PL195742B1 - Sposób wytwarzania melaminy - Google Patents

Abstract

1. Sposób wytwarzania melaminy z mocznika w procesie wysokocisnieniowym, w którym stala melamine wytwarza sie za pomoca przeniesienia produktu reaktora zawierajacego ciekla melamine, CO 2 i NH 3 do seperatora gaz/ciecz, a nastepnie przeslanie stopionej melaminy wychodzacej z sepera- tora do zbiornika, gdzie stopiona melamine chlodzi sie za pomoca odparowujacego czynnika chlodza- cego, znamienny tym, ze separacje gaz/ciecz prowadzi sie dodajac 5·10 -4 - 2·10 -2 mola wody na mol melaminy. PL PL PL PL

Description

Wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania melaminy z mocznika w procesie wysokociśnieniowym, w którym stałą melaminę wytwarza się przenosząc produkt reakcji zawierający ciekłą melaminę, CO2 i NH3 do seperatora gaz/ciecz, a następnie przenosząc stopioną melaminę wychodzącą z seperatora do zbiornika, w którym stopioną melaminę chłodzi się za pomocą czynnika chłodzącego.

Taki sposób ujawniony jest, między innymi, w europejskim zgłoszeniu patentowym EP-A-747366. Opisany jest tam wysokociśnieniowy proces wytwarzania melaminy z mocznika. W szczególności, w europejskim opisie zgłoszeniowym EP-A-747366 opisane jest w jaki sposób mocznik poddawany jest pirolizie w reaktorze, przy ciśnieniu od 10,34 do 24,13 MPa i w temperaturze od 354 do 454°C, z wytworzeniem produktu reaktora. Ten otrzymany produkt reaktora zawiera ciekłą melaminę, CO2i NH3i przenosi się go pod ciśnieniem jako mieszany strumień do separatora gaz/ciecz.

W tym separatorze gaz/ciecz, w którym utrzymuje się zasadniczo to samo ciśnienie i tę samą temperaturę co w reaktorze, produkt reaktora rozdziela się na strumień gazowy i strumień ciekły. Strumień gazowy zawiera gazy odlotowe, CO2 i NH3 oraz pary melaminy. Strumień ciekły zawiera głównie ciekłą melaminę. Produkt gazowy przenosi się do skrubera, a ciekłą melaminę przenosi się do urządzenia chłodzącego produkt. W skruberze gazy odlotowe CO2 i NH3, które zawierają pary melaminy przemywa się stopionym mocznikiem, zasadniczo pod ciśnieniem i w temperaturze takim samym jak ciśnienie i temperatura w reaktorze, aby podgrzać wstępnie mocznik, jak i schłodzić gazy odlotowe do temperatury od 177 do 232°C i usunąć pary melaminy z gazów odlotowych. Wstępnie ogrzany stopiony mocznik, który zawiera melaminę wprowadza się następnie do reaktora. W urządzeniu chłodzącym produkt ciekłą melaminę schładza się za pomocą ciekłego czynnika chłodzącego, który tworzy gaz w temperaturze ciekłej melaminy w schładzaczu produktu, z wytworzeniem stałego produktu melaminowego bez przemywania lub dalszego oczyszczania. Europejski opis EP-A-747366 jako korzystny czynnik chłodzący wskazuje ciekły amoniak, ciśnienie w urządzeniu chłodzącym produkt wynosi powyżej 4,14 MPa. Pomimo, że zgodnie z opisem EP-A-747366 czystość końcowego produktu melaminowego wynosiła więcej niż 98,5% wagowych, to jednakże taki stopień czystości trudno jest utrzymać stale na skalę produkcyjną. Jest to wadą, zwłaszcza, gdy melamina ma być zastosowana w żywicach melaminowo-formaldehydowych stosowanych w laminatach i/lub powłokach. Zanieczyszczenia w końcowym produkcie melaminowym, zwłaszcza wytwarzanym na skalę przemysłową, składają się głównie z melamu, melemu oraz zanieczyszczeń zawierających tlen, takich jak ammelid, ammelina i urediomelamina.

Celem wynalazku jest dostarczenie ulepszonego sposobu wytwarzania melaminy z mocznika, w którym melaminę otrzymuje się w postaci suchego proszku o wysokim stopniu czystości. Bardziej dokładnie, celem wynalazku jest dostarczenie ulepszonego procesu wysokociśnieniowego wytwarzania melaminy z mocznika, w którym melaminę otrzymuje się bezpośrednio z ciekłej stopionej melaminy w postaci suchego proszku o wysokim stałym stopniu czystości za pomocą chłodzenia.

Cel ten został osiągnięty poprzez dodanie 5·10^-4 - 2·10^-2 mola wody na mol melaminy w trakcie prowadzenia seperacji gaz/ciecz. Korzystnie dodaje się wodę do seperatora gaz/ciecz w ilości mniejszej niż 10^-2 mola na mol melaminy i większej niż 10^-3 mola na mol melaminy. Stosunek ten jest stosunkiem załadowania do seperatora.

Nieoczekiwanie okazało się, sposób według wynalazku prowadzi do ustalenia się ilości zanieczyszczeń zawierających tlen w końcowym produkcie melaminowym.

Korzyść sposobu według wynalazku polega na tym, że wytwarzana proszkowa melamina ma stałą czystość wynoszącą powyżej 98,5% wagowych, która jest wystarczająca, aby tak otrzymana melamina mogła być przeznaczona do zasadniczo każdego zastosowania. Jednocześnie umożliwione jest otrzymanie melaminy o bardzo dobrej charakterystyce kolorystycznej.

W stanie techniki nigdy nie zostało ujawnione stosowanie wody w celu zapobiegania tworzenia się zanieczyszczeń zawierających tlen. Opis Stanów Zjednoczonych Ameryki nr US-A-3116294 ujawnia, na przykład, że w celu otrzymania melaminy o czystości wyższej niż 99% wagowych, surową melaminę o czystości 95% należy ogrzać w obecności samego NH3 wyraźnie bez obecności wody.

W opisie Stanów Zjednoczonych Ameryki ujawnione jest stosowanie pary wodnej w niskociśnieniowej katalitycznej syntezie melaminy. Para wodna powinna być dodana do strumienia gazowego opuszczającego fazę reakcji, wcześniej niż gaszenie. Zadaniem pary wodnej jest hydroliza kwasu cjanowego i innych prekursorów melaminowych.

PL 195 742 B1

W opisie holenderskim NL-A-8105027 ujawnione jest, że sposób według US-A-3,386 999 jest raczej powolny i raczej nie prowadzi do całkowitej konwersji, powinno się stosować stały katalizator, gdy pożądana jest konwersja związków taka jak kwasu cyjanowego do amoniaku i dwutlenku węgla.

US-A-3,308,123 ujawnia stosowanie rozpylonej wody, w seperatorze/ugaszaczu w melaminowym procesie wysokociśnieniowym, seperator/ugaszacz ma temperaturę poniżej 200°C. Proces prowadzi się w ten sposób, aby na tyle na ile jest to możliwe uniknąć kontaktu pomiędzy wodą i melaminą.

Jest to wiec niezwykle zaskakujące, że takie dobre rezultaty uzyskuje się w sposobie według wynalazku, w którym seperację gaz/ciecz prowadzi się w obecności wody. Wodę można dodać do seperatora gaz/ciecz, korzystnie za pomocą pompy.

Ilość wody dodawanej do seperatora gaz/ciecz w sposobie według wynalazku wynosi od 5·10^-4 - 2·10^-2 -3 -2 mola wody na mol melaminy. Ilość dodanej wody korzystnie wybiera się pomiędzy 10^-3 i 10^-2 mola wody na mol melaminy. Przyjęto hipotezę, że woda reaguje z kwasem izocyjanowym do amoniaku i dwutlenku węgla, które opuszczają stopioną melaminę. Tak więc, ilość kwasu izocyjanowego w stopionej melaminie będzie zmniejszać się poprzez reakcję z wodą. Korzyścią jest mniejsza i stała zawartość ammelidu w melaminie, a uważa się, że ammelid wytwarza się z kwasu izocyjanowego.

Do wytwarzania melaminy jako surowiec stosuje się korzystnie mocznik w postaci stopionej. W procesie wytwarzania melaminy NH3 i CO2 są produktami ubocznymi, reakcja przebiega zgodnie z następującym równaniem reakcji:

CO(NH2)2 C3N6H6 + 6 NH3 + 3 CO2

Wytwarzanie melaminy z mocznika można prowadzić przy wysokim ciśnieniu, korzystnie pomiędzy 5 i 25 MPa, bez obecności katalizatora. Temperatura reakcji wynosi pomiędzy 325 a 450°C, korzystnie pomiędzy 350 a 425°C. Produkty uboczne, NH3 i CO2, zawraca się zwykle do towarzyszących fabryk mocznika.

Powyższy cel wynalazku osiąga się stosując aparaty odpowiednie do wytwarzania melaminy z mocznika. Odpowiednimi aparatami do prowadzenia sposobu według wynalazku mogą być skruber, reaktor, separator gaz/ciecz, ewentualnie postreaktor i zbiornik chłodzący.

W wykonaniu wynalazku melaminę wytwarza się z mocznika w aparacie zawierającym skruber, reaktor melaminowy, separator gaz/ciecz i zbiornik chłodzący. Stopiony mocznik z fabryki mocznika wprowadza się do skrubera pracującego pod ciśnieniem od 5 do 25 MPa, korzystnie od 8 do 20 MPa, i w temperaturze powyżej temperatury topnienia mocznika. Skruber może być zaopatrzony w płaszcz chłodzący do dodatkowego chłodzenia skrubera. Skruber ewentualnie zawiera wewnętrzne elementy chłodzące. W skruberze stopiony mocznik kontaktuje się z gazami reakcyjnymi z reaktora melaminy lub z oddzielnego separatora gaz/ciecz współprądowego z reaktorem.

Ciśnienie i temperatura w oddzielnym seperatorze gaz/ciecz są zasadniczo takie same jak temperatura i ciśnienie w reaktorze melaminy. Gazy reakcyjne składają się głównie z CO2 i NH3 i również z nieznacznej ilości pary melaminowej. Stopiony mocznik wymywa pary melaminy z gazów odlotowych i zawraca tę melaminę do reaktora. W procesie wymywania gazy odlotowe schładzają się od temperatury reaktora, to jest od 350 do 425°C, do temperatury od 170 do 240°C, mocznik ogrzewa się do temperatury od 170 do 240°C. Gazy odlotowe usuwa się u góry skrubera i, na przykład, mogą być one zawracane do towarzyszącej fabryki mocznika, gdzie mogą stanowić surowiec do wytwarzania mocznika.

Wstępnie ogrzany stopiony mocznik odprowadza się ze skrubera razem z melaminą wymytą z gazów odlotowych i przekazuje, na przykład za pomocą pompy wysokociśnieniowej do reaktora pracującego pod ciśnieniem pomiędzy 5 i 25 MPa, korzystnie pomiędzy 8 i 20 MPa. Alternatywnie, do przekazania stopionego mocznika można zastosować grawitację, umieszczając skruber powyżej reaktora.

W reaktorze stopiony mocznik ogrzewa się do temperatury pomiędzy 325 a 450°C, korzystnie w przybliżeniu pomiędzy 350 a 425°C, pod ciśnieniem jak podano wyżej, przy czym w tych warunkach mocznik przekształca się w melaminę, CO2 i NH3. Do stopionego mocznika może być dodana pewna ilość amoniaku, w postaci, na przykład, ciekłej lub gorącej pary. Dodanie amoniaku, może przyczynić się, na przykład, do zapobiegania tworzenia się produktów kondensacji melaminy, takich jak melam, melem i melon, lub do ułatwienia mieszania w reaktorze. Ilość dodawanego amoniaku do reaktora wynosi od 0do 10 moli na mol mocznika, korzystnie od 0do 5 moli amoniaku, a najkorzystniej od 0do 2 moli amoniaku na mol mocznika.

PL 195 742 B1

CO2 i NH3, wytwarzane w reakcji, oraz dodatkowo dostarczony amoniak, zbierają się w sekcji oddzielania i oddziela się je w stanie gazowym od ciekłej melaminy.

Do seperatora gaz/ciecz współprądowego z reaktorem dodaje się 5·10^-4 - 2·10^-2 mola wody na mol melaminy. Ilość dodanej wody do seperatora gaz/ciecz korzystnie wybiera się tak. aby była. niższa niż 10^-2 mola wody na mol melaminy i wyższa niż 10^-3 mola na mol melaminy.

Do współprądowego z reaktorem separatora gaz/ciecz można korzystnie wprowadzić dodatkowo amoniak. W tym przypadku ilość amoniaku wynosi 0,01-10 moli amoniaku na mol melaminy, korzystnie 0,1-5 moli. Ułatwia to szybką separacje dwutlenku węgla, dzięki czemu zapobiega się tworzeniu zanieczyszczeń zawierających tlen. Korzystna jest obecność w seperatorze gaz/ciecz amoniaku i wody w celu zapobiegania tworzenia się zanieczyszczeń zawierających tlen i uniknięcia tworzenia się melemu, melamu i melonu. Mieszaninę gazową utworzoną po separacji gaz/ciecz wprowadza się do skrubera w celu usunięcia par melaminy i wstępnego ogrzania stopionego mocznika.

Stopioną melaminę, o temperaturze pomiędzy temperaturą topnienia melaminy i 450°C, odprowadza się (z reaktora lub) ze współprądowego separatora gaz/ciecz i gwałtownie chłodzi się i rozpręża stosując ciekły czynnik, to jest parę w warunkach urządzenia chłodzącego, korzystnie amoniak.

Claims (4)

1. Sposób wytwarzania melaminy z mocznika w procesie wysokociśnieniowym, w którym stałą melaminę wytwarza się za pomocą przeniesienia produktu reaktora zawierającego ciekłą melaminę, CO2 i NH3 do seperatora gaz/ciecz, a następnie przesłanie stopionej melaminy wychodzącej z seperatora do zbiornika, gdzie stopioną melaminę chłodzi się za pomocą odparowującego czynnika chłodzącego, znamienny tym, że separację gaz/ciecz prowadzi się dodając 5·10^-4 - 2·10^-2 mola wody na mol melaminy.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że dodaje się 10^-3 do 10^-2 mola wody na mol melaminy.

3. Sposób według zastrz. 1, albo 2, znamienny tym, że separację gaz/ciecz prowadzi się dodając 0,01 - 10 moli amoniaku na mol melaminy.

-3 -2

4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że separację gaz/ciecz prowadzi się dodając 0,1 - 5 moli amoniaku na mol melaminy.