NL8205074A - Werkwijze en inrichting voor het bereiden van melamine. - Google Patents

Description

.- Stamicarbon B.V.

Uitvinders: Hubert J. Dols te Geleen

Joseph F.M. Leerschool te Beek (L) 1 PN 3431

WERKWIJZE EN INRICHTING VOOR HET BEREIDEN VAN MELAMINE

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en inrichting voor het bereiden van melamine door het ontzetten van ureum en/of thermische ontledingsprodukten daarvan en een temperatuur gelegen tussen 300 en 450 *C.

5 Een dergelijke werkwijze is bekend uit het Amerikaanse octrooischrift 4.156*080. Uit dit octroolschrlft blijkt, dat een melamine-synthese-reaktor of onderdelen daarvan, vervaardigd kunnen worden uit een staallegerlng met ca. 18 gew.X chroom en ca. 9 gew.X nikkel.

Hoewel dit materiaal op zichzelf redelijk goed voldoet als 10 konstruktiematerlaal voor een melamine-synthese-reaktor of onderdelen daarvan, is de vervaardiging van dergelijke legeringen niet zo eenvoudig, zodat de kostprijs vrij hoog is. Er bestaat daarom behoefte aan een ander constructiemateriaal voor een melamlnereaktor of onderdelen daarvan, dat een gelijke of betere bestendigheid heeft bij gelij-15 ke of lagere kostprijs.

Uit het DDR-octrooi nr. 114.281 is het bekend om niobium en silicium bevattende chroom-nikkel stalen toe te passen onder nitri-derende kondities. Er wordt in dit octrooischrift geen lndikatie gegeven ten aanzien van het gedrag van dit materiaal onder carbo-nitrlderende 20 condities. Bovendien hebben deze slliciumhoudende materialen het nadeel dat onder carbo-nitrlderende kondities na verloop van tijd de materiaalsterkte (taaiheid) aanzienlijk vermindert. Deze materialen zijn dan ook niet erg geschikt voor toepassing in een melamlnereaktor.

Het doel van de uitvinding is een werkwijze voor het bereiden 25 van melamine te verschaffen, waarbij deze nadelen zich niet voordoen.

De werkwijze volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat tenminste een deel van de oppervlakken van de apparatuur die toegepast wordt voor de bereiding van melamine vervaardigd is uit een legering met een austenitische struktuur, omvattende 30 16-19 gew. X chroom 8-14 gew. X nikkel 0-1,0 gew. X silicium ( 0,03-0,12 gew. X koolstof en 8205074 2 een niobiumgehalte gelegen tussen 8 maal het koolstofgehalte en 1,2 gev. % en voor de rest Ijzer met ondergeschikte hoeveelheden verontreinigingen.

Verrassenderwijs is gebleken, dat de toepassing van derge-5 lijke materialen in een melamine-synthese-reaktor goed mogelijk is, zonder dat onacceptabele corrosie ten gevolge van de gelijktijdige aanwezigheid van ammoniak en ureum en/of thermische ontledingsprodukten daarvan (carbonitrldering) optreedt.

Bovendien is de sterkte van deze materialen ongeveer 25 % 10 groter dan van de bekende materialen zonder niobium, zodat met name de sterktedragende delen die uit dit materiaal vervaardigd worden, op grond hiervan aanzienlijk dunner kunnen zijn.

Tenslotte bestaat bij de materialen die volgens de uitvinding toegepast worden, niet de noodzaak een zeer laag koolstofgehalte aan te 15 houden. Om deze reden is de kostprijs daarvan aanzienlijk lager.

Men gaat uit van een legering die niet meer dan 1,0 gew. % silicium bevat, omdat bij hogere siliciumgehaltes op de lange duur de taaiheid (sterkte) van het materiaal achteruit gaat.

In verband met het behoud van deze taaiheid bij de temperaturen 20 volgens de uitvinding, is het essentieel, dat het materiaal een austeni-tische struktuur heeft.

De exacte struktuur in afhankelijkheid van de samenstelling van chroom-nikkel staal na snelle afkoeling vanaf hogere temperatuur (las-of gietmaterialen), is af te leiden uit een 'Schaeffler-diagram, bij voor-25 beeld zoals gepubliceerd in Colombier, Hochmann, Aciers inoxydables, aciers réfractaires, Paris, 1965, pag. 24 of uit berekeningen zoals gepubliceerd in Peckner and Bernstein, Handbook of Stainless steels, pag.

4-29 en 11-3.

Daarbij moet rekening gehouden worden met het feit, dat bij 30 walsprodukten de struktuur ook nog afhankelijk is van de warmte-geschiedenis van het materiaal.

In dit verband wordt onder de term ’legering met een austeni-tische struktuur' ook een legering verstaan die een ondergeschikte hoeveelheid van een andere struktuur bevat. In elk geval wordt de 35 voorkeur gegeven aan materialen die tenminste 95 % (gew.), meer in het bijzonder meer dan 99 % (gew.) austenitisch zijn.

8205074 3

Volgens de uitvinding is het essentieel dat de legering een niobium of niobium + tantaal gehalte heeft dat tenminste acht maal het koolstofgehalte bedraagt. Een niobiumgehalte groter dan 1,2 gew. % is niet gewenst omdat anders de scheurgevoeligheld van het materiaal bij 5 lassen en verwerking toeneemt.

De legering kan nog ondergeschikte hoeveelheden verontreinigingen bevatten, zoals stikstof, mangaan, fosfor en zwavel. In het algemeen zal dit niet meer dan ongeveer 3 gew. X zijn. Eventueel bevat het materiaal ook nog een geringe hoeveelheid ( <0,5 gew. X) titaan.

10 De materialen die volgens de uitvinding toegepast worden zijn op zichzelf bekend als A1SI type 347 resp. DIN Werkstoffnumeer 4550.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding vindt de omzetting van ureum en/of thermische ontle-15 dingsprodukten daarvan tenminste gedeeltelijk plaats in aanwezigheid van een katalytisch aktief materiaal, bij een druk gelegen tussen 0,5 en 25 bar.

De uitvinding heeft ook betrekking op een inrichting voor het bereiden van melamine waarbij tenminste een deel van de oppervlakken 20 van de melamine-synthese-reaktor vervaardigd is uit de hierboven omschreven legering.

Onderdelen die bijvoorbeeld in aanmerking komen voor vervaardiging uit deze materialen zijn zoutsplralen, cyclonen en andere onderdelen van de reaktor, maar ook bij voorbeeld een filtratie 25 inrichting voor het verwijderen van katalysatordeeltjes uit het hete, melamine bevattende reaktiegas.

De melamlnebereiding kan op een op zichzelf bekende wijze geschieden.Uit de literatuur zijn diverse werkwijzen bekend. Voorbeelden daarvan zijn te vinden in het reeds genoemde Amerikaanse 30 octrooischrlft 4.156.080 en in de Amerikaanse octrooischrlften 3.300.493 en 3.895.007.

Deze werkwijzen worden uitgevoerd bij temperaturen tussen 300 en 450 °C, in aanwezigheid van een katalytisch aktief materiaal en gasvormig ammoniak of een ammoniakbevattend gasmengsel. Bij deze werk-35 wijzen voegt men geen moleculaire zuurstof of moleculaire zuurstof leverende verbinding toe aan de melamine synthese reaktor.

8205074 4 *

Uit de melaminereaktor verkrijgt men een melaminebevattend gasmengsel. Voor het afscheiden van melamine uit dit gasmengsel zijn ook diverse werkwijzen bekend. Dergelijke werkwijzen zijn bijvoorbeeld beschreven in de Amerikaanse octrooischriften 3.310.558, 3.598.818, 5 3.711.479 en 4.348.520 en in de Britse octrooischriften 1.237.780 en 1.187.808.

Voorbeelden

Met behulp van gasvormig ammoniak werd 22 ton ureum per uur versproeid in een melamine-synthese-reaktor waarin zich een gefluidi-seerd bed van silica-alumina deeltjes bevond. Dit gefluidiseerde bed 10 werd met behulp van verhittingsspiralen op een temperatuur van 375 °C gehouden. De druk bedroeg ongeveer 7 bar.

Het aldus verkregen gas dat melamine bevat, werd met behulp van een redroulerende moederloog gekoeld onder vorming van een suspensie van vaste melaminedeeltjes in een waterige oplossing. Op de 15 wijze beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 3.598.818 werd vervolgens per uur ongeveer 7200 kg. melamine poeder verkregen.

Een deel van het in de reaktor aanwezige metaal oppervlak was vervaardigd uit XlOCrNiNb 18-9 (17,95 gew. Z Chroom, 10,79 gew. Z nikkel, 0,050 gew. Z koolstof en 0,62 gew. Z niobium). De dikte 20 afname van dit materiaal ten gevolge van corrosie bedroeg ongeveer 0,35 mm per jaar.

In de hierboven genoemde melamine-synthese-reaktor werden van enkele materialen steeds een tweetal proefplaten aangebracht. Na een periode van έέη, resp. twee jaar werd de afname van de dikte van 25 het materiaal bepaald.

Tabel 1 geeft de samenstelling van de diverse materialen terwijl tabel 2 de resultaten van de proeven geeft.

8205074 CM -if O Ό vO Ό V « » ·» «

SB I O O O I I

Ψ* m

O

H 1 I Ο* O* 1 I

v

O

»4 S

o o • · to © o o *»

CM 2J

o o * * PL. O o

00 CM

cm cn Q « » S o o •4> O' co -# 4 * *

cn o O

-1 £ o N 9 * O * oo r» *-* cm O' oo m

« * « A « A A

*» © O -· »4 © © « J2J ρ·4 f·# ^ i*4 Μφ ιΛ * p-4 # «η ^ ^ Ά m ^ 'ö ******* b oo n. oo oo oo U ,-t -4 i-4 .-. i-4 «-4 *4 O Ό O' O' cn in m m e ni Ο Ο Ο O *-4 O ©

A A A A A A A

u ooooooo O' 44 O' O' 111 _

00 00 00 O' X

g>v 1*4 1-4 1-4 I O' O' 4|J

S ël i| i| 2 2 2 0 X

4 4 4 4 ® M

b Z Z Z 25 -H jj H J

Z b b W b Z Z >3 b o o u u b b c uoooouo 32 U-| r4 i-l -4 CM CM 1-4 03 H χ χ χ χ χ χ x 2,, TO *4 -J I A 4) ® b * -Ö XI W · Λ C 1 M (8 0 H se r-4 <N lA Ό Γ»* «1 8205074 6

Tabel II

nr. materiaal afname (mm) diffusiecoëfficiënt nitridering x 10”^ mm / dag _0-1 jr. 0-2 jr. na 1 jr. na 2 jr.

1 X2CrNi 18-9 0,55 0,75 2,75 2,18 2 XlOCrNiNb 18-9 0,35 0,75 1,13 1,88 3 XöCrNiNb 18-9 0,40 0,50 1,45 0,92 4 XlOCrNiNb 18-9 0,35 0,45 1,13 0,77 5 XlOCrNi 18-9 0,60 1,40 3,28 2,48 6 X2CrNi 18-9 0,60 0,90 3,28 3,15

GELAST

6 X2CrNi 18-9 0,55 0,85 3,28 3,15 7 X2CrNi 18-9 0,65 0,75 3,85 2,18 8205074

Claims (6)

1. Werkwijze voor hec bereiden van melamine door omzetting van ureum en/of thermische ontledingsprodukten daarvan bij een temperatuur gelegen tussen 300 en 450 *C, met het kenmerk, dat tenminste een deel van de oppervlakken van de apparatuur die toegepast wordt voor 5 de bereiding van mSalamine, vervaardigd is uit een legering met een austenitische struktuur, omvattende 16-19 gew.Z chroom, 8-14 gew.Z nikkel, 0-1,0 gew.Z silicium, 0,03-0,12 gew.Z koolstof en een gehalte aan niobium gelegen tussen 8 maal het koolstof-gehalte en 1,2 gew.Z, en voor de rest ijzer met een ondergeschikte hoeveelheid 10 verontreiniging.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met hec kenmerk, dat de omzetting van ureum en/of de thermische ontledingsprodukten daarvan in melamine tenminste gedeeltelijk in aanwezigheid van een katalytisch aktief materiaal plaatsvindt, bij een druk gelegen tussen 0,5 en 25 15 bar.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk dat een gefluidi-seerd bed. van katalytisch aktief materiaal toegepast wordt.

4. Werkwijze volgens een der conclusies 1-3, met het kenmerk, dat de omzetting van ureum en/of thermische ontledingsprodukten daarvan in 20 melamine, plaatsvindt in aanwezigheid van gasvormig ammoniak of een ammonlak-bevattend gasmengsel.

5. Werkwijze in hoofdzaak zoals beschreven en toegelicht aan de hand van de voorbeelden.

6. Inrichting voor het bereiden van melamine door omzetting van ureum 25 en/of thermische ontledingsprodukten daarvan, met het kenmerk, dat tenminste een deel van de oppervlakken van de inrichting die in aanraking komen met de reaktiegassen, vervaardigd is uit een legering omvattende 16-19 gew.Z chroom, 8-14 gew.Z nikkel, 0-1,0 gew. Z silicium, 0,03-0,12 gew.Z koolstof en een gehalte aan 30 niobium gelegen tussen 8 maal het koolstofgehalte en 1,2 gew.Z, en voor de rest ijzer met een ondergeschikte hoeveelheid verontreiniging. 8205074