PL192965B1

PL192965B1 - Sposób suszenia melaminy

Info

Publication number: PL192965B1
Application number: PL343372A
Authority: PL
Inventors: Hubertus Jozef Maria Slangen
Original assignee: Dsm Nv
Priority date: 1998-04-17
Filing date: 1999-04-15
Publication date: 2006-12-29
Also published as: EP1071673B1; AU3346699A; JP2002512237A; PL343372A1; ATE271550T1; WO1999054316A1; EP1071673A1; DE69918822D1; US6397494B1; DE69918822T2; TW512145B; NL1008912C2

Abstract

1. Sposób suszenia wilgotnego placka osadu melaminy, znamienny tym, ze suszenie pro- wadzi si e w suszarce kontaktowej, przy czym utrzymuje si e temperatur e scianki w suszarce kon- taktowej od 100 do 220°C, i w którym procentowa zawarto sc drobnych cz astek o srednicy <21 µm w wilgotnym placku osadu melaminy jest mniejsza ni z 30% wagowych PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób suszenia wilgotnego placka osadu melaminy. Zwłaszcza, wynalazek dotyczy sposobu suszenia wilgotnego placka osadu melaminy, zawierającego głównie kryształy melaminy otrzymane ze stężonego roztworu melaminy w krystalizatorze. Wynalazek szczególnie dotyczy sposobu suszenia wilgotnego placka osadu melaminy, zawierającego mniej niż 30% wagowych drobnych cząstek, przy czym określenie drobne cząstki stosuje się tu do cząstek o średnicy mniejszej niż 21 μm.

Różne sposoby wytwarzania melaminy opisano w publikacji Nitrogen, No 139, September/October 1982, strony 31 - 39. W szeregu ujawnionych sposobów wytwarza się, jako etap przejściowy, zawiesinę kryształów melaminy i wody. Zawiesiny te poddaje się następnie różnym dodatkowym operacjom, koniecznym do wytworzenia jako produktu suchej melaminy.

Jednym ze sposobów wytwarzania melaminy opisanym w publikacji Nitrogen jest proces Stamicarbon. W procesie Stamicarbon do tej zawiesiny dodaje się roztwór sody kaustycznej i powstałą mieszaninę ogrzewa się do rozpuszczenia kryształów melaminy w celu otrzymania stężonego roztworu melaminy. Roztwór melaminy sączy się następnie, aby usunąć materiały nierozpuszczalne, takie jak cząstki katalizatora, uzyskując oczyszczony roztwór melaminy.

Ten oczyszczony roztwór melaminy wprowadza się następnie do krystalizatora pracującego w obniżonej temperaturze i pod zmniejszonym ciśnieniem, aby wykrystalizować melaminę. Wykrystalizowana melamina i pozostały roztwór tworzą zawiesinę, którą zatęża się dalej, stosując cyklon. Zatężoną zawiesinę wprowadza się następnie do wirówki, w której kryształy melaminy oddziela się od większości pozostałego roztworu. Otrzymany produkt składa się głównie z wilgotnych kryształów melaminy, określanych zwykle przez fachowców jako „wilgotny placek osadu”.

Postępując zgodnie z procesem Stamicarbon, wilgotny placek osadu przesyła się pionowym przewodem ku górze, stosując strumień gorącego powietrza, aby otrzymać suchą melaminę w postaci proszku. Ten rodzaj suszarki będzie określany dalej jako „suszarka rzutowa”. Wysuszoną melaminę w postaci proszku i gorące powietrze opuszczające wierzchołek suszarki rzutowej wprowadza się następnie do cyklonu, w celu oddzielenia proszku melaminy. Oprócz opisanego wyżej procesu Stamicarbon, artykuł w Nitrogen opisuje inne sposoby, w których z zawiesiny melaminy można otrzymać wilgotny placek osadu melaminy i następnie suszy się go.

Zastosowanie końcowego produktu w postaci wysuszonej melaminy jest jednak zależne od bardziej skomplikowanych czynników niż po prostu zawartość wilgoci. Ważnymi czynnikami, odzwierciedlającymi zdolność melaminy do transportowania i przetwarzania są różne właściwości sypkiego produktu, zwłaszcza ciężar nasypowy, gęstość po sprasowaniu, właściwości przetwórcze i zachowanie się placka osadu. Celem wynalazku jest zapewnienie sposobu, zapewniającego ulepszone właściwości sypkiego produktu. Cel ten osiągnięto przez suszenie wilgotnego placka osadu w suszarce kontaktowej zamiast w suszarce rzutowej. Stosowane tu określenie „suszarka kontaktowa” powinno być rozumiane jako odnoszące się do suszarki, w której ciepło doprowadza się do wilgotnego placka osadu głównie przez zetknięcie z powierzchniami czołowymi, stacjonarnymi i/lub ruchomymi, suszarki kontaktowej. Powierzchnie suszarki kontaktowej są zwykle ogrzewane od tyłu przy użyciu płynu grzewczego, takiego jak para lub gorący olej.

W sposobie według wynalazku jako suszarki kontaktowe można konfigurować różne aparaty suszące, włącznie z suszarkami wielorurkowymi, suszarkami bębnowymi i suszarkami talerzowymi. Bardziej szczegółowy opis różnych suszarek kontaktowych można znaleźć w publikacji „Trocknungstechnik”, K. Kroll, Zweiter Band, Springer Verlag, 1978, strony 364 - 73. Chociaż korzystna jest suszarka wielorurkowa, wynalazek nie jest do niej ograniczony i można go realizować z dowolną odpowiednią suszarką kontaktową.

Według wynalazku, temperatura ścianki w suszarce kontaktowej powinna być utrzymywana na poziomie 100 - 220°C, korzystnie od 120 do 160°C. Procesy suszenia przy temperaturze ścianki poniżej 100°C są mało skuteczne, nieekonomiczne, i zwykle należy ich unikać. Podobnie, procesy suszenia przy temperaturze ścianki powyżej 220°C mogą powodować niekorzystne zabarwianie melaminy.

Gdy stosuje się temperaturę ścianki w granicach 120 - 220°C, czas przebywania od 0,1 - 10 godzin, a korzystnie 1 - 3 godzin wystarcza do wysuszenia wilgotnego placka osadu melaminy (zawartość wilgoci około 9% wagowych w przeliczeniu na wilgotną masę) z utworzeniem proszku melaminy (zawartość wilgoci poniżej 0,1% wagowych w przeliczeniu na wilgotną masę). Stosowane tu określenie zawartości wilgoci wyrażanej w % wagowych w przeliczeniu na wilgotną masę można wyrazić

PL 192 965 B1 następującym równaniem, oznaczając jako (WS) ilość pozostałego rozpuszczalnika, a jako (Wm) ciężar melaminy:

[(Ws)/(Ws) + (W_m)].100%

Wysuszony proszek melaminowy ma zwykle zawartość wilgoci poniżej 0,1% wagowych w przeliczeniu na wilgotną masę. Chociaż wynalazek opisano w odniesieniu do wilgotnego placka osadu melaminy o zawartości wilgoci około 9% wagowych, w którym rozpuszczalnikiem jest woda, należy uznać, że wynalazek nie jest tak ograniczony. Należy uznać, że wynalazek można stosować skutecznie w szerokim zakresie składów wilgotnego placka osadu, zawartości wilgoci, i rozpuszczalników.

Zgłaszający stwierdził także, że wynalazek zmniejsza wytwarzanie drobnych cząstek melaminy w procesie suszenia kontaktowego, zwł aszcza w porównaniu z konwencjonalnym procesem suszenia rzutowego. Bez wiązania się żadną konkretną teorią przyjmuje się, że poprawa ciężaru nasypowego, gęstości po sprasowaniu i zdolność zbrylania się, uzyskiwane dzięki wynalazkowi są co najmniej w części powodowane zmniejszeniem tworzenia się drobnych czą stek w trakcie procesu suszenia.

Zgłaszający wykazał to zmniejszone tworzenie się drobnych cząstek w szeregu prób porównujących suszenie rzutowe z suszeniem kontaktowym. Wilgotny placek osadu melaminy, wytworzony w procesie stamicarbon zwykle zawiera mniej niż 6% wagowych drobnych cząstek, korzystnie mniej niż 4% drobnych cząstek, zwłaszcza mniej niż 2% drobnych cząstek. Początkową zawartość drobnych cząstek oceniano, susząc wilgotny placek osadu melaminy otrzymany w procesie stamicarbon, w sali laboratoryjnej, w ciągu 16 godzin w temperaturze 150°C. Ponieważ można rozsądnie przyjąć, że podczas suszenia w suszarce komorowej nie tworzą się drobne cząstki, można wnioskować, że każdy wzrost ilości drobnych cząstek wynika z przyjętego sposobu suszenia.

Gdy wilgotny placek osadu melaminy otrzymany w procesie stamicarbon o zawartości około 2% wagowych drobnych cząstek suszy się w suszarce rzutowej, powstały proszek wysuszonej melaminy zawiera około 8% drobnych cząstek. Wskazuje to, że podczas suszenia w suszarce rzutowej liczba drobnych cząstek dramatycznie wzrasta.

Do kwantyfikacji procentowej zawartości drobnych cząstek w badanej próbce stosowano dyfrakcję światła laserowego, używając urządzenia sympatec Helos 12LA. Badaną próbkę dyspergowano w powietrzu w dozowniku suszarki Rodos pod ciśnieniem 20 milibarów. W tym przypadku próbka wilgotnego placka osadu melaminy zawierała 9% wagowych wilgoci, przy czym suszono ją w wybrany sposób do zawartości wilgoci wynoszącej 0,1% wagowych, w przeliczeniu na suchą masę. Podane zawartości wilgoci oznaczano, ważąc próbkę na wadze Mettler, wyposażonej w element grzejny LP16. Po początkowym zważeniu, próbko ogrzewano i ważono ponownie, aby określić procentowo utratę ciężaru, spowodowaną odparowaniem rozpuszczalnika.

Jeśli, jak podejrzewa zgłaszający, poprawa ciężaru nasypowy, gęstości po sprasowaniu i zdolności do zbrylania, możliwe do uzyskania dzięki stosowaniu wynalazku, wynikają ze zmniejszenia liczby drobnych cząstek, najlepsze wyniki będzie się uzyskiwać w przypadku wilgotnego placka osadu melaminy o dostatecznie małej początkowej zawartości drobnych cząstek. W tych przypadkach, w których początkowa zawartość drobnych cząstek jest zbyt duża, ograniczenie tworzenia się dodatkowych drobnych cząstek przez stosowanie suszarki kontaktowej nie zapewni żadnych większych korzyści. Bez wiązania się żadną teorią naukową zgłaszający uważa, że sposób, w jaki tworzą się kryształy melaminy wpływa na początkową zawartość drobnych cząstek w wilgotnym placku osadu.

Zgłaszający stwierdził, że wilgotny placek osadu melaminy o małej procentowej zawartości drobnych cząstek można otrzymać, gdy kryształy melaminy stanowiące wilgotny placek osadu w przeważ ają cej mierze i korzystnie krystalizowano z roztworu melaminy w krystalizatorze. suszenie takiego wilgotnego placka osadu w suszarce kontaktowej jest szczególnie korzystne.

Roztwór melaminy, wprowadzany do krystalizatora może jednak zawierać pewną ilość kryształów melaminy, powstałych we wcześniejszych etapach procesu. W rezultacie, końcowy wilgotny placek osadu może zawierać niewielką ilość kryształów, które nie powstały z roztworu melaminy w krystalizatorze. Korzystne jest, aby kryształy melaminy w wilgotnym placku osadu stanowiły co najmniej 50% wagowych, a bardziej korzystnie, 90% wagowych kryształów melaminy powstałych z roztworu melaminy w krystalizatorze. Przykłady możliwych krystalizatorów podano w publikacji „Perry,s Chemical Engineers Handbook”, Don W. Green, and James O. Maloney, 7th, edition, Mc Grew Hill, 1997, strony 18 - 44 do 18 - 55.

Opisany wyżej proces wytwarzania melaminy stamicarbon jest przykładem procesu, w którym można wytwarzać wilgotny placek osadu o małej ilości drobnych cząstek. Należy jednak przyznać, że

PL 192 965 B1 wynalazek nie jest ograniczony do suszenia wilgotnego placka osadu wytwarzanego w procesie Stamicarbon. Stwierdzono, że ograniczenie tworzenia się drobnych cząstek przez użycie suszarki kontaktowej zamiast suszarki rzutowej jest korzystne, gdy procentowa zawartość drobnych cząstek w wilgotnym placku osadu jest mniejsza niż 20% wagowych, korzystnie mniejsza niż 10% wagowych, a zwłaszcza niższa niż 6% wagowych.

Wynalazek wyjaśniono w odniesieniu do następujących przykładów, jednak bez ograniczenia do nich.

P r z y k ł a d I. Przykład ten dotyczy suszenia według wynalazku wilgotnego placka osadu wytworzonego w procesie Stamicarbon, o zawartości wilgoci 9% wagowych w przeliczeniu na wilgotną masę. Zawartość wilgoci oznaczano opisaną wyżej metodą wagową. Placek tego wilgotnego osadu o obję tości 30 litrów suszono w ciągu 2 godzin w suszarce kontaktowej wytwarzanej przez firmę Drais, typ T 50FM IG, o pojemności 50 litrów. Jest to suszarka kontaktowa, w której ogrzewanie odbywa się poprzez ściankę. Temperatura ścianki wynosiła 150°C. Wysuszony produkt chłodzono następnie w ciągu 2 godzin w suszarce, stosują c temperaturę ś cianki 20°C. Zawartość wilgoci w proszku melaminowym suszonym tym sposobem wynosiła mniej niż 0,1% wagowych w przeliczeniu na wilgotną masę. Następnie w otrzymanym wysuszonym produkcie melaminowym oznaczano kąt naturalnego usypu, ciężar nasypowy, gęstość po sprasowaniu, kąt naturalnego usypu, zdolność do zbrylania, i procentowa zawartość drobnych cząstek. Oznaczano także zawartość drobnych cząstek w wilgotnym placku.

P r z y k ł a d II. Przykład ten dotyczy suszenia według wynalazku wilgotnego placka osadu melaminy, wytworzonego w procesie Stamicarbon, o zawartości wilgoci 9% wagowych w przeliczeniu na wilgotną masę. Placek tego wilgotnego osadu o objętości 30 litrów suszono w ciągu 2,5 godziny w taki sam sposób jak w przykładzie I i następnie chłodzono w taki sam sposób i w ciągu takiego samego czasu jak w przykładzie I. Następnie w otrzymanym wysuszonym produkcie melaminowym oznaczano kąt naturalnego usypu, ciężar nasypowy, gęstość po sprasowaniu, kąt naturalnego usypu, zdolność do zbrylania, i procentową zawartość drobnych cząstek. Oznaczano także zawartość drobnych cząstek w wilgotnym placku. Wyniki podano w tabeli 1.

P r z y k ł a d p o r ó w n a w c z y. W produkcie z normalnej instalacji, otrzymanym przez suszenie wilgotnego placka osadu wytworzonego w procesie Stamicarbon prowadzonym w skali przemysłowej z suszarką rzutową oznaczano ciężar nasypowy, gęstość po sprasowaniu, kąt naturalnego usypu, zdolność do zbrylania, i procentową zawartość drobnych cząstek zgodnie ze sposobami przedstawionymi w przykładach I i II. Te właściwości produktu pochodzącego z instalacji przemysłowej porównywano z właściwościami produktów suszonych w suszarce kontaktowej, zgodnie z przykładami I i II. Wyniki tego porównania podano w tabeli 1.

Do oceny właściwości nasypowych wilgotnego placka melaminy i suchego proszku melaminy, otrzymanych w powyższych próbach, stosowano następujące procedury:

- ciężar nasypowy i gęstość po sprasowaniu oznaczano we dług normy ASTM D 1895;

- ką t naturalnego usypu oznaczano wedł ug ISO 4324. Mniejszy k ą t naturalnego usypu zapewnia lepsze właściwości przerobowe;

- zdolność do zbrylania oceniano, przechowują c melaminę w cią gu trzech dni pod ciś nieniem 5,88 kPa. Rozmiary i twardość utworzonych w następstwie tego bryłek oceniano wizualnie, i służyły one jako miara zdolnoś ci do zbrylania.

Ponadto, oznaczano procentową zawartość drobnych cząstek w wilgotnym placku melaminy i w wysuszonej melaminie w postaci proszku. Dla oznaczania procentowej zawartości drobnych cząstek w wilgotnym placku, wilgotny placek suszono w suszarce komorowej w opisany wyżej sposób, po czym oznaczano procentową zawartość drobnych cząstek opisaną wyżej metodą dyfrakcji światła laserowego. Procentową zawartość drobnych cząstek w proszku suszonym w suszarce kontaktowej również oznaczano opisaną wyżej metodą dyfrakcji światła laserowego.

W tabeli 1 przedstawiono wyniki trzech prób i oznaczeń , opisanych wyżej.

Z tabeli 1 wyraźnie wynika: ciężar nasypowy melaminy w postaci proszku, suszonej w suszarce kontaktowej, jest o około 18% wyższy niż ciężar nasypowy produktu z instalacji przemysłowej. Gęstość po sprasowaniu melaminy w postaci proszku suszonej w suszarce kontaktowej, jest o około 9% wyższa niż gęstość po sprasowaniu produktu z instalacji przemysłowej. Melamina w postaci proszku, suszona w suszarce kontaktowej, ma średni kąt naturalnego usypu 33°, podczas gdy produkt z instalacji przemysłowej ma kąt naturalnego usypu 48°, co wskazuje, że melamina w postaci proszku suszona w suszarce kontaktowej wykazuje lepsze właściwości przerobowe. Zdolność do zbrylania mePL 192 965 B1 laminy w postaci proszku suszonej w suszarce kontaktowej jest mniejsza niż produktu z instalacji przemysłowej. Procentowa zawartość drobnych cząstek w melaminie w postaci proszku suszonej w suszarce kontaktowej wynosi 3,2 -3,8% wagowych, podczas gdy procentowa zawartość drobnych cząstek w produkcie z instalacji przemysłowej wynosi 8% wagowych.

T a b e l a 1

	czas suszenia (godzin)	ciężar nasypowy (kg/m³)	gęstość po sprasowaniu (kg/m³)	kąt naturalnego usypu	zdolność do zbrylania	% zawartość drobnych cząstek o średnicy <21 pm w wilgotnym placku	% zawartość drobnych cząstek o średnicy <21 pm w wysuszonym produkcie
Przykład I	2	860	1100	32		2,7	3,8
Przykład II	2,5	860	1080	34	mała	1,3	3,2
Przykład porównawczy (produkt z instalacji przemysłowej, suszenie rzutowe)		730	1000	48	umiarkowana	2	8,0

Zastrzeżenia patentowe

Claims

1. Sposób suszenia wilgotnego placka osadu melaminy, znamienny tym, że suszenie prowadzi się w suszarce kontaktowej, przy czym utrzymuje się temperaturę ścianki w suszarce kontaktowej od

100 do 220°C, i w którym procentowa zawartość drobnych cząstek o średnicy <21 μm w wilgotnym placku osadu melaminy jest mniejsza niż 30% wagowych

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że suszy się wilgotny placek osadu, w którym procentowa zawartość drobnych cząstek o średnicy <21 μm w wilgotnym placku osadu melaminy jest mniejsza niż 20% wagowych.

3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że suszy się wilgotny placek osadu, w którym procentowa zawartość drobnych cząstek o średnicy <21 μm w wilgotnym placku osadu melaminy jest mniejsza niż 10% wagowych.

4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że suszy się wilgotny placek osadu, w którym procentowa zawartość drobnych cząstek o średnicy <21 μm w wilgotnym placku osadu melaminy jest mniejsza niż 6% wagowych.

5. Sposób według zastrz. 1, albo 2, albo 3, albo 4, znamienny tym, że suszenie prowadzi się w suszarce wielorurkowej.

6. Sposób według zastrz. 1, albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, znamienny tym, że suszenie prowadzi się przy temperaturze ścianki 120 - 160°C.

7. Sposób według zastrz. 1, albo 2, albo 3, albo 4, albo 5, albo 6, znamienny tym, że suszenie prowadzi się w ciągu 1 - 3 godzin.