NL1023303C2 - Werkwijze voor de bereiding van een ureum- en formaldehydebevattende waterige oplossing. - Google Patents

Description

-1 -

WERKWIJZE VOOR DE BEREIDING VAN EEN UREUM- EN 5 FORMALDEHYDEBEVATTENDE WATERIGE OPLOSSING

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor de bereiding van een ureum· en formaldehydebevattende waterige oplossing (UFW), omvattende een combinatiestap, waarin een formaldehydebevattende stroom (FS) in contact wordt 10 gebracht met een ureumbevattende waterige stroom (UWS).

Een dergelijke werkwijze is bekend, en wordt op industriële schaal toegepast. De UFW wordt in het algemeen toegepast voor de bereiding van uitgeharde thermohardende ureum-formaldehyde bevattende systemen; de UFW is derhalve veelal een tussenproduct.

15 Een nadeel van de bekende werkwijze is dat de UWS zelf eerst in een additionele, voorafgaande stap bereid moet worden door het oplossen van ureum in een waterige stroom.

De uitvinding stelt zich ten doel om genoemd nadeel op te heffen. Genoemd doel wordt bereikt doordat de UWS aangevoerd wordt vanuit een ureum 20 synthesesectie.

Een voordeel van de werkwijze volgens de uitvinding is dat het niet meer nodig is om ureum in een een waterige stroom op te lossen, aangezien een UWS reeds voorhanden is in een ureum synthesesectie. Een verder voordeel van de werkwijze volgens de uitvinding is dat het niet meer nodig is om, zoals gebruikelijk voor 25 het verkrijgen van verhandelbaar ureum, in vervolgstappen op de ureum synthesesectie nagenoeg al het water uit de UWS te verwijderen.

Onder een UFW wordt verstaan een waterige oplossing welke ureum en formaldehyde in vrije en/of opgeloste en/of gereageerde vorm bevat. Een voorbeelden van dergelijke waterige oplossingen is een zogeheten UFC, een ureum* 30 formaldehyde condensaat; hierin is ten opzichte van de hoeveelheid ureum een molaire overmaat formaldehyde aanwezig, waardoor de UFC gedurende langere tijd stabiel blijft, zodat ze getransporteerd kan worden. De UFW kan ook een UF hars zijn; hierin is ten opzichte van een UFC een hoger ureum gehalte aanwezig, zodat de molaire verhouding tussen formaldehyde en ureum veelal overeenkomt met die van de 35 eindtoepassing. Wel is in het algemeen een UF hars gedurende kortere tijd stabiel dan een UFC. De UFW kan ook een UF lijm zijn, bedoeld voor vrijwel direct gebruik.

1023303# -2-

De UFW kan ook andere verbindingen bevatten. Voorbeelden van dergelijke verbindingen zijn methanol, C02l NH3, stabilisatoren, of co-reagents zoals triazineverbindingen als melamine.

Aangezien de oplosbaarheden van ureum en formaldehyde in water 5 zeer goed zijn, en aangezien de onderlinge molaire verhouding tussen formaldehyde en ureum in de UFW sterk kunnen variëren in het licht van de toepassing, kunnen de onderlinge verhoudingen tussen water, formaldehyde en ureum in de UFW zich tussen zeer brede grenzen bevinden.

De hoeveelheid water in de UFW kan, zoals aangegeven, tussen 10 brede grenzen variëren; bij voorkeur bevat de UFW tussen 5 gew.% en 75 gew.%, met meer voorkeur tussen 10 gew.% en 50 gew.%, met nog meer voorkeur tussen 15 gew.% en 30 gew.% water. Ook de hoeveelheid ureum (in vrije, opgeloste of gereageerde vorm) in de UFW kan tussen brede grenzen variëren, bij voorkeur tussen 5 gew.% en 75 gew.%, met meer voorkeur tussen 10 gew.% en 50 gew.% en met nog 15 meer voorkeur tussen 15 gew.% en 30 gew.% ureum. Ook de hoeveelheid formaldehyde (in vrije, opgeloste of gereageerde vorm) kan tussen brede grenzen variëren, bij voorkeur tussen 10 gew.% en 80 gew.%, met meer voorkeur tussen 25 gew.% en 60 gew.% en met nog meer voorkeur tussen 15 gew.% en 40 gew.% formaldehyde.

20 De FS bevat formaldehyde. Met formaldehyde wordt in het kader van de uitvinding de verbinding zelf bedoeld, of verbindingen waar formaldehyde uit vrij kan komen zoals paraformaldehyde. Paraformaldedhyde is een oligomere vorm van formaldehyde. Paraformaldhyde kan een vaste stof zijn, maar is bij voorkeur een waterige oplossing. De polymerisatiegraad van paraformaldehyde in waterig milieu is 25 een evenwichtsreactie, welke Instelbaar is door het kiezen van concentratie en temperatuur. Dit is voor de vakman bekend. De polymerisatiegraad in paraformaldehyde is bij voorkeur niet meer dan 11.

De FS kan gasvormig zijn, maar ook vloeibaar. De FS kan in hoofdzaak uit formaldehyde bestaan, zoals bijvoorbeeld in het geval van een 30 gasvormige stroom nagenoeg zuivere formaldehyde afkomstig uit een formaldehyde synthese sectie, maar dat hoeft niet, zoals in het voorbeeld van een waterige oplossing van formaldehyde, meestal formaline genoemd. In de praktijk bevat formaline vaak tussen 20 gew.% en 60 gew.% formaldehyde en tussen 0 gew.% en 15 gew.% methanol. De FS kan ook andere verbindingen bevatten, zoals methanol, ureum of 35 triazineverbindingen als melamine.

10Ρ33Ω3· -3- ln een voorkeursuitvoering van de uitvindng is de FS gasvormig en afkomstig uit een formaldehyde synthesesectie, waar volgens op zicht bekende wijze formaldehyde wordt bereid hetgeen veelal gedaan wordt met methanol als grondstof in een gekatalyseerde reactie. Dit heeft het voordeel dat de FS direct vanuit de 5 formaldehyde synthesesectie aan de combinatiestap volgens de uitvinding kan worden toegevoerd.

De UWS bevat ureum en water. Het ureumgehalte in de stroom kan tussen brede grenzen variëren en ligt veelal tussen 5 en 95 gew.%. De hoeveelheid water in de UWS ligt veelal tussen 95 gew.% en 5 gew.%. Er kunnen ook andere 10 verbindingen aanwezig zijn in de UWS, zoals NH3, C02, ammoniumcarbamaat, of triazineverbindingen als melamine. In het licht van de in het algemeen ongewenste interactie tussen NH3 en formaldehyde, en in het licht van de in het algemeen ongewenste verzurende werking van C02, heeft het de voorkeur om de gewichtshoeveelheden NH3 en C02 in de UWS zodanig te beperken dat de 15 gewichtshoeveelheden NH3 en C02 in de UFW minder zijn dan 20%, bij voorkeur minder dan 10%, met meer voorkeur minder dan 5%, en met de meeste voorkeur minder dan 1%.

De UWS wordt aangevoerd vanuit een ureum synthesesectie. Met een ureum synthesesectie wordt een sectie bedoeld waarin de reactie plaatsvindt van 20 NH3en C02, of verbindingen van deze zoals ammoniumcarbamaat, tot ureum. Bij deze evenwichtsreactie komt water vrij. Synthesesecties zijn op zicht bekend. Uit de synthesesectie komt een syntheseoplossing, dit is een waterige oplossing welke naast ureum ook andere verbindingen zoals niet-gereageerde uitgangsstoffen bevat. Indien het zoals tot nu toe gebruikelijk de bedoeling is om ureum in nagenoeg zuivere vorm te 25 verkrijgen ondergaat de syntheseoplossing in één of meer opwerksecties een aantal vervolgbewerkingen. Voorbeelden van dergelijke op zich bekende vervolgbewerkingen zijn decompositiestappen zoals strippen, al dan niet in combinatie met drukaflaten en met als doel het verwijderen van ongewenste uitgangs- en bijproducten, en concentratiestappen, met als doel het reduceren van het watergehalte. In het kader 30 van deze uitvinding kan de syntheseoplossing als UWS dienen, vanaf het moment van verlaten van de synthesesectie en voor, tijdens, of na genoemde vervolgbewerkingen, zolang het watergehalte hoger is dan 5 gew.%, bij voorkeur hoger dan 10 gew.%, met meer voorkeur hoger dan 15 gew.%, met de meeste voorkeur hoger dan 20 gew.% of zelfs 25 gew.% of 30 gew.%. Er zijn derhalve meerdere mogelijkheden om een UWS af 35 te voeren vanuit de ureum synthesesectie: hetzij direct, zonder verdere bewerkingen, 1023303· -4- hetzij nadat één of meer van de eerder genoemde vervolgbewerkingen heeft plaatsgevonden.

Het is mogelijk dat de gehele hoeveelheid ureum welke uit de ureum synthesesectie komt, in de vorm van de UWS toe te voeren aan de combinatiestap 5 volgens de uitvinding. Het is ook mogelijk om een gedeelte van de hoeveelheid ureum welke uit de ureum synthesesectie komt in de vorm van de UWS toe te voeren aan de combinatiestap volgends de uitvinding. Bij voorkeur is de UWS meer dan 5 gew.% van de totale stroom welke uit de ureum synthesesectie komt; met meer voorkeur meer dan 10 gew.% of 15 gew.%, met nog meer voorkeur meer dan 20 gew.%. Bij voorkeur is de 10 UWS minder dan 95 gew.% van de totale stroom welke uit de ureum synthesesectie komt; met meer voorkeur minder dan 75 gew.% of 50 gew.%, met nog meer voorkeur minder dan 30 gew.%.

Doordat ten minste een gedeelte van de syntheseoplossing niet alle vervolgbewerkingen ondergaat welke tot nagenoeg zuivere ureum leidt, biedt de 15 werkwijze volgens de uitvinding een mogelijkheid om een ureumfabriek te debottlenecken zonder dat alle onderdelen in capaciteit verhoogd dienen te worden.

De uitvinding heeft dan ook tevens betrekking op een werkwijze voor het debottlenecken van een ureumfabriek, waarbij de ureumfabriek een synthesesectie en één of meer opwerksecties omvat, waarbij de capaciteit van de ureum synthesesectie 20 in verhouding meer wordt verhoogd dan die van ten minste één van de opwerksecties. Met capaciteit van een sectie wordt hier bedoeld de maximaal mogelijke doorzet (gemeten in volume of massa) in die sectie.

De werkwijze van de uitvinding kan daarmee worden uitgevoerd in een fabriek voor de bereiding van een UFW, bevattende: 25 een ureum synthesesectie, waarin een UWS wordt gevormd; optioneel een opwerksectie, waarin verbindingen anders dan ureum geheel of gedeeltelijk uit de UWS verwijderd kunnen worden; een combinatiesectie, waarin de UWS met een aan te voeren FS in contact kan worden gebracht zodat de UFW wordt gevormd, 30 waarbij de fabriek transportmiddelen bevat waarmee ten minste een deel van de UWS uit de ureum synthesesectie en/of uit de opwerksectie aan de combinatiesectie toegevoerd kan worden.

In de combinatiestap worden de FS en de UWS met elkaar in contact gebracht, zodat de UFW wordt gevormd. Hierbij treedt in meerdere of mindere mate 35 een reactie, veelal een additiereactie, tussen formaldehyde en ureum op. De -5- genoemde reactie verloopt in het algemeen spontaan. Er zijn daarom vele methodes en condities geschikt voor de implementatie van de combinatiestap. Er is in het algemeen geen speciale katalysator nodig. De combinatiestap kan zowel batchgewijs alsook continu worden uitgevoerd. De combinatiestap kan bij atmosferische druk, maar 5 eventueel ook bij verhoogde of verlaagde druk worden uitgevoerd. Veelal zal uit economische ovenwegingen een atmosferische druk gekozen worden. De temperatuur tijdens de combinatiestap kan tussen brede grenzen variëren, en ligt veelal tussen 50°C en 150°C; bij voorkeur ligt de temperatuur tussen 60°C en 100°C, met meer voorkeur tussen 65°C en 80°C.

10 Indien de FS gasvormig is kan de combinatiestap bijvoorbeeld uitgevoerd worden door het leiden van de FS door de UWS, in bijvoorbeeld een vat of een absorptiekolom. Een dergelijke absorptiekolom wordt gebruikt in bekende processen voor de bereiding van formaldehyde, teneinde formaline te bereiden uit een stroom gasvormige formaldehyde met behulp van water. Het is in een uitvoeringsvorm 15 van de uitvinding mogelijk om de combinatiestap uit te voeren in een proces voor de bereiding van formaldehyde welke een absorptiekolom omvat, door de UWS uit de ureum synthese sectie aan de absorptiekolom toe te voeren in plaats van water.

Indien de totale hoeveelheid water in de UWS en de FS niet voldoende is voor de gewenste toepassing, is het voordelig om aan de combinatiestap 20 een waterige stroom toe te voeren; ook is het mogelijk om aan de reeds gevormde UFW nog water toe te voeren.

Zoals eerder aangegeven kan de onderlinge verhouding tussen formaldehyde en ureum, waarbij beide in vrij en/of opgeloste en/of gereageerde vorm worden beschouwd, in de UFW binnen brede grenzen variëren. Bij voorkeur ligt de 25 molaire verhouding tussen formaldehyde en ureum in de UFW op ten minste 0,5:1, met meer voorkeur op ten minste 1:1, met nog meer voorkeur op ten minste 2:1, met de meeste voorkeur op 3:1 of zelfs op ten minste 4:1. De molaire verhouding tussen formaldehyde en ureum in de UFW ligt bij voorkeur op ten hoogste 30:1, met meer voorkeur op ten hoogste 15:1, met nog meer voorkeur op ten hoogste 10:1, met de 30 meeste voorkeur op te hoogste 8:1 of zelfs ten hoogste op 6:1.

De zo gevormde UFW kan op velerlei manieren toegepast worden. Voorbeelden hiervan zijn als of in UFC, als of in UF hars, of als of in UF of MUF (melamine-ureum-formaldehyde) lijm. Bij deze toepassingen kan het nodig zijn, indien er een molaire overmaat formaldehyde aanwezig is in de UFW zoals in het geval dat 35 de UFW een UFC is, om ureum toe te voeren aan de UFW. Hierdoor daalt de 1083303· -6- formaldehyde:ureum verhouding, zodat op deze wijze bijvoorbeeld van een UFC een UF hars of UF lijm gemaakt kan worden. Deze stappen zijn voor de vakman bekend.

1023303·

Claims (13)

1. Werkwijze voor de bereiding van een ureum- en formaldehydebevattende waterige oplossing (UFW), omvattende een combinatiestap, waarin een 5 formaldehydebevattende stroom (FS) in contact wordt gebracht met een ureumbevattende waterige stroom (UWS), met het kenmerk dat de UWS aangevoerd wordt vanuit een ureum synthesesectie.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarin de FS wordt aangevoerd vanuit een formaldehyde synthesesectie.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, waarin de FS gasvormig is en in hoofdzaak bestaat uit formaldehyde.

4. Werkwijze volgens conclusie 1, waarin de UWS tussen 5 gew.% en 95 gew.% water bevat.

5. Werkwijze volgens conclusie 1, waarin de UWS ten hoogste 20 gew.% NH3 en 15 ten hoogste 20 gew.% C02 bevat.

6. Werkwijze volgens conclusie 1, waarin de UWS tussen de synthesesectie en de combinatiestap één of meer decompositiestappen ondergaat, waarin de hoeveelheden ammoniumcarbamaat en/of NH3 en/of C02 in de UWS gereduceerd worden.

7. Werkwijze volgens conclusie 1, waarin de UWS tussen de synthesesectie en de combinatiestap één of meer concentratiestappen ondergaat, waarin de hoeveelheid H20 in de stroom wordt gereduceerd tot niet minder dan 5 gew.%.

8. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de UWS tussen 5 gew.% en 95 gew.% is van de totale stroom die uit de ureum synthesesectie vrijkomt.

9. Werkwijze volgens conclusie 1, waarin de molaire verhouding in de oplossing tussen formaldehyde en ureum ligt tussen 0,5:1 en 30:1.

10. Werkwijze voor het debottlenecken van een ureumfabriek, waarbij de ureumfabriek een synthesesectie, waaruit een syntheseoplossing vrijkomt, en één of meer opwerksecties omvat, met het kenmerk dat de capaciteit van de 30 ureum synthesesectie in verhouding meer wordt verhoogd dan de capaciteit van ten minste één van de opwerksecties, en waarbij een deel van de syntheseoplossing als UWS wordt toegevoerd aan de werkwijze volgens conclusie 1.

11. Fabriek voor de bereiding van een ureum- en formaldehydebevattende waterige 35 oplossing (UFW), bevattende: 1fl93QrVetik I een ureum synthesesectie, waarin een ureumbevattende waterige stroom I (UWS) wordt gevormd; I optioneel een opwerksectie, waarin verbindingen anders dan ureum geheel I of gedeeltelijk uit de UWS verwijderd kunnen worden; 5 een combinatiesectie, waarin de UWS met een aan te voeren I formaldehydebevattende stroom (FS) in contact kan worden gebracht zodat I de UFW wordt gevormd, I waarbij de fabriek transportmiddelen bevat waarmee ten minste een deel van I de UWS uit de ureum synthesesectie en/of uit de opwerksectie aan de I 10 combinatiesectie toegevoerd kan worden.

12. Werkwijze volgens conclusie 1, waarin de combinatiestap uitgevoerd wordt in I een proces voor de bereiding van formaldehyde, waarbij in het proces een FS I wordt bereid en waarbij het proces een absorptiekolom omvat, met het kenmerk I dat de UWS uit de ureum synthese sectie en de FS aan de absorptiekolom I 15 toegevoerd worden.

13. Werkwijze volgens conclusie 1, waarin water aan de combinatiestap of aan de UFW wordt toegevoerd. I 1023303#