PL187434B1 - Sposób oczyszczania melaminy - Google Patents

Abstract

1. Sposób oczyszczania melaminy, znamienny tym, ze zanieczyszczona melamine ogrzewa sie do temperatury, która lezy powyzej 200°C i ponizej temperatury topnienia melaminy zaleznej od panujacego kazdorazowo cisnienia amoniaku, i utrzymuje pod cisnieniem amoniaku 0,5 - 35 MPa w czasie 1 minuty do 20 godzin w tym zakresie tem- peratur, przy czym melamina wystepuje jako substancja stala, po czym w dowolnej ko- lejnosci rozpreza sie i chlodzi do temperatury pokojowej oraz otrzymuje czysta melami- ne w postaci proszku. PL PL PL

Description

Z literatury jest znanych wiele metod wytwarzania melaminy. Uprzywilejowanym surowcem wyjściowym jest przy tym mocznik, który pod wysokim ciśnieniem i niekatalitycznie lub pod niskim ciśnieniem i przy użyciu katalizatora przekształca się w melaminę, amoniak i CO2. Wiadomo także, że w tych metodach, zwłaszcza w metodzie wysokociśnieniowej, powstaje wiele zanieczyszczeń, jak np. melem, melam, amelina, amelid lub ureidomelamina, które pogarszają czystość melaminy. Zwykle stosowane metody oczyszczania, jak np. przekrystalizowywanie, są obarczone wadami. Wadę występującą szczególnie przy przekrystalizowywaniu stanowi to, że ług macierzysty wzbogaca się w zanieczyszczenia i dlatego musi być odrzucana lub poddawana dodatkowej obróbce znaczna jego część, która także zawiera melaminę. Ponadto w CH 345.894 podano, że zanieczyszczenia, takie jak melem, melam lub ureidomelamina, są nierozpuszczalne lub trudno-rozpuszczalne w wodzie i w roztworach wodnych alkaliów, tak że z poddawanej oczyszczaniu melaminy te związki można usuwać przez przekrystalizowanie tylko z trudem i z równoczesnymi stratami melaminy. Z opisu GB-A-1,032,326 znane jest szybkie rozprężanie stopu melaminowego z procesu wysokociśnieniowego do ciśnienia atmosferycznego i chłodzenie do temperatury 130 - 250°C za pomocą ochłodzonego gazu recyrkulowanego lub NH3, przy czym jednak powstaje bardzo zanieczyszczona melamina.

Zadaniem niniejszego wynalazku było więc wynalezienie sposobu, za pomocą którego zawartość nierozpuszczalnych lub trudnorozpuszczalnych w wodzie lub w roztworach wodnych zanieczyszczeń, zwłaszcza melamu i ureidomelaminy, w poddawanej oczyszczaniu melaminie można wyraźnie zmniejszyć unikając równocześnie dużych strat melaminy.

Zadanie to zostało niespodziewanie rozwiązane przez sposób, w którym zanieczyszczoną stałą melaminę utrzymuje się przez pewien czas w obecności amoniaku w podwyższonej temperaturze, leżącej poniżej temperatury topnienia melaminy.

Przedmiotem niniejszego wynalazku jest więc sposób oczyszczania melaminy, który jest znamienny tym, że zanieczyszczoną melaminę ogrzewa się do temperatury, która leży powyżej 200°C i poniżej temperatury topnienia melaminy zależnej od panującego każdorazowo ciśnienia amoniaku, i utrzymuje pod ciśnieniem amoniaku 0,5 - 35 MPa w czasie 1 minuty do 20 godzin w tym zakresie temperatur, przy czym melamina występuje jako substancja

187 434 stała, po czym w dowolnej kolejności rozpręża się i chłodzi do temperatury pokojowej oraz otrzymuje czystą melaminę w postaci proszku.

Sposób według wynalazku nadaje się do oczyszczania melaminy, którą otrzymuje się dowolną metodą znaną ze stanu techniki, i która zawiera zwłaszcza takie zanieczyszczenia jak melam i ureidomelamina. Stwierdzono, że zwłaszcza zawartość melamu i ureidomelaminy można zmniejszyć wówczas, gdy zanieczyszczoną melamine, która występuje w postaci krystalicznej lub w formie proszku, ogrzewa się i przez określony czas utrzymuje w obecności amoniaku w pewnym zakresie temperatur poniżej temperatury topnienia melaminy, która jest zależna od panującego każdorazowo ciśnienia amoniaku (wygrzewanie). Melaminę, która ma temperaturę leżącą powyżej tego zakresu, można także ochłodzić do tego zakresu temperatury. Zakres temperatury, w którym prowadzi się wygrzewanie leży przy tym powyżej 200°C i poniżej temperatury topnienia melaminy. Korzystnie zakres temperatury leży między 240°C a szczególnie korzystnie między 250°C i poniżej temperatury topnienia melaminy. Melaminę ogrzewa się przy tym do temperatury początkowej, która leży w tym zakresie. W czasie wygrzewania może być utrzymywana stała temperatura, lecz także może ona być zmieniana wewnątrz wyżej zdefiniowanego zakresu. Temperatura może być więc obniżana oraz podwyższana w sposób ciągły lub nieciągły w granicach zakresu temperatur.

Czas, podczas którego melaminę trzyma się w tym zakresie temperatur, może zmieniać się w szerokim przedziale. Zależy on głównie od żądanej zawartości końcowej melamu i ureidomelaminy, jak również od każdorazowego ciśnienia amoniaku i od czynników ekonomicznych i leży między 1 minutą a 20 godzinami, korzystnie między 10 minutami i 10 godzinami, szczególnie korzystnie między 0,5 i 3 godzinami. Ciśnienie amoniaku może również zmieniać się w dużym zakresie i leży między 0,5 - 35 MPa. Korzystnie ciśnienie nastawia się w zakresie między 1 i 10 MPa.

Po zakończeniu wygrzewania można, zależnie od warunków technicznych, najpierw chłodzić a później rozprężać, lub w odwrotnej kolejności, najpierw rozprężać a po tym chłodzić. Operacje te można wykonywać w oddzielnej aparaturze. Chłodzenie melaminy do temperatury pokojowej wykonuje się przy tym np. za pomocą wymienników ciepła, przez proste usunięcie czynnika grzejnego i pozostawienie czynnika w spokoju lub przez zmieszanie z zimnymi gazami. Według sposobu będącego przedmiotem wynalazku melaminę otrzymuje się w postaci krystalicznej lub w formie proszku, przy czym ma ona wyraźnie zmniejszoną zawartość melamu i ureidomelaminy, która częściowo leży nawet poniżej granicy oznaczalności.

Sposób według wynalazku może być prowadzony zarówno jako periodyczny jak i jako ciągły.

Sposób według wynalazku może być sprzężony z dowolnym procesem wytwarzania melaminy znanym ze stanu techniki. W uprzywilejowanej postaci wykonania łączy się sposób według wynalazku ze znanym ze stanu techniki procesem wysokociśnieniowym, opisanym w UllmatnTs Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5^th Edition, Vol. A-16, pp 174 - 179. Szczególnie uprzywilejowane jest połączenie sposobu według wynalazku ze znanymi stadiami wykańczania metody wysokociśnieniowej. Te znane stadia wykańczania obejmują:

a) oddzielanie powstałej w trakcie przekształcania mocznika mieszaniny gazowej NH3/CO2 od ciekłej melaminy,

b) zmniejszanie zawartości CO2 rozpuszczonego w melaminie przez wprowadzenie NH3,jak również

c) pozostawienie ciekłej melaminy w obecności amoniaku i

d) chłodzenie melaminy np. przez zestalenie za pomocą zimnej wody lub ciekłego amoniaku lub przez zmieszanie z zimnym gazem.

Te operacje wykończeniowe są opisane np. w US 3,116,294.

Sposób według wynalazku wykonuje się przy tym w połączeniu ze stadium d), przy czym ilość poprzedzających je stadiów wykończeniowych a) do c) może być zmienna w zależności od istniejących każdorazowo warunków. Wykańczanie melaminy otrzymanej metodą wysokociśnieniową z mocznika aż do fazy chłodzenia d) może więc obejmować stadia a) do c), jak również każdą dowolną kombinację dwóch spośród nich lub także tylko jedno z tych stadiów.

187 434

Przykłady 1-20

W autoklawie o pojemności 10 ml umieszczono określoną ilość (EW) melaminy o zawartości wyjściowej 18300 ppm melamu i 10600 ppm ureidomelaminy oraz ilość amoniaku potrzebną do utrzymania określonego ciśnienia p. Następnie ogrzano autoklaw do temperatury T i utrzymywano w tej temperaturze przez t minut. Po tym szybko ochłodzono autoklaw przez zanurzenie w zimnej wodzie i następnie rozprężono. W oczyszczonej w ten sposób melaminie oznaczono zawartość melamu i ureidomelaminy, przy czym zawartość ureidomelaminy zawsze leżała poniżej granicy oznaczalności wynoszącej 100 ppm. Parametry procesu, jak naważka melaminy (EW), ciśnienie p, czas t, temperatura T i zawartość końcowa melamu (MA) są podane w tabeli 1.

Tabela 1

Przykład	EW (mg)	P (MPa)	T (°C)	t (min)	MA (ppm)
1	22,03	1	250	10	5000
2	22,03	1	250	100	3800
3	22,03	1	250	1000	1100
4	67,93	3	250	10	3000
5	67,93	3	250	100	2500
6	67,93	3	250	1000	820
7	21,19	1	270	10	6100
8	21,19	1	270	100	4500
9	21,19	1	270	1000	190
10	65,16	3	270	10	3000
11	65,16	3	270	100	2500
12	65,16	3	270	1000	280
13	20,42	1	290	10	3100
14	20,42	1	290	100	1900
15	20,42	1	290	1000	250
16	62,61	3	290	10	3700
17	62,61	3	290	100	1000
18	62,61	3	290	1000	120
19	286,57	35	290	10	320
20	280,57	35	290	100	40

Przykłady 21-26

W autoklawie o pojemności 2 litrów umieszczono określoną ilość (EW) melaminy o zawartości wyjściowej MA₀ melamu i UMo ureidomelaminy oraz ilość amoniaku potrzebną do utrzymania określonego ciśnienia p. Następnie ogrzano autoklaw do temperatury T i utrzymywano w tej temperaturze przez t minut. Po tym szybko ochłodzono autoklaw i rozprężono. W oczyszczonej w ten sposób melaminie oznaczono zawartość melamu (MA) i ureidomelaminy (UM). Parametry procesu, jak naważka melaminy (EW), ciśnienie p, czas t, temperatura T, zawartość początkowa melamu (MAo) i ureidomelaminy (UMo) oraz zawartość końcowa melamu (MA) i ureidomelaminy (UM) są podane w tabeli 2.

187 434

Tabela 2

Przykład	EW (g)	P (MPa)	T (°C)	t (h)	Początek	Koniec
ma<,	UM0	MA	UM
21	300	2	250	2	1200	600	<300	<50
22	300	4	300	1,5	1200	600	<300	<50
23	300	5,6	250	2	1200	600	<300	<50
24	300	7	300	4	1200	600	<300	<50
25	300	12,5	296	3	1200	1300	<300	<50
26	51,1	13,9	250	3	2500	<500	<300	<50

187 434

Claims (5)

1. Sposób oczyszczania melaminy, znamienny tym, że zanieczyszczoną melaminę ogrzewa się do temperatury, która leży powyżej 200°C i poniżej temperatury topnienia melaminy zależnej od panującego każdorazowo ciśnienia amoniaku, i utrzymuje pod ciśnieniem amoniaku 0,5 - 35 MPa w czasie 1 minuty do 20 godzin w tym zakresie temperatur, przy czym melamina występuje jako substancja stała, po czym w dowolnej kolejności rozpręża się i chłodzi do temperatury pokojowej oraz otrzymuje czystą melaminę w postaci proszku.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stałą melaminę utrzymuje się w zakresie temperatur między 240°C i poniżej temperatury topnienia melaminy zależnej od panującego każdorazowo ciśnienia amoniaku.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ciśnienie amoniaku leży między 1-10 MPa.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że sposób łączy się z procesem wytwarzania melaminy.

5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że sposób łączy się z wysokociśnieniowym procesem wytwarzania melaminy z mocznika.