeistofstroom bestaat in hoofdzaak uit vloeibaar melamine. Het gasvormige produkt wordt overgebracht naar een wassereenheid terwijl het vloeibare melamine wordt overgebracht naar een produktkoeler. In de 30 wassereenheid worden de genoemde C02 en NH3 afgassen welke melaminedamp bevatten, bij nagenoeg dezelfde druk als de druk van de reactor, gewassen met gesmolten ureum teneinde het ureum voor te verhitten en de genoemde afgassen te koelen en het aanwezige melamine 35 uit de afgassen te verwijderen. Vervolgens wordt het voorverhitte gesmolten ureum, dat het genoemde melamine bevat, aan de reactor toegevoerd. In de produktkoeler wordt het vloeibare melamine in druk verlaagd en gekoeld met een vloeibaar koelmedium voor het 1003709.

- 2 - voortbrengen van een vast melamineprodukt zonder wassen of verdere zuivering. Bij voorkeur wordt in NL-A-8403843 als vloeibaar koelmedium vloeibare ammoniak gebruikt.

5 Het nadeel van deze werkwijze is dat melamine verkregen wordt met een zuiverheid van slechts 98,0 % zoals blijkt uit het voorbeeld op pagina 16 van NL-A-8403843. Naast melamine zijn tevens 0,81 % ureum, 0,03 % C02, 0,05 % aan melamine verwante verbindingen en 10 0,07 % organische vaste stoffen (melem en melam en andere) aanwezig. Een dergelijk produkt is van onvoldoende zuiverheid om universeel toegepast te worden.

Het doel van de onderhavige uitvinding is het 15 verkrijgen van een verbeterde werkwijze voor de bereiding van melamine uit ureum, waarbij melamine met een hoge graad van zuiverheid als een droog poeder direct uit het reactorprodukt wordt verkregen. Heer in het bijzonder is het doel van de onderhavige uitvinding 20 het verkrijgen van een verbeterd hogedruk proces voor de bereiding van melamine uit ureum waarbij melamine met een hoge graad van zuiverheid als een droog poeder direct uit de vloeibare melaminesmelt via afkoeling wordt verkregen.

25 Aanvrager heeft nu gevonden dat de zuiverheid van de melamine aanmerkelijk kan worden verhoogd door de uit de melaminereactor komende melaminesmelt over te brengen naar een eerste vat waarin de melaminesmelt wordt gekoeld tot een temperatuur vlak boven het 30 smeltpunt van melamine, bij voorkeur tussen 1 en 30°C en in het bijzonder tussen 1 en 10°C boven het smeltpunt van de melamine waarna deze vloeibare melamine wordt overgebracht naar een tweede vat, waarin de vloeibare melamine door verdere koeling wordt 35 omgezet in vast melamine.

De druk waarbij het koelen tot vlak boven het smeltpunt van melamine wordt uitgevoerd ligt bij 1003709.

- 3 - voorkeur boven 5 MPa.

In een eerste voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding wordt het koelen in het eerste vat uitgevoerd bij een druk nagenoeg gelijk aan 5 de druk in de melaminereactor waarna de vloeibare melamine wordt overgebracht naar een tweede vat waarin de vloeibare melamine door verdere koeling met behulp van ammoniak en bij voorkeur vloeibare ammoniak, wordt omgezet in een mengsel bestaande uit vast melamine en 10 ammoniak waarna dit mengsel desgewenst wordt geexpandeerd en vaste melamine wordt vrijgemaakt.

In een tweede voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding wordt het koelen in het eerste vat uitgevoerd door de druk in het vat, door 15 geleidelijk inbrengen van ammoniak, boven 50 MPa te brengen waarna het mengsel van vloeibare melamine met daarin opgeloste ammoniak wordt overgebracht naar een tweede vat waar door expansie vast melamine wordt vrijgemaakt.

20 Het voordeel van de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding is dat poedervormig melamine wordt verkregen met een zuiverheid tussen 99.5 en 99.95 gew.% hetgeen voldoende is voor het gebruiken van de op deze wijze verkregen melamine in nagenoeg alle melamine 25 toepassingen.

Bij de bereiding van melamine wordt bij voorkeur uitgegaan van ureum als grondstof in de vorm van een smelt. NH3 en C02 zijn bijprodukten tijdens de melaminebereiding welke volgens de volgende 30 reactievergelijking verloopt: 6 CO(NH2)2 -+ C3N6H6 + 6 NH3 + 3 C02

De bereiding kan worden uitgevoerd bij hoge 35 druk, bij voorkeur tussen 5 en 25 MPa, zonder aanwezigheid van een katalysator. De temperatuur van de reactie varieert tussen 325 en 450°C en ligt bij 1 00 3 7 0 9 .

- 4 - voorkeur tussen 350 en 425°C. De bijprodukten NH3 en C02 worden gewoonlijk teruggevoerd naar een aangrenzende ureum£abriek.

Het eerdergenoemde doel van de uitvinding 5 wordt verkregen in een inrichting geschikt voor de bereiding van melamine uit ureum. Een voor de onderhavige uitvinding geschikte inrichting kan bestaan uit een wassereenheid, een reactor in combinatie met een gas/vloeistofscheider of met een separate 10 gas/vloeistofscheider, eventueel een nareactor of een agingvat, een eerste koelvat en een tweede koel- en/of expansievat.

Bij een uitvoeringsvorm van de werkwijze wordt in een inrichting bestaande uit een 15 wassereenheid, een melaminereactor al dan niet in combinatie met een gas/vloeistofscheider of een separate gas/vloeistofscheider, een koelvat en een expansievat uit ureum melamine bereid. Hierbij wordt ureumsmelt vanuit een ureumfabriek gevoed aan een 20 wassereenheid bij een druk van 5 tot 25 MPa, bij

voorkeur 8 tot 20 MPa, en bij een temperatuur boven het smeltpunt van ureum. Deze wassereenheid kan voorzien zijn van een mantel teneinde te zorgen voor extra koeling in de wasser. Ook kan de wassereenheid voorzien 25 zijn van interne koellichamen. In de wassereenheid komt het vloeibare ureum in contact met de reactiegassen uit de melaminereactor of uit een achter de reactor geplaatste separate gas/vloeistofscheider. In geval van een separate gas/vloeistofscheider zijn de druk en 30 temperatuur nagenoeg gelijk aan de temperatuur en druk in de melaminereactor. De reactiegassen bestaan in hoofdzaak uit C02 en NH3 en bevatten tevens een hoeveelheid melaminedamp. Het gesmolten ureum wast de melaminedamp uit het afvalgas en voert deze melamine 35 mee terug naar de reactor. In het wasproces worden de afvalgassen gekoeld van de temperatuur van de reactor, dat wil zeggen van 350 tot 425°C, tot 170 tot 240°C

1 00 37 0 5.

- 5 - waarbij de ureum wordt verhit tot 170 tot 240°C. De afvalgassen worden verwijderd uit de top van de wassereenheid en bijvoorbeeld teruggevoerd naar een ureumfabriek om daar als grondstof voor de 5 ureumproduktie te worden gebruikt.

Het voorverhitte ureum wordt tezamen met de uitgewassen melamine onttrokken aan de wassereenheid en via bijvoorbeeld een hogedruk pomp toegevoerd aan de reactor welke een druk heeft van 5 tot 25 MPa en bij 10 voorkeur van 8 tot 20 MPa. Ook kan men bij het overbrengen van de ureumsmelt naar de melaminereactor gebruik maken van de zwaartekracht door de wassereenheid boven de reactor te plaatsen.

In de reactor wordt het gesmolten ureum 15 verhit tot een temperatuur van 325 tot 450°C, bij voorkeur van ongeveer 350 tot 425°C bij een druk zoals boven weergegeven, onder welke omstandigheden het ureum wordt omgezet in melamine, C02 en NH3.

Aan de reactor kan een hoeveelheid ammoniak 20 gedoseerd worden bijvoorbeeld in de vorm van een vloeistof of hete damp. De toegevoerde ammoniak kan bijvoorbeeld dienen om te voorkomen dat condensatieprodukten van melamine zoals melam, melem en melon ontstaan of om de menging in de reactor te 25 bevorderen. De hoeveelheid toegevoerde ammoniak aan de reactor bedraagt 0 tot 10 mol per mol ureum, bij voorkeur wordt 0 tot 5 mol ammoniak toegepast en in het bijzonder 0 tot 2 mol ammoniak per mol ureum. Het bij de reactie ontstane C02 en NH3 alsmede de extra 30 toegevoerde ammoniak verzamelen zich in het scheidingsgedeelte bij voorbeeld in de top van de reactor, maar ook een aparte achter de reactor geplaatste gas/vloeistofscheider is mogelijk, en worden in gasvormige toestand afgescheiden van de vloeibare 35 melamine. Het ontstane gasmengsel wordt geleid naar de wassereenheid voor het verwijderen van melaminedamp en voor het voorverwarmen van de ureumsmelt.

1 00 3 7 0 9.

- 6 -

De vloeibare melamine wordt onttrokken aan de reactor en overgebracht naar een eerste vat waarin de vloeibare melaminesmelt in een ammoniak omgeving gekoeld wordt tot een temperatuur vlak boven het 5 smeltpunt van melamine, bij voorkeur tussen 1 en 30°C en in het bijzonder tussen 1 en 10°C boven het smeltpunt van de melamine. De verblijftijd van de vloeibare melamine in het koelvat bedraagt tussen 2 minuten en 10 uren en bij voorkeur tussen 10 minuten en 10 5 uren. De druk in het koelvat is bij voorkeur > 5 MPa en ligt in een eerste voorkeursuitvoeringsvorm in het bijzonder tussen 8 en 25 MPa en wordt bij voorkeur gehandhaafd door het inbrengen van ammoniak. Bij een andere voorkeursuitvoeringsvorm wordt de vloeibare 15 melamine op een druk gebracht van >50 MPa door het geleidelijk inbrengen van ammoniak. Vervolgens wordt de vloeibare melamine overgebracht naar een tweede vat waar, door middel van koelen, vast melamine wordt vrijgemaakt. Het koelen kan geschieden door inbrengen 20 van bijvoorbeeld koude ammoniak of door expansie of door beide. Bij voorkeur wordt in de eerste voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding in het tweede vat de vloeibare melamine gekoeld met vloeibare ammoniak waarna via expansie vast melamine in 25 poedervorm wordt verkregen. Bij voorkeur wordt in de tweede voorkeursuitvoeringsvorm het mengsel bestaande uit vloeibare melamine met daarin opgelost ammoniak overgebracht naar het tweede vat waarin via expansie vast melamine wordt vrijgemaakt.

30 In het expansievat zijn de temperatuur en druk, voordat de samenstelling wordt geëxpandeerd, bij voorkeur ongeveer gelijk aan de druk en temperatuur in het koelvat. De ammoniak wordt gerecirculeerd en opnieuw in het proces gebracht.

35 De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van de volgende voorbeelden.

100370».

- 7 -

Voorbeeld 1

Melamine werd bereid uit ureum bij een temperatuur van 400°C en eên druk van 15 MPa. Na het afscheiden van de gasfase werd de vloeibare melamine 5 overgebracht naar een koelvat, waarbij de druk in het koelvat gelijk werd gehouden aan de synthesedruk van 15 MPa. De temperatuur in het koelvat werd teruggebracht naar 360°C onder handhaving van de druk. De verblijftijd van de vloeibare melamine in het koelvat 10 bedroeg 1,5 uur. Vervolgens werd de melaminesmelt bij 3 MPa ammoniak-druk snel geguenched. Het melamine produkt had een zuiverheid van 99,5 gew.%.

Voorbeeld 2 15 Vanuit een melaminereactor met een temperatuur van 400°C en een druk van 15 MPa, werd een melaminesmelt, na gas/vloeistofscheiding, overgebracht naar een koelvat en op een druk gebracht van 80 MPa met behulp van hogedruk ammoniak. In het koelvat werd het 20 melamine-ammoniak mengsel gekoeld tot 270°C. De verblijftijd van de melaminesmelt in het koelvat bedroeg 30 minuten. Vervolgens werd uit het melamine-ammoniak mengsel via expansie poedervormig melamine verkregen. De verkregen melamine had een zuiverheid van 25 99,8 gew.%.

1003709.

Claims

1. De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor de bereiding van melamine uit ureum via een 5 hogedruk proces waarbij vast melamine wordt verkregen door de uit de reactor komende melaminesmelt over te brengen naar een vat waar de melaminesmelt wordt gekoeld met ammoniak, met het kenmerk, dat de uit de melaminereactor komende 10 smelt wordt overgebracht naar een eerste vat waarin de melaminesmelt wordt gekoeld tot een temperatuur vlak boven het smeltpunt van melamine waarna deze vloeibare melamine wordt overgebracht naar een tweede vat waarin de vloeibare melamine 15 door verdere koeling wordt omgezet in vast melamine.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de melaminesmelt wordt gekoeld tot 1-30°C boven het smeltpunt van de melamine.

3. Werkwijze volgens conclusies 1-2, met het kenmerk, dat de melaminesmelt gekoeld wordt tot 1-10°C boven het smeltpunt van de melamine.

4. Werkwijze volgens conclusies 1-3, met het kenmerk, dat het koelen in het eerste vat wordt uitgevoerd 25 bij een druk nagenoeg gelijk aan de druk in de melaminereactor waarna de vloeibare melamine wordt overgebracht naar een tweede vat waarin de vloeibare melamine door verdere koeling met behulp van ammoniak, wordt omgezet in een mengsel 30 bestaande uit vast melamine en ammoniak waarna dit mensel desgewenst wordt geexpandeerd en vaste melamine wordt vrijgemaakt.

5. Werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de verdere koeling met behulp van vloeibare 35 ammoniak wordt uitgevoerd.

6. Werkwijze volgens conclusies 1-3, met het kenmerk, dat het koelen in het eerste vat wordt uitgevoerd 10 0 61 u s. - 9 - door de druk in het vat, door geleidelijk inbrengen van ammoniak, boven 50 MPa te brengen waarna het mengsel van vloeibare melamine met daarin opgeloste ammoniak wordt overgebracht naar 5 een tweede vat waar door expansie vast melamine wordt vrijgemaakt.

7. Werkwijze zoals in hoofdzaak beschreven in de beschrijving en de voorbeelden. 1003709. SAMENW -RkINGSVERDRAG (PCT) RAPPORT BETREFFENDE NIEUWHE1DS0NDER20EK VAN INTERNATIONAAL TYPE IIOENT1FIKATIE VAN OE nationale aanvrage Kenmerk van oe aanvrager ot vin d· gemacnogoo 8721NL_ Neaenanase aanvrage nr tnoienngsoaajm 1003709 30. juli 1996 ingeroepen voorrangsoaum aanvrager (Naam) DSM N.V. Daum van nat verzaak voer een onoerzoek van mtemaionaai type Daar oe tnsanea voor miemaaanaai Onoerzaek (ISA) aan nat verzaak vaar een anaerzoek van ramaoonaal type bogokare nr. SN 27956 NL L CLASSIFICATIE VAN HET ONDERWERP (bij do pa rang van verzend lenoe darafteazaz. alle dazsificaoezymbolon opgaven) /eigens oe inemaeonaie «ralicaoe (IPC) Int.Cl.6; C 07 D 251/60, C 07 D 251/62 I. ONDERZOCHTE GEBIEDEN VAN DE TECHNIEK Onoerzochte minimum pocumentaite Classificatiesysteem Classrticatiesymoolen Int.Cl.6; C 07 D rwerzoente anaero ooaimenaae aan aa minimum decumonaoe voor zover oergekjke oocumanan m ea onoerzoente ge boa en zin genomen * ^ III· '· GEEN ONDERZOEK MOGELUK VOOR BEPAALDE CONCLUSIES (opmerKingen op aanvullingsDlad) IV.!_1 GEBREK AAN EENHEID VAN UITVINDING (opmerKingen oo aanvullinosoiaO) j I ^ -orm PC . >‘lSA/23'lèt C£ *9&*