NO144048B - Fremgangsmaate til stabilisering av stroemningen av arbeidsmedium i stroemningsmaskiner og kompressor- og turbinmaskineri for utfoerelse av fremgangsmaaten - Google Patents

Description

Fremgangsmåte til fremstilling av melamin.

Det er kjent å fremstille melamin ved oppvarmning av urinstoff under trykk. Det foregår vanligvis således at man innfører urinstoff fortrinnsvis i form av en smelte i en trykkbærende reaktor, hvori det ved oppvarmning utenifra samtidig med tryk-

ket som utvikler seg autogent bibringes reaksjonsbetingelsene. Temperaturene lig-

ger vanligvis omkring ca. 400° C. For tilstrekkelig omsetninger er det nødvendig med oppholdstider på ca. 30 minutter til 2 timer. For å stabilisere reaksjonen anven-

des vanligvis trykk på ca. 100 atm. Det er videre kjent at reaksjonen lar seg påvirke ved tilsetning av forskjellige katalysatorer. Således er det f. eks. kjent tilsetninger som katalysatorer av metaller, spesielt jern, i form av rene metaller av oksyder eller sal-

ter osv.

Hittil har det imidlertid ikke lykkes

med de beskrevne fremgangsmåter å frem-

stille melamin i storteknisk målestokk.

Det foreligger i det vesentlige to hoved-vanskeligheter, korrosjonsproblemet og i nær tilknytning hertil problemet med ener-gitilførsel. (Reaksjonsenergi A <Hi>|0(l° <=><+ >70 Kcal/formelomsetning for reaksjons-ligningen 6 NH2CONH2 1 melamin + 3 CO -f 6 NH;!). For urinstoff ets oppvarmning og for å dekke reaksjonsvar-

men er det altså nødvendig med betrakte-

lige energier som må tilføres til urinstof-

fet. Det må selvfølgelig fremstilles en me-

get god varmeutveksler som spesielt på grunn av de herskende trykkforhold bare kan foregå på grunnlag av metalliske ma-

terialer, dessuten må det være tilstede til-strekkelige utvekslingsrater. Det er imidlertid et kjent faktum at under melamin-dannelsesbetingelsene angripes denne ma-terialtype meget sterkt ved korrosjon. Det-

te gjelder spesielt for jern. Man har riktignok forsøkt å skaffe en korrosjonsbe-skyttelse såvel ved anvendelse av rene metaller for reaktorutforingen som f. eks.

gull, sølv, titan eller tantal eller også høy-legert stål som f. eks. inneholder nikkel, krom, vanadium, molybden og bare dess-

uten spor av jern, imidlertid uten det for en storteknisk fremgangsmåte nødvendige resultat. Dessuten forbys anvendelsen av disse metaller av økonomiske grunner. Det er også blitt foreslått å anvende appara-turer som er utforet med glass. For en tek-

nisk fremgangsmåte skiller selvsagt slike utførelser seg ut. Sammenfattende kan det fastslås at de tallrike forslag som søker å

løse problemet med å gjennomføre reaksjonen ved å anvende spesielle ikke-korro-

sive materialer, hittil ikke har ført til noe som helst resultat. Anvendelsen av ikke-metalliske materialer strandet lenge på at det ikke gas noen mulighet til å tilføre den for omsetningen samlet nødvendige energi på en tilstrekkelig virksom måte. Det er riktignok allerede blitt foreslått å utfore reaksjonskaret, som er fylt med et mela-mindannende stoff, med grafitt. Den nød-vendige varme tilføres da samtidig med at reaksjonskaret ifylles ammoniakk, idet ammoniakken er foroppvarmet til en temperatur mellom ca. 500 og 550° C. Det er

nærliggende at problemet med en mest mulig jevn tilstrekkelig varmetilførsel ik-ke kan løses på denne måte. De oppnåelige omsetninger er meget lave. Ammoniakkens foroppvarmning til slike temperaturer er forøvrig forbundet med faren for en spalt-ning.

I henhold til oppfinnelsen er oppgaven å løse problemet med energitilførselen på en slik måte at det samlede korrosjonspro-blem prinsipielt kan elimineres. Dette kan i praksis bare skje ved at energien tilføres elektrisk. Oppfinnelsen vedrører følgende fremgangsmåte til fremstilling av melamin av urinstoff under trykk under anvendelse av ikke metalliske materialer for reaksjonskarets utforing, og fremgangsmåten er karakterisert ved at tilførselen av den for oppvarmning av reaksjonsgod-set og/eller for reaksjonens gjennomfør-ing nødvendige energi foregår i det minste delvis ved frembringelse av varme på elektrisk måte ved hjelp av vekselstrøm under anvendelse av ikke metallisk korrosjons-ufølsomme strømførende varmeelementer i reaksjonskarets indre. Ved den praktiske; gjennomførelse av oppfinnelsen foregår! oppvarmning ved adskilte elektriske ikke) metalliske varmeelementer som i egnet! form anordnes i reaktoren. Eksempelvis! kan dette skje ved at det i reaktoren an-, ordnes ikke metalliske varmeelementer som; f. eks. kan bestå av karbon, silit, grafitt, eller lignende, og som ved anlegg av en,1 spenning på de isolerte utadførte enkelte! varmeelementer frembringer den nødven-! dige energi, som deretter overføres på re-j aksjonsmediet. Det er imidlertid også mu-j lig å utføre motstanden av materialene avj ovennevnte type i form av en uregelmessig fylling eller ved regelmessige anordninger av partikler, og å bringe den nødvendige spenning til materialet ved hjelp av eg-nede elektroder. Herunder kan den regelmessige anordning eksempelvis utføres ij form av et gitterverk eller i en (eventueltj bare sonevis) regelmessig anordning av dej enkelte (regelmessig formede) partikler avj det ledende materiale. i

Ved hjelp av den spesielle form for; varmefrembringelse, er det muliggjort å se; bort fra en metallisk utforing av reaktorens indre vegger. Derved muliggjøres det ikke bare å utfore reaktorveggene med ik-: ke korrosjonsfølsomt materiale, men også å fjerne en under vanlige omstendigheter nødvendig vesentlig mere følsom varmeutveksler. Denne utforingstype for reakto-.-ren avhenger, når det anvendes en uregelmessig fylling eller regelmessig anordning av partikler, i det vesentlige av om reak-1 torindreveggen benyttes som elektrode eller ikke. I førstnevnte tilfelle anvender man fortrinnsvis slike materialer som leder strømmen godt, som spesielt karbon, grafitt, karbonholdige stoffer eller lignende.

I sistnevnte tilfelle finner hensiktsmessig bare slike materialer anvendelse som ikke

leder den elektriske strøm bedre enn de

strømledende varmeelementer, hensiktsmessig er det isolatorer som siliciumholdige (kaolin eller lignende) aluminiumholdige (korund eller lignende) magnesiumholdige

(magnesit eller lignende) materialer.

Ved foreliggende oppfinnelse er for første gang åpnet en vei for å tilveiebringe forutsetninger for gjennomføring av en storteknisk fremgangsmåte under omgå-else av alle korrosjonsvanskeligheter. Spesielt er energitilførselen meget elegant og enkel å styre. Varmeoverføringen er mulig i vesentlig mere homogen form enn ved oppvarmning over reaktorens ytre vegger eller en vanlig varmeutveksler. Videre kan eksempelvis ved anvendelse av bunnlignende innbygninger som f. eks. selv tjener som varmemotstander reaksjonen gjen-nomføres etter motstrøm-prinsippet, idet ikke bare hurtigere og høyere omsetninger oppnås, men også en separat utførelse av væske- og gassfasen kan foregå. Eksempelvis kan man innføre urinstoff i den øvre del av reaktoren idet urinstoffet på grunn av dets tyngde kan bevege seg nedad over de f. eks. bunnlignende innbygninger. I motsatt retning strømmer de gasser som danner seg oppad, eventuelt under en tilsetning som foretas over utløpsbunnen av ammoniakk til stabilisering og kan fjernes over reaktorsøylen som gass uten konden-serte bestanddeler. Eventuelt består også den mulighet å bringe denne urinstoff- og melaminfrie, i det vesentlige av ammoniakk og karbondioksyd bestående gassblan-ding under mellomavkjølmg, eksempelvis med flytende ammoniakk til en for urinstoff syntesen egnet reaksjonstemperatur, idet denne reaksjon da kan gjennomføres i et separat system som imidlertid hensiktsmessig er trykk-veis forbundet med det første reaksjonssystem tilhørende me-lamintrinnet. Det således dannede urinstoff tilbakeføres da i melaminreaktoren.

Ved den foran nevnte utførelsesform av fremgangsmåten er bunnene i reaksjonskaret fremstillet av ikke-metallisk ledende materiale, eksempelvis karbon. De enkelte bunner er ledende forbundet med hverandre, eksempelvis ved forskjøvede broer, mens reaksjonskarets indre vegg består av ikke-metallisk ikke-ledende materiale. Den nedre og den øvre bunn for-bindes med isolert innførte elektroder. Det er også mulig å utforme de enkelte bunner som klokker- eller sinkbunner eller lignende.

Ved fylling eller regelmessig anordning av det ledende materiale må det skilles mellom en slik anordning hvor elektrodene ligger i reaksjonskarets øvre og nedre del. d.v.s. de elektriske feltlinjer forløper parallelt til reaksjonsgodsets strømnings-retning, og en slik anordning av elektrodene hvor de elektriske feltlinjer forløper loddrett til reaksjonsgodsets strømnings-retning. Sistnevnte er f. eks. tilfelle når reaktorveggen tjener som elektrode. Med sistnevnte mulighet er det spesielt fordel-aktig når det ledende materiale i fyllingen (tilsvarende også ved den regelmessige anordning) blandes med ikke- eller mindre ledende materialer, således at i reaksjonsgodsets strømningsretning frembringes en økende eller synkende ledningsevne. Man kan på denne meget enkle måte tilveiebringe en trinnvis energitilførsel til reaksjonskaret, altså spesielt tilføre mere energi, hvor mere energi blir nødvendig for reaksjonens gjennomføring, d.v.s. der hvor det er foregått mindre omsetning.

Reaksjonsbetingelsene for melamin-syntesen tilsvarer de kjente fremgangsmåter, d.v.s. det arbeides ved temperaturer mellom ca. 300 og 500° C, fortrinnsvis mellom ca. 350 og 450° C. Trykkene ligger i området på ca. 50 til 300 atm., fortrinnsvis omkring ca. 100 atm. Oppholdstidene retter seg etter de eventuelle betingelser, og ligger mellom ca. 2 minutter til 2 timer. Kontinuerlig drift er uten videre mulig. Eventuelt kan reaksjonen dessuten gunstig inn-virkes ved tilsetning av katalysatorer, slik de f. eks. er beskrevet i tysk patent nr. 955 685.

Tegningen viser forskjellige apparative utførelsesformer for gjennomføring av foreliggende fremgangsmåte i henhold til oppfinnelsen. Fig. 1 viser et reaksjonskar uten innbygninger. I den øvre del av reaksjonskaret innføres urinstoff, mens ammoniakk inntrer nedenifra. Karet er ut-rustet med en oppvarmning som består av et ovenifra i karet innført hårnålformet ikke-metallisk materiale. Fig. 2 viser et reaksjonskar som er utstyrt med en fylling av et ledende materiale (karbon), hvori elektrodene er innført oventil og nedentil. På fig. 3 er det antydet muligheten av en avtrinnet energitilførsel. Det ledende fyll-materiale er blandet med ikke ledende materiale, således at det i reaksjonsgodsets strømningsretning har en synkende ledningsevne. Ifølge fig. 4 inneholder reaksjonskaret, flere i forhold til hverandre forskjøvet anordnede bunner som er forbundet med hverandre ved hjelp av broer. Den nedre og øvre bunn er forbundet med en elektrode.

Eksempler.

1) Ved hjelp av en trykkreaktor på 21 ltr.'s innhold av V,A ekstra, som først er utforet med et titanbelegg og videre på innsiden er utmuret med 5 cm tykke silit-stener, pumpes pr. time 6 kg smeltet urinstoff av 200° C inn i underdelen. I reaktoren befinner det seg 6 parallelt koblede over den samlede lengde fordelte varmeelementer av karbonholdig materiale, som er isolert mot reaktorens lokk, og som kan belastes ved en spenning på 12 volt veksel-strøm maksimalt med 200 Ampere. Strøm-tilførselen reguleres således, at ved den foran nevnte belastning opptrer det en maksimal temperatur på 450° C i reaktoren Under disse betingelser omsettes til 96 pst. melamin ved kontinuerlig drift. Trykkav-lastningen foregår over en drosselventil således, at det kan holdes et autogent trykk på 105 atm. 2) Istedenfor varmemotstandene vel-ges det ved forøvrig lik apparatur denne gang en lagring av karbonholdig materiale med kornstørrelse mellom 1,5—2 cm, med en lagringshøyde på 1,80 m. Reaktorens utforingsform er den samme som angitt under eksempel 1. Gjennom reaktorens to flenser innføres de stavformede elektroder av elektrografitt som dypper ned omtrent 10 cm i lagringen. Ved en belastning pr. time på 10 kg urinstoff under ellers like betingelser som under eksempel 1 frem-kommer det en omsetning på 94 pst. melamin. 3) I en reaktor av den type som er beskrevet i eksempel 1, hvis indre side imidlertid er utmuret med grafittsten av 5 cm tykkelse, som er tilsluttet til en elektrode, er det nedenifra innført konsentrisk en karbonelektrode, således at den strek-ker seg over lagringsmaterialets hele lengde. Den nødvendige spenning anlegges i dette tilfelle mellom reaktorveggen og midtelektroden. Lagringen som består av ledende materiale (koksgrus) er blandet således med et ikke-ledende materiale (kiselstener) at med avtagende lagrings-høyde oppnås en økende motstand, (sml. fig. 3). Urinstoffet innføres ovenifra i reaksjonskaret. Den sterkeste varmetilførsel foregår da i karets øvre del, hvori omset-ningsgraden er forholdsvis lav. Ved en belastning pr. time på 10 kg urinstoff får man under betingelsene angitt i eksempel 1 en omsetning på 95 pst. melamin.

Claims (3)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av melamin ved oppvarmning av urinstoff under trykk under anvendelse av ikke-metalliske materialer for reaksjonskarets utforing, karakterisert ved at til-førselen av den for oppvarmning av reak-sjonsgodset og/eller for reaksjonens gjen-nomføring nødvendige energi foregår i det minste delvis ved frembringelse av varme på elektrisk måte ved hjelp av vekselstrøm under anvendelse av ikke-metalliske, kor-rosjonsufølsomme, strømførende varmeelementer i reaksjonskarets indre.

2. Fremgangsmåte ifølge påstand 1, karakterisert ved at varmen til-føres urinstoff et ved hjelp av en uregelmessig fylling eller regelmessig anordning av ledende materiale.

3. Fremgangsmåte ifølge påstandene 1 og 2, karakterisert ved at den ure-gelmessige fylling av det ledende materiale er blandet med ikke- eller mindre ledende materiale, slik at det i retning av reaksjonsgodsets strømning frembringes en økende resp. synkende ledningsevne.