NL8201479A - Werkwijze voor het bereiden van melamine. - Google Patents

Description

λ - i. 6 -Λ STAMICARBON B.V.

Uitvinder: Rudolf van HARDEVELD te GeXeen 1 FN 3374

WERKWIJZE VOOR HET BEREIDEN VAN MELAMINE

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het bereiden van melamine door het omzetten van ureum en/of thermische ontledingsprodukten daarvan, waarbij men het uit een melaminereaktor afkomstige· reaktiemengsel met behulp van water of een waterige 5 oplossing afkoelt en uit de daarbij gevormde oplossing of suspensie vast melamine afscheidt.

Een dergelijke werkwijze is bekend uit het Amerikaanse octrooischrift 3.496.176. Bij de werkwijze volgens dit octrooischrift behandelt men de vloeistof die overblijft na afscheiding van de vaste 10 melamine uit de moederloog eerst in een ammoniakstripper, waarna men de moederloog koelt en door: het toevoeren van kooldioxide, of een ander zuur, ammeline en ammelide neerslaat. Deze ammeline en ammelide worden vervolgens afgefiltreerd, waarna het filtraat weer gebruikt wordt om het melamine bevattende reaktiemengsel af te koelen.

15 Bij de werkwijze volgens dit Amerikaanse octrooischrift is het energieverbruik voor de zuivering van de moederloog hoog.

De werkwijze volgens de uitvinding wordt gekenmerkt, doordat uit een gedeelte van de vloeistof waaruit de vaste melamine is afgescheiden, bijprodukten afgescheiden worden.

20 Verrassenderwijs is gebleken, dat men slechts een klein deel van de moederloog aan een zuiveringsbehandeling behoeft te onderwerpen, om een stabiel systeem te verkrijgen, waarbij geen of bijzonder weinig verontreinigingen in het eindprodukt komen.

Bij voorkeur onderwerpt men 5—50% van de betreffende 25 vloeistof aan de reiniging. Deze reiniging bestaat bij voorkeur daaruit, dat men de te reinigen oplossing met behulp van een zuur op een pH gelegen tussen 7,5 en 9 brengt en vervolgens de neergeslagen verontreinigingen affiltreert. Met voordeel kan men dit aanzuren doen door het inleiden van kooldioxide, aangezien dit produkt reeds in het 30 systeem aanwezig is, zodat niet met voor het systeem vreemde verbindingen gewerkt hoeft te worden.

8201479

**Λ W

2 'δ 1 1

Bij voorkeur voert men zowel de gezuiverde als de niet gezuiverde vloeistof terug voor het koelen van het melamine bevattende reaktiemengsel. Het is niet noodzakelijk deze stromen te kombineren. Het is namelijk ook mogelijk ze op verschillende plaatsen in het 5 systeem terug te voeren.

Volgens een andere voorkeuruitvoeringsvorm maakt men in het vangststysteem waar het melaminebevattende reaktiemengsel afgekoeld wordt, een geconcentreerde suspensie van vaste melaminedeeltjes in een verzadigde oplossing van melamine en verdunt men vervolgens deze 10 suspensie,, eventueel onder verwarming, met de al dan niet gezuiverde vloeistof, waarbij een geconcentreerde melamineoplossing ontstaat.

Deze oplossing kan eventueel na filtratie aan een kristalisatiestap toegevoerd worden. De overloop van de kristallisatie, dat wil zeggen een vloeistof die nagenoeg vrij is van vast melamine kan met voordeel 15 geheel of gedeeltelijk aan de zuivering toegevoerd worden.

De bereiding van melamine kan plaatsvinden op een van de uit de stand van de techniek bekende methoden.

Deze methoden kunnen in twee gebieden ondergebracht worden, namelijk de hoge drukprocessen en de midden- c.q. lagedruk processen. 20 Bij de hoge drukprocessen wordt melamine bereid uit ureum onder toepassing van een druk van meer dan 50 bar. Bij die druk wordt geen gebruik gemaakt van een katalysator. Er ontstaat in die processen een mengsel van gesmolten melamine, ammoniak, en kooldioxide.

Tegelijk met, of na het verlagen van de druk van dit mengsel, 25 kan dit mengsel gekoeld worden met water of een waterige oplossing. In verband met de warmtebalans en de waterbalans van de produktie-eenheid zal men daarbij veelal gebruik maken van een oplossing die in een latere fase van het proces vrijkomt, zoals de moederloog afkomstig uit een kristallisatie van de melamine.

30 Bij de midden en lage druk melamine processen wordt de mela mine bereid door ureum in aanwezigheid van een katalysator om te zetten. Deze processen worden bij drukken tussen 1 en 25 bar, meer in het bijzonder tussen 1 en 10 bar uitgevoerd. Tenminste een deel van de omzetting van ureum in melamine vindt plaats in een gefluidiseerd bed, 35 in aanwezigheid van ammoniak en eventueel kooldioxide.

8201479 v 3

Gebruikelijke katalysatoren zijn silica, alumina, silica-alumina, titaanoxide, zirkoonoxide, boriumfosfaat', aluminiumfosfaat of mengsels van twee of meer van deze verbindingen.

Bij deze processen is het melamine bevattende reaktiemengsel 5 gasvormig. Naast melamine bevat het gasmengsel nog ammoniak, kooldioxide en eventueel geringe hoeveelheden gasvormige verontreinigingen. Tevens kan dit gasmengsel nog geringe hoeveelheden katalysatorstof bevatten.

Het gasmengsel wordt bij de melamineprocessen die een zoge-10 naamde natte vangst toepassen, na het verlaten van de melamine reak-tor, afgekoeld met water of een waterige oplossing. Daarbij ontstaat een oplossing of suspensie van melamine in water. Daaruit kan, eventueel na herkristallisatie, vast melamine afgescheiden worden.

Dergelijke werkwijzen zijn onder meer beschreven in de Ameri-15 kaanse octrooischriften 4.156.080, 3.598.818 en 3.711.479.

Bij de werkwijze volgens de uitvinding onderwerpt men een gedeelte, bij voorkeur 5-50 gew.% van de vloeistof waaruit melamine afgescheiden is, aan een zuivering.

Meer- in het bijzonder onderwerpt men 8—15 gew.% van de 20 betreffende vloeistof aan deze zuivering.

Deze zuivering wordt bij voorkeur uitgevoerd door de vloeistof, die veelal nog een hoeveelheid ammoniak bevat, en daardoor een hoge pH heeft, aan te zuren tot een pH-waarde gelegen tussen 7,5 en 9,0. Daarbij slaat een deel van de opgeloste verontreinigingen 25 neer, die dan afgefiltreerd kunnen worden.

Hierbij heeft men het voordeel, dat de melamine bevattende oplossing of suspensie op een hoge pH waarde gehouden kan worden totdat de vaste melamine afgescheiden wordt.

Bij een hoge pH waarde van de oplossing zijn de belangrijkste 30 verontreinigingen oplosbaar, zodat deze niet in het eindprodukt terecht komen.

De toepassing^van de werkwijze volgens de uitvinding heeft bovendien nog het voordeel, dat slechts een heel klein deel van de moederloog op een lage pH gebracht wordt, zodat een pH-aanpassing van 35 deze stroom na het affiltreren van de verontreinigingen achterwege kan blijven.

8201479 m “ v 4

De uitvinding wordt nu. toegelicht aan de hand van de tekening, waarin schematisch een uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding is weergegeven.

Aan een melamine reaktor 1 wordt via leiding 2 vloeibaar 5 ureum toegevoerd. In deze reaktor 1 bevindt zich-een gefluidiseerd bed van katalysatordeeltjes, bijvoorbeeld siliciumoxide, welk bed in fluidiserende toestand wordt gehouden met behulp van via leiding 3 toegevoerd gasvormig NH3. De temperatuur in reaktor 1 wordt gehandhaafd met behulp van een via leiding 4 toegevoerd heet zout-10 mengsel. In reaktor 1 draagt dit mengsel via zoutspiralen 5 zijn warmte over aan het gefluidiseerde bed. Via leiding 6, tank 7, en leiding 8 komt het afgekoelde zoutmengsel in oven 9, waarin het mengsel weer op temperatuur gebracht wordt.

Via leiding 10 verlaat een melamine, ammoniak en kooldioxide 15 bevattend gasmengsel reaktor 1. Dit mengsel wordt toegevoerd aan het samenstel van vangstkolommen 11 en 12, waaraan via leidingen 13 en 14 waterige oplossingen toegevoerd worden voor het afkoelen van dit gasmengsel.

Via pomp 15, en leiding 16 wordt een suspensie van vaste 20 melamine deeltjes afgevoerd uit de bodem van kolom 12. Deze suspensie wordt toegevoerd aan hydrocycloon 17. Via leiding 13 wordt een verdunde suspensie teruggevoerd naar kolommen 11 en 12, terwijl een meer geconcentreerde suspensie via leiding 18 toegevoerd wordt aan desorp-tiekolom 19.

25 In deze kolom wordt onder toevoer van warmte een deel van de in de suspensie opgeloste ammoniak en kooldioxide gedesorbeerd. Via leiding 20 wordt het daarbij gevormde gasmengsel naar kolom 12 teruggevoerd.

De resulterende suspensie wordt via leiding 21 toegevoerd aan 30 vat 22. Via leiding 23 wordt filterhulpmiddel, en via leiding 24 wordt moederloog aan dit vat toegevoerd. Dit mengsel komt via leiding 25, pomp 26, leiding 27, warmtewisselaar 28 en leiding 29 in oplosvat 30. In dit oplosvat 30 lost de melamine op in de vloeistof. Via leiding 31 komt deze oplossing in filter 32, waar eventueel nog in de vloeistof 35 aanwezige verontreinigingen en katalysatordeeltjes afgefiltreerd worden. De gefiltreerde oplossing wordt via leiding 33 toegevoerd aan 8201479 4 . " * 5 recirculatieleiding 34 van de kristallisator 35. Via leiding 36, pomp 37 en leiding 34 wordt continu een deel van de kristallisatorinhoud gerecirculeerd.

Via leiding 38, pomp 39 en leiding 40 wordt een melami-5 nekristallen bevattende suspensie toegevoerd aan hydrocycloon 41.

Via. leiding 42 wordt' de nagenoeg kristalvrije overloop van de hydrocycloon toegevoerd aan moederloog vat 43, evenals via leiding 44 de overloop van de kristallisator 35*

In de kristallisator 35 wordt leiding 45, koeler 46, leiding 10 48 en een niet aangegeven vacuum eenheid een onderdruk gehandhaafd.

De in koeler 46 gecondenseerde gassen worden via leiding 47 aan een hierna te beschrijven leiding 49 toegevoerd.

Uit hydrocycloon 41 wordt via leiding 50 een geconcentreerde suspensie van melamine kristallen toegevoerd aan centrifuge 51. De 15 vrijwel watervrije kristallen worden vervolgens via leiding 52 in droger 53 gebracht waar de kristallen met behulp an via leiding 54-aangevoerde hete lucht gedroogd worden. In cycloon 55 worden lucht en melamine van elkaar gescheiden. De lucht wordt via leiding 56, zakken-filter 57, leiding 58, blower 59 en leiding 60 afgevoerd. De in 20 zakkenfilter 57 en cycloon 55 afgescheiden melamine wordt via leiding 61 resp. leiding 62 toegevoerd aan leiding 63. Het produkt gaat tenslotte via leiding 63 naar een niet getekende opslag.

De moederloog wordt via leiding 64, pomp 65, en leiding 66 afgevoerd uit vat 43. Via leidingen 49 en 67 wordt de moederloog 25 toegevoerd an warmtewisselaar 68, respectievelijk aan vat 69. Via leiding 70 wordt CO2 aan vat 69 gedoseerd.

De vloeistof aanwezig in vat 69 wordt vervolgens via leiding 71, verhitter 72, leiding 73, oplosvat 74, leiding 75, filter 76 en leiding 77 toegevoerd aan kolommen 11 en 12.

30 Na warmtewisseling in warmtewisselaar 68 wordt de niet behan delde moederloog via leiding 24 toegevoerd aan vat 22.

Deze moederloog wisselt in 68 warmte met een gasmengsel dat afkomstig is uit kolom 12 en via leiding 78 in warmtewisselaar 68 gevoerd wordt.

35 Bij deze warmtewisseling condenseert een deel van het gasmengsel. Het condensaat wordt via leiding 79 en het niet gecondenseerde gas wordt via leiding 80 toegevoerd aan de absorptiekolom 81.

8201479 ** 'c 6

Aan de top van kolom 81 wordt vanuit een niet nader aangegeven externe bron vloeibaar NH3 toegevoerd. Via leiding 82 ontwijkt nagenoeg zuiver gasvormig NH3 uit kolom 81, welke NH3 via compressor 83, leiding 84, verhitter 85 en leiding 3 als fluidisatiegas voor de 5 reaktor 1 gebruikt wordt.

Uit de bodem van kolom 81 wordt via leiding 86, pomp 87 en leiding 88 een verdunde oplossing van ammonium carbamaat afgevoerd.

De uitvinding wordt nu toegelicht aan de hand van een voorbeeld .

ld Aan een installatie zoals beschreven in de figuur werd via leiding 24.320 kg/h vloeibaar ureum teogevoerd. Uit de reaktor werd via leiding 10 een gasmengsel afgevoerd dat in hoofdzaak bestond uit melamine, ammoniak en kooldioxide.

Nadat dit gasmengsel met de in de figuur aangegeven 15 vloeistoffen gekoeld was, werd de daarbij verkregen suspensie van vast melamine in een verzadigde oplossing van melamine in water gedesor-beerd en vervolgens gemengd met recirculerende moederloog.

Nadat de melamine opgelost was, werd de oplossing gefiltreerd en gekristalliseerd. Na droging kon 8.000 kg/h melamine afgevoerd wor-20 den.

De overloop van de kristallisator, stroom 44 en de overloop van de hydrocycloon werden naar moederloogvat 43 gevoerd. Dit was in totaal 359.770 kg/h waarvan 2,0 gew.% melamine en 0,2 gew.% opgeloste bijprodukten. Van deze vloeistof werd 9,6 % via leiding 67 naar vat 69 25 gevoerd. Door het inleiden van ongeveer 82 kg/h CO2 werd de pH

verlaagd van 9,5 tot 8,3. Na verhitting teneinde vaste melamine deeltjes op te lossen kon een deel van de neergeslagen bijprodukten afgefiltreerd worden.

De gefiltreerde moederloog werd vervolgens teruggevoerd naar 30 kolommen 11 en 12.

Bij deze werkwijze blijkt dat door slechts een klein deel van de moederloog aan een zuivering te onderwerpen, voldoende bijprodukten uit het proces verwijderd worden, zodat een goed eindprodukt verkregen werd.

35- De bij deze werkwijze verkregen melamine bevatte minimaal 99,8 % melamine en zo weinig bijprodukten dat an alle specificaties . voor wat betreft kleur en reaktiviteit voldaan was.

8201479

Claims (8)

1. 2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat men 5-50%, bij voorkeur 5—15% van de vloeistof aan de behandeling onderwerpt.
2. 3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat men de te behandelen vloeistof op een pH gelegen tussen 7,5 en 9,0 brengt en vervolgens het gevormde neerslag affiltreert.
3. 4. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat men de vloeistof met behulp van kooldioxide op de gewenste pH brengt.
4. 5. Werkwijze volgens één der conlusies 1-4, met het kenmerk, dat men het niet behandelde deel van de. vloeistof waaruit melamine afgescheiden is, toepast voor het afkoelen van het uit de melaminereaktor afkomstige reaktiemengsel.
5. 6. Werkwijze volgens één der conclusies 1—5, met het kenmerk, dat men de behandelde vloeistof toepast voor het afkoelen van het uit de melaminereaktor afkomstige reaktiemensel.
6. 7. Werkwijze volgens een der conclusies 1-6, met het kenmerk, dat men het uit de melaminereaktor afkomstige reaktiemengsel met behulp van een waterige oplossing omzet in een suspensie van melamine— deeltjes in water, en dat men deze suspensie verdunt met behulp van de behandelde en/of de niet behandelde vloeistof, waarnaar deze suspensie eventueel na verhitting omgezet wordt in een oplossing die nagenoeg geen melamine in vaste vorm bevat. 8201479 ' W T A * 8» Werkwijze volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat men de melami-neoplossing, eventueel na filtratie, kristaliseert, en de resterende oplossing, welke nagenoeg vrij is van vaste melamine-deeltjes gedeeltelijk aan een behandeling ter verwijdering van bijprodukten onderwerpt.
7. 9. Werkwijze in hoofdzaak zoals beschreven in de beschrijving en toegelicht in de voorbeelden.
8. 10. Melamine verkregen onder toepassing van één of meer van de conclusies 1-9. 8201479