NO115801B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte for fremstilling av melamin.

I I

Foreliggende oppfinnelse vedrører fremstilling av melamin

ved å bringe urinstoff i kontakt med inerte, anorganiske, varmestabile, høyporøse absorberende faste stoffer med stort overflateareal ved en temperatur i området fra 300-450°C, fortrinnsvis 350-400°C. Mer spesielt går oppfinnelsen ut på å atomisere eller forstøve smel-

tet urinstoff under anvendelse av en atomiserende gass som f.eks. ammoniakk inn i et sjikt av disse faste stoffer. Hastigheten av den atomiserende gass er minst omtrent lik lydhastigheten. Forstøvnin-

gen av det smeltede urinstoff bevirker samtidig at partikler av sjik-

tet blandes med urinstoffet og absorberer det. Videre absorberer den atomiserende gass varme som føres til forstøvningsinnretningen, som f.eks. en dyse eller et munnstykke, og hindrer herved spaltningen av urinstoff til faste produkter inne i dysen.

Det er tidligere gjort forsøk medtilførsel av flytende urinstoff til et fluidisert sjikt gjennom et drypperør eller gjennom en ikke-pneumatisk dyse. Ingen av disse fremgangsmåter tillater imidlertid kontinuerlig drift, på grunn av agglomerering av sjiktpartikler. Alternativt er fast urea, som er mer kostbart å fremstille, i form av et pulver blitt innført i et sjikt i bevegelse og ført med i en gass eller blåst inn ved hjelp av en gass. Agglomerering av sjiktpartiklene var igjen problemet. De foregående og andre mangler avhjelpes ved oppfinnelsen.

Det er også fastslått at oppfinnelsen tillater økonomisk tilførsel av varme til sjiktet, uten ugunstige sidereaksjoner.

I henhold til foreliggende oppfinnelse føres også en spylen-de gass, fortrinnsvis forvarmet ammoniakk, oppover gjennom sjiktet. Hvis den er forvarmet tilfører den varme til sjiktet, og på samme tid spyler den ut dannet gassformet melaminprodukt og gasser dannet under reaksjonen. Når ammoniakken er forvarmet, skal den generelt ha en temperatur av over ca. 150°C, fortrinnsvis over 300°C. I henhold til en ytterligere utførelsesform leverer ammoniakken en vesentlig del av reaksjonsvarmen ved at den innføres i reaksjonssonen med en temperatur i området 550-750°C, slik at ammoniakkgassen virker som varmekilde, spylegass og fxuidiserende gass.

Som det vil fremgå av det følgende, kan sjiktet opphetes utelukkende ved hjelp av andre midler, f.eks. ved varmevekslingsrør i sjiktet, varme teppe rjrundt reaktoren etc. Opphetning av et sjikt av faste stoffer og opprettholdelse av en reaksjonssone av den her angitte type ved temperaturer i området 300-450°C kan imidlertid være en ganske kostbar prosess når det anvendes vanlige hjelpemidler, som f.eks. opphetningskapper rundt reaktorsonen, varmevekslingsrør i sjiktet osv.

I henhold til det foran anførte vedrører således oppfinnelsen en fremgangsmåte for fremstilling av melamin, hvor det innføres smeltet urinstoff i et sjikt av silisiumdioksydgelpulver og fremgangs-måten erkarakterisert vedat det smeltede urinstoff som innføres, er blandet med ammoniakkgass som beveger seg med en strømningshastighet som i det minste er lik en kritisk strømningshastighet som beregnes fra følgende ligning:

hvor A er tverrsnittsarealet av utløpsåpningen til den atomiserende 2

dyse i cm<2>,

P er det absolutte trykk i reaktorkaret i kg/cm 2,

^fer forholdet mellom den spesifikke varme ved konstant trykk og den spes. varme ved konstant volum, begge av den atomiseren-

de gass, dimensjonsløs;

M er molekylvekten til den atomiserende gass i kg pr. mol og

T er den absolutte temperatur i den atomiserende gass idet den

inntrer i atomiseringsdysen, i grader Kelvin,

mens det samtidig innføres ammoniakkspylegass, som også kan innehol-

de H20 og/eller C02, oppover gjennom sjiktet, og dette sjikt holdes ved temperaturer i området fra 300-500°C, enten ved (1) overopphet-

ning av ammoniakkspylegassen, (2) oppvarmning av sjiktet eller (3)

en passende kombinasjon av forvarmning av ammoniakkspylegassen og oppvarmning av sjiktet, idet det smeltede urinstoff ved kontakt med de faste stoffer i sjiktet omdannes til gassformet melamin, som fjernes i alt vesentlig etter hvert som det dannes.

Det vil lett forståes av fagfolk på området at en betydelig ammoniakkspaltning og/eller overflateforringelse vil nedsette den fordel som oppnåes ved bruken av forvarmet ammoniakk som varmekilde ved en katalytisk prosess for fremstilling av melamin. Økende forurensninger i avgassene fra melaminreaktoren eller hyppige avbrytelser for å erstatte eller reparere ammoniakkforvarmer-utforingen eller] begge deler, vil gjøre forvarmningen uhensiktsmessig i praksis.

I henhold til en utførelses form av oppfinnelsen hvor overhetet ammoniakk tilfører hovedmengden av varmen til sjiktet, forvarmes imidlertid ammoniakken til en temperatur i området 550 til 750°C i en opp-hetningssone, som oppviser en indre overflate av en nikke1-kromlege-ring eller en nikke1-krom-molybdenlegering. Typiske slike legeringer er "Inconel" og "Hastelloy C". Overraskende nok finner det sted bare en liten ammoniakkspaltning ved disse høye temperaturer, og legeringen er overordentlig holdbar, hvilket vil fremgå av det følgende.

Det har vist seg i henhold til utførelsen av oppfinnelsen, hvorved overopphetet ammoniakk anvendes, at tilsetningen av meget små mengder av H20 og C02til ammoniakken hemmer eller hindrer ammoniakk-spaltningen i forvarmeren. F.eks. reduseres ammoniakkspaltingen el-

ler ammoniakk-crackingen med mer enn 10% i lange tidsperioder under anvendelse av en indre "Inconel"-overflate i forvarmeren og ved tilset-ning av fra ca. 0,05 til 0, 2 % (molprosent ) H20 og/eller fra ca. 0,005 til 0,01 % {molprosent) C02til ammoniakken.

Dette fenomen er ikke fullt ut forstått, men fordelene er fak-tisk vesentlige når en reaktor arbeider i lengere tidsperioder. And-

re metaller og legeringer oppviser en viss reduksjon i ammoniakkspalt-ningen når H20 og/eller C02tilsettes til ammoniakken, men denne fordel er meget kortvarig. Man vil hurtig merke alvorlige angrep og dermed forringelse av overflatene som kommer i kontakt med ammoniakk-C02-H20-

blandingen, og dette eliminerer disse andre metall- eller legerings-overflater som forvarmeroverflater.

Ammoniakkgass som er forvarmet på denne måte, føres best direk-te til sjiktet av katalysatorpartiklene. For dette øyemed er derfor reaksjonssonen hensiktsmessig i nærheten av ammoniakk-forvarmersonen. Hvis man skulle ønske å adskille disse soner og lede den forvarmete NHg til reaksjonssonen gjennom en eller flere ledninger, fremstilles disse ledninger av "Inconel" eller "Hastelloy C", eller er i det minste utforet innvendig med disse legeringer. Likeledes kan selve forvarmersonen bare være utformet med disse legeringer, idet det anvendes andre metaller, legeringer eller keramiske stoffer for den øvri-ge del av apparaturen.

I henhold til en ytterligere foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen abringes en rekke eller en rad av parallelle "Inconel"- eller "Hastelloy C"-rør i en lukket gassopphetet ovn og ammoniakk inn-føres i den ene ende og fjernes fra den annen ende av hvert rør. Rø-rene kan om ønskes være opphetet elektrisk. Likeledes kan ^0 og/eller COj tilsettes til ammoniakken på en hvilken som helst passende må-te, som f.eks. like før ammoniakken tilmåtes opphetningsrørene. Disse rør kan ha en varierende diameter opp til 10 til 15 cm og endog stør-re, og kan være så lange som 12 meter eller mer. Fagfolk på området vil forstå at denne utførelsesform åv foreliggende oppfinnelse vedrø-rer forvarmeroverflåtene som er i kontakt med ammoniakken som skal forvarmes og ikke typen og størrelsen av selve forvarmeren.

"Inconel" har følgende sammensetning: Ni 78,5 %, Cr 14,0 %, Fe 6,5 %, mens resten bare består av mindre mengder av andre metaller. "Hastelloy C" har følgende sammensetning: Cr 14,5 - 16,5 %, Fe 4,0 - 7,0 %, Mo 15,0 - 17,0 %, Co 2,50 %, mens resten i det vesentlige består av Ni, og bare mindre mengder av andre metaller. Selv om dette er de foretrukkede nikke1-krom-molybdenlegeringer, kan det dog også anvendes andre i det vesentlige lignende legeringer.

Utmerkede resultater er oppnådd ved å kombinere bruk av forvarmet ammoniakk med andre opphetningsmidler, som f.eks. en varmeveksler i sjiktet, for å tilveiebringe en temperatur i området 300 til 450°C

i reaksjonssonen.

Tidligere er det blitt gjort forsøk på å tilmåte flytende urinstoff til et fluidisert sjikt gjennom et drypperør eller gjennom en ikke-pneumatisk dyse. Ingen av disse fremgangsmåter muliggjorde imidlertid en kontinuerlig drift på grunn av agglomerering av sjiktpartiklene. Alternativt er fast urinstoff, som er mer kostbart å fremstille, blitt innmatet i et beveget sjikt som et pulver og medrevet i en gass eller innblåst med en gass. Også her var det et problem å hindre agglomerering av sjiktpartiklene.

På hosføyede tegning er vist i tverrsnitt og delvis skjematisk en reaktor som er nyttig for utførelse av foreliggende oppfinnelse. Det skal imidlertid bemerkes at dette bare er en foretrukket utførel-sesform. Som vist på tegningen er reaktoren sylindrisk og anordnet vertikalt og er avrundet ved toppen og ved bunnen. Om ønskes kan den være isolert slik som vist. Gjennom bunnen av reaktoren er en åpning for tilmatning av ammoniakkgass. Ved tippen av reaktoren fjernes som vist reaksjonsproduktene som består for størstedelen av melamin, fortrinnsvis gjennom en støvoppsamler eller et filter, slik som vist. I en på forhånd bestemt avstand over bunnen av reaktoren og inne i denne er anordnet en fordelingsplate, som virker som et fordelingsrør eller et "manifold". Over fordelingsplaten og fortrinnsvis i den ned-re del av sjiktet, slik som vist, er anordnet en dyse for innsprøyt-ning av smeltet urinstoff i sjiktet. Munnstykket eller dysen som er vist på tegningen, oppviser et indre tilmatningsrør for smeltet urinstoff omgitt av et større slik at det tilveiebringes et ringformet rom for en atomiserende gass, som f.eks. ammoniakk. Den atomiserende gass og flytende smeltet urinstoff blandes like før utsprøytningen gjennom dyseåpningen og det smeltede urinstoff som medrives av den atomiserende gass, beveges med i det minste lydhastigheten.

Selv om ammoniakk er den foretrukkede atomiserende gass, kan det istedenfor denne anvendes karbondioksyd, nitrogen eller lignende. F. eks. kan det også anvendes en blanding av ammoniakkgass og karbondioksyd.

Det vil være klart for fagfolk at det kan foretas mange modifi-kasjoner av den viste reaktor og den foran beskrevne dyse. F.eks. kan det anvendes mange dyser og/eller fluidiserende gassinnløp. Mange pro-duktledninger kan også anvendes. Den atomiserende dyse eller dysene kan være anordnetfvertikalt eller i forskjellige vinkler i forhold til vertikalen.

Selve reaktoren kan være av metall eller av ikke-metall,

som f.eks. kvarts, kiselsyre, silisiumkarbid o.l. Om ønskes kan det anvendes en metallreaktor som er blitt belagt med et ikke-metallisk materiale, som er motstandsdyktig like overfor høye temperaturer, f. eks. stål utformet med ildfast sten. Passende veggoverflater er rustfritt stål, nikkelinneholdende legeringer (f.eks. "Inconel"), titan , "Hastelloy B" o.l.

Det fluidiserte sjikt i reaktoren vist på fig. 1 kan være opphetet av forskjellige midler, slik som antydet nedenfor. Det er klart at både det smeltede urinstoff og den atomiserende gass kan tilføre varme til sjiktet likesom den forvarmete ammoniakkspylegass. Om ønskes kan det rundt reaktoren være anordnet en opphetningskappe. I henhold til den foran nevnte utførelsesform hvor en vesentlig mengde av varmen til det fluidiserte partikkelsjikt tilveiebringes ved hjelp av varme-overføringsrør som er anordnet i sjiktet, som f.eks. en rørrekke, så har det vist seg meget overraskende at visse rustfrie stålrør er bed-

re enn nikkellegerings-varmeoverføringsrør. Rustfritt stål - type 304, rustfritt stål - type 316 og andre jernlegeringer er uventet go-de. Rustfritt stål 304 inneholder 8,0 til 11,0 % nikkel, 18,0 til 20,0 % krom, mens resten er jern og bare mindre mengder av karbon, mangan og silisium; rustfritt stål 316 inneholder 10,0 til 14,0 % nikkel, 16,0 til 18,0 % krom, 2,0 til 3,0 % molybden, mens resten er jern og bare mindre mengder av karbon, mangan og silisium. Selv om disse jernlegeringer som inneholder opp til 20,0 % nikkel og opp til ca.

18,0 % krom er meget effektive, så kan også andre legeringer av lignende sammensetning med fordel anvendes.

Det er klart at overhetet materiale som f.eks. damp, smeltet

salt og lignende, føres gjennom rørene på vanlig måte for å bevirke varmeveksling. Legeringen kan opphetes elektrisk for å oppnå den samme varmeveksling.

I henhold til en annen utførelsesform av foreliggende oppfinnelse filtreres eventuelt støv eller små partikler som medrives av de me-lamininneholdende gassformete reaksjonsprodukter som fjernes fra rak-toren, f.eks. ved anvendelse av en sikteduk, filtersekker eller lignende, slik som vist på figuren. Typisk medrevne partikler er Si02~støv-partikler. Fjernelsen av disse forurensninger kan naturligvis utføres meget hensiktsmessig på dette sted og gjør mer brysomme renseprosesser av melaminproduktet overflødige.

Andre typiske inerte, anorganiske, varmestabile, høyporøse absorberende faste stoffer med stort overflateareal som det her siktes til, er generelt aktiverte oksydgeler av amfotære elementer. Aktiverte geler som titandioksyd, zirkonoksyd, thoriumoksyd og lignende er typiske geler av denne art. Det er også mange naturlig forekommende absorberingsmidler som er tilgjengelige i handelen i aktivert form som er egnet, f.eks. pimpesten, diatomitt, infusoriejord og lignende.

Andre som f.eks. leire og leirlignende materiale som kaolin, bento-nitt, bauksitt osv. aktiveres ved en syrevasking før termisk tørking, hvorved det utfelles på hver partikkel av materialet et sjikt av silisiumdioksyd og/eller aluminiumoksydgel. 2 2 Partikler med et overflateareal av 50 m pr. g til 650 m pr.

g (Brunauer-Emmet-Teller) er egnet. Disse geler kan ha opp til 20 % absorbert vann ved begynnelsen, dvs. bundet eller fritt vann, uten at

dette på noen nevneverdig måte innvirker på reaksjonen. Det er imidlertid generelt å foretrekke å fjerne meget av vannet før reaksjonen, som f.eks. ved å spyle sjiktet på forhånd med forvarmet spylegass.

Hvis dette imidlertid ikke gjøres, vil mesteparten av vannet, særlig fritt vann, bli fjernet ved begynnelsen av hvert forsøk.

De gassformete bortstrømmende produkter som resulterer fra reaksjonen, fjernes fra sjiktet i det vesentlige etter som de dannes. Med-virkende til denne fjernelse er den fluidiserende gass, fortrinnsvis ammoniakk, som tilveiebringer et fluidisert sjikt som synes å koke eller svømme. Den fluidiserende gass føres vanligvis gjennom sjiktet med en hastighet i området fra 3 cm til 1,5 m pr. sek., alt etter ka-talysatorens partikkelstørrelse.

Som foreslått foran, holdes sjiktet av de absorberende faste stoffer ved en temperatur i området 300 til 450°C i reaksjonssonen, dvs. i det generelle området omkring det sted hvor det atomiserte smeltede urinstoff trer inn i sjiktet, og ved i alt vesentlig atmosfærisk trykk. Trykk opp til ca. 10 atmosfærer eller høyere kan imidlertid anvendes, men de beste resultater oppnåes ved atmosfærisk eller noe høyere trykk.

Oppfinnelsen vil best forståes fra de følgende eksempler.

Eksempel 1

Et vertikalt, sylindrisk reaksjonskar som har en indre diameter på 15 cm og er 1,8 m høyt fremstilles av rustfritt stål. Karet er utstyrt med gassinnløpsinnretninger ved bunnen og gassutløpsinnretninger ved toppen. En gass fordeler bestående av en sirkelformet rustfri stål-plate som er gjennomhullet med et stort antall huller, er anbragt i horisontal stilling like over gassinnløpet. En pneumatisk atomiserende dyse er anordnet horisontalt gjennom reaktorveggen ved et punkt 15 cm over gassfordeleren. Tverrsnittsarealet av dyseutløpsåpningen er 11,5 x 10 -5 dm 2. Reaktoren er utstyrt med termoelementer, som måler den indre temperatur og en trykkmåler som måler det indre trykk. Elektriske opphetningsinnretninger er anordnet på reaktorens vegg.

I denne reaktor innføres 5 kg silisiumdioksyd-gelpulver (med

en partikkeldiameter av ca. 50 mikron og et overflateareal av 600 m 2/g). Ammoniakkgass opphetes til en temperatur av 200°C og føres inn i reak-torinnløpet med en hastighet av 7,7 kg/time. De elektriske opphetere på reaktorveggen reguleres slik at de indre termoelementer måler en temperatur av 375°C. Det absolutte trykk i reaktoren er 1,05 kg/cm<2.>

Den kritiske strømningshastighet for den atomiserte ammoniakkgass utregnes fra ligning I, som er angitt ovenfor, for T lik 756°R, hvilket svarer til 147°C, og for P lik 1,05 kg/cm<2>og for A lik 11,5 x 10 —5 dm 2. Den beregnete kritiske strømningshastighet er 1,043 kg/time. Ammoniakkgass opphetes til en middeltemperatur av 147°C og føres gjennom gasskanalen til den atomiserende dyse med en hastighet av 1,36 kg/time.

Smeltet urinstoff med en temperatur av 135°C føres gjennom væs-kekanalen til en atomiserende dyse med en middels hastighet av 9,07 kg/time. Gass som forlater reaktorens utløp, føres gjennom et luft-kjølt rør hvor melaminet kondenseres og derpå føres gassen til atmos-færen.

Apparatets drift fortsettes på denne måte i en periode av 4 timer. Derpå avbrytes ammoniakk- og urinstoffstrømmen, reaktoren avkjø-les og silisiumdioksyd-gelpulveret føres bort fra reaktoren. Silisium-dioksydgelen som fjernes på denne måte er frittstrømmende og fri for klumper. Reaktoren åpnes og undersøkes og viser seg å være fri for enhver oppsamling av materiale.

Eksempel 2

Den i eksempel 1 beskrevne reaktor chargeres med 5 kg silisiumdioksyd-gelpulver (50 mikron, 600 m 2/g). Ammoniakkgass opphetes til 200°C og føres inn i reaktorinnløpet med en hastighet av 4,45 kg/time. Den indre temperatur i reaktoren reguleres til 375°C ved hjelp av på reaktorveggen anbragte elektriske opphetere. Ammoniakkgass opphetes og føres gjennom gassledningen i atomiseringsdysen med en hastighet av 2,27 kg/time. Smeltet urinstoff med en temperatur av 135°C føresgjen-nom væskeledningen i atomiseringsdysen med en middels hastighet av 2,72 kg/time. Prosessen fortsettes på denne måte i 24 timer. Perio-disk innføres små tilsetninger av silisiumdoksyd-gelpulver til reaktoren for å erstatte det som tas ut som prøver og som føres bort med gassen som forlater reaktoren.

Temperaturen av ammoniakken som tilføres atomiseringsdysen, varierer mellom 92 og 132°C. Trykket i reaktoren varierer mellom

1,06 kg/cm 2 og 1,19 kg/cm 2 absolutt. Den kritiske strømningshastighet for den atomiserende ammoniakk beregnes fra ligning I, og den varierer for disse forhold mellom 1,04 kg/time og 1,27 kg/time. Den. faktiske atomiserings-strømhastighet av 2,27 kg/time som anvendes, er derfor alltid større enn den kritiske strømhastighet.

Etter 24 timer avbrytes ammoniakk- og urinstoffstrømmen, reaktoren avkjøles og silisiumdioksyd-gelpulveret føres bort. pet er fritt-strømmende og uten klumper. Reaktoren åpnes og inspiseres. Den viser seg å være fri for oppsamlet materiale, hvilket viser at en kontinuerlig arbeidsmåte i meget lengere perioder er praktisk mulig.

Eksempel 3

Dette eksempel viser at anvendelsen av en atomiserende gass-strømhastighet som er større enn den kritiske strømhastighet som beregnes fra ligning I, er av vesentlig betydning for en kontinuerlig tilfredsstillende arbeidsmåte av prosessen ifølge oppfinnelsen.

På en lignende måte som vist i de ovenanførte eksempler 1 og

2, ble det utført seks forsøk, ved hvilke tverrsnittsarealet for utløp-■ åpningen av atomiseringsdysen, reaktortrykket og den atomiserende ammoniakkstrøms hastighet varieres. I alle seks forsøk (a, b, c, d,

e og f) er chargen av silisiumdioksyd-gelpulveret (50 mikron, 600 m 2/g) til reaktoren 5,0 kg, den indre reaktortemperatur er 375°C, strøm-hastigheten for ammoniakken til reaktorinnløpet varierer fra 3,63 kg/ time til 8,16 kg/time, og urinstoffstrømhastigheten er 2,72 kg/time- ' Temperaturen for den atomiserende ammoniakk er mellom 140 og 150°C. Temperaturen for den smeltede urinstofftilmatning er ca. 135°C. Temperaturen for ammoniakken som tilføres reaktorinnløpet, er ca. 200°C. Hvert forsøk ble utført i 4 timer, derpå avbrutt og silisiumdioksydgel-pulveret og innsiden av reaktoren ble undersøkt.

Tabell I viser tverrsnittsarealet av utløpsåpningen i dysen, reaktortrykket, den kritiske atomiserende strømhastighet beregnet fra ligning I, den faktiske atomiserende ammoniakkstrømhastighet som ble anvendt og resultatet av undersøkelsen for hvert forsøk. I tabell I refererer ordet "plugg" seg til en fast oppsamling av silisiumdioksyd-gelpulver sammenbundet av organisk materiale og denne faste oppsamling henger ved enden av atomiseringsdysen og strekker seg inn i reaktoren. Det er klart at en fortsatt vekst av denne oppsamling hurtig ville forhindre ehfortsatt utførelse av prosessen.

Som det vil sees fra tabell I, ble pluggen bare dannet ved de forsøk hvor strømhastigheten for atomiserende ammoniakk er mindre enn den kritiske strømhastighet som beregnes fra ligning I, mens det ikke ble dannet noen plugg eller oppsamling ved de forsøk hvor strøm- / hastigheten for den atomiserende ammoniakk er større enn den kritiske strømhastighet beregnet fra ovenanførte ligning I.

De følgende eksempler viser andre arbeidsmåter innenfor opp-finnelsens ramme.

Silisiumdioksydgel (50 mikron, 600 m 2/g) chargeres til en fluidisert sjiktreaktor med en diameter av 45 cm. Reaktoren er 6,1 m lang og er utstyrt med en gassfordelingsplate ved innløpet og fire sett av keramiske filtere ved utløpet. Hvert sett av filtere bestod av en gruppe av keramiske rør og hvert rør var omtrent 91 cm langt og med en diameter av 7,6 cm. Reaktoren er også utstyrt med en to-væs-kers atomiserende dyse for innsprøytning av en dusj av smeltet urinstoff i sjiktet, som beskrevet i eksempel 1 og på fig. 1, og den atomiserende væske var ammoniakk. Reaktoren er videre utstyrt med inn-vendige varmevekslingsrør (se eksempel 4), gjennom hvilke det kan til-føres en tilstrekkelig varmemengde for den endoterme reaksjon. Alternativt kan reaksjonsvarmen tilveiebringes ved å forvarme utdrivnings-ammoniakkgassen (se eksempel 5) til en temperatur av omtrent 650 C.

Eksempel 4

Ved anvendelse av en silisiumdioksydgelcharge av 295 kg holdes den foran beskrevne reaktor ved 385°C under anvendelse av indre varmevekslere (rustfritt stål -304) og fluidiseres med en ammoniakk-strøm ved 390 + 20°C. I løpet av en periode av 112 timer tilmåtes reaktoren 2360 kg (5189 pund) av urinstoff og 2476 kg ammoniakk. I lø-pet av den samme periode er det målte utbytte av melamin fra reaktoren 805 kg, svarende til en omdannelse av urinstoff til melamin av 97 %.

Eksempel 5

Under anvendelse av en silisiumdioksydgelcharge av 118 kg holdes den foran beskrevne reaktor ved 385°c. I dette tilfelle forvarmes imidlertid den fluidiserende ammoniakk til en temperatur i området 610 til 625°C. I løpet av en periode av 63,4 timer tilmåtes reaktoren 1225 kg urinstoff og 1918 kg ammoniakk og det fåes 399 kg melamin (93%' s omdannelse). Ved et lignende forsøk holdes den fluidiserende ammoniakk ved 630°C. I løpet av en periode av 26,5 timer tilmåtes reaktoren 525 kg urinstoff og 767 kg ammoniakk, og det fåes 180 kg melamin (98%'s omdannelse).

Disse og andre lignende eksempler viser at det^fåes i alt vesentlig ekvivalente resultater når den endoterme reaksjon tilføres varme ved hjelp av indre varmevekslere og når varmen tilføres ved forvarmning av den fluidiserende ammoniakk til en temperatur i området 550 til 750°C.

De ovenanførte eksempler tjener bare til å klargjøre oppfinnelsen. De anførte betingelser kan modifiseres i en vesentlig grad og dog vil man få ønskede utbytter av melamin. F.eks. kan sjiktpartiklene som har et overflateareal innenfor det foran anførte området (nemlig 50 til 650 m 2 /g) ha diametere i områodet fra ca. 5 til ca. 2000 mikron,

og i middel 30 mikron til 1000 mikron. Forholdet mellom den totale ammoniakkmengde og urinstoff i prosessen kan variere fra 0,09 til 0,45 kg og 4,5 til 0,45 kg, fortrinnsvis i området av 0,45 kg til 0,45 kg og 1,36 kg til 0,45 kg. Forholdet mellom den atomiserende gass, f.eks. ammoniakk/og urinstoff, kan variere fra 0,9 kg til 0,45

kg opp til at den atomiserende gass utgjør 90 % av den til systemet to-talt tilførte ammoniakkmengde. Den fluidiserende sjikthøyde kan variere ganske betraktelig, og det oppnåesjutmerkede resultater med sjikt-høyder varierende fra 30 cm til over 6,1 meter.

Den utførelsesform som vedrører forvarmningen av ammoniakken som anvendes for at den skal virke som varmekilde og spylegass, vil best forståes fra følgende forsøk: I en elektrisk rørovn som var 2,10 m lang og var anordnet vertikalt og som oppviste en indre diameter av ca. 15 cm, anbringes fire særskilte rør med en diameter av 0,6 cm og en ende av hvert rør er anordnet i et samlerør, som er anordnet omtrent 0,9 m fra bunnen av ovnen, og den annen ende av hvert rør er ført oppover og ut av ov-nens topp. Samlerøret har form av en rund skive med en diameter av ca. 14,5 cm og med en tykkelse av ca. 4,4 cm og er fremstillet av Hastelloy C. Et ca. 1,3 cm's Hastelloy C-rør er ført inn i ovnen og rett oppover gjennom dens bunn og går inn i midten av samlerøret og kommuniserer med de lavere endepunkter av hvert av de fire særskilte 0,6 cm's rør som følger: To hull er boret gjennom skivens lengde-

n

dimensjon og boringene befinner seg på linjer som skjærer skivens sen-ter, og de resulterende fire åpne ender tilstoppes. Et hull bores derpå oppover gjennom bunnen av skiven til det punkt hvor den kommuniserer med utboringene i lengderetningen og fire særskilte hull bores nedover gjennom samlerørskivem, men dog ikke i sentrum, til det punkt hvor hvert hull kommuniserer med en særskilt utboring som strekker seg radielt fra sentret til skiven til dens tilsvarende plugger. Et rør med en diameter av 0,6 cm er anordnet i hver av deffire åpninger i toppen av skiven, og Hastelloy C-røret med en diameter av 1,3 cm

som er ført inn i bunnen av ovnen, er tilpasset i åpningen i bunnen av skiven slik at røret med en diameter av 1,3 cm vil være i kommu-nikasjon med hvert av rørene med en diameter av ca. 0,6 cm gjennom nettverket av ledninger i selve samlerøret.

Anordnet over ovnen i en bråkjølingasone bestående av en tank med en indre diameter av ca. 15 cm, i hvilken koldt vann sirku-lerer, og den øvre del av hvert av de fire rør med en diameter av ca. 0,6 cm, passerer gjennom denne sone og er således neddykket i vann.

Hvert av rørene med en diameter av ca. 0,6 cm er fremstillet av forskjellige materialer, ett er av Inconel, ett.er av Hastelloy C, ett er kobber-utformet (utføringens tykkelse ca. 0,7 mm) rustfritt stål og ett er av Vycor. Ammoniakkgass som er forvarmet til 485°C, innmates i bunnen av ovnen gjennom en 1,3 cm's rørledning og inn i samlerøret hvor den passerer til hvert av 0,6 cm's-rørene og opphetes til 700°C. Strømningshastigheten gjennom hvert rør av 0,6 cm er ca. 1/8 pund mol pr. time. Ammoniakkgassen inneholder ca. 10 % H2og ovnen drives i noe mer enn 4000 timer med et absolutt trykk av ca.

2,5 kg/cm<2>. Ved passering fra toppen av ovnen ved 700°C og inn i

bråkjølingssonen hvor den avkjøles til ca. 30°C, nøytraliseres perio-disk ammoniakken som strømmer ut fra hvert rør med hensyn til prosent cracking og med følgende resultater:

Vann og tilsettes før overopphetningen til 550 til 750°C, cg fortrinnsvis før temperaturen når 200°C. Fra 2 til 10% hydrogen

som fortynningsmiddel er tilstede i ammoniakken for å lette analysen og også for å inhibitere crackingen. Ammoniakkgassen som strømmer ut fra Vycor-røret, er en blindprøve som utføres utelukkende for sammen-lignings skyld, således at det muliggjøres en bestemmelse av crackingen i forvarmeren og crackingen i hvert rør.

Som det fremgår av resultatene i tabell II, økes< crackings-hastigheten i kobberrøret med en faktor av 3. Ved undersøkelse av røret var dets indre overflate i en vesentlig grad angrepet og den syntes å være korrugert. "Inconel"- og "Hastelloy C"-rørene var i langt mindre utstrekning angrepet og crackingshastighetsøkningen var langt mindre.

Nikkellegeringen som kommer i kontakt med ammoniakken skal fortrinnsvis ha en tykkelse av minst 200 mikron.

Som det vil forståes er de foran anførte eksempler klargjø-rende for å gi eksempler på de nikkel-krom- og nikkel-krom-molybden-legeringer som er egnet. Legeringer med i det minste ca. 55 % Ni og i det minste ca. 14 % Cr er egnet. Når molybden er tilstede, skal det generelt være tilstede i en konsentrasjon av ca. 18 %.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av melamin, hvor det innfø-res smeltet urinstoff i et sjikt av silisiumdioksydgelpulver,karakterisert vedat det smeltede urinstoff som innfø-res, er blandet med ammoniakkgass som beveger seg med en strømnings-hastighet som i det minste er lik en kritisk strømningshastighet som beregnes fra følgende ligning:

   hvor A er tverrsnittsarealet av utløpsåpningen til den atomiserende dyse i cm , P er det absolutte trykk i reaktorkaret i kg/cm 2, jf er forholdet mellom den spesifikke varme ved konstant trykk ibg den spes. varme ved konstant volum, begge av den atomise rende gass, dimensjonsløs; M er molekylvekten til den atomiserende gass i kg pr. mol og T er den absolutte temperatur i den atomiserende gass idet den inntrer i atomiseringsdysen, i grader Kelvin, mens det samtidig føres ammoniakkspylegass, som også kan inneholde H 20 og/eller CC^, oppover gjennom sjiktet, og dette sjikt holdes ved temperatur i området fea 300°C til 500°C, enten ved (1) overoppheting av ammoniakkspylegassen, (2) oppvarmning av sjiktet eller (3) en passende kombinasjon av forvarmning av ammoniakkspylegassen og oppvarmning av sjiktet, idet det smeltede urinstoff ved kontakt med de faste stoffer i sjiktet omdannes til gassformet melamin, som fjernes i alt vesentlig etter hvert som det dannes.