PL337089A1

PL337089A1 - Method of obtaining melamine

Info

Publication number: PL337089A1
Application number: PL98337089A
Authority: PL
Inventors: Tjay Tjien Tjioe; Hubertus Jozef Maria Slangen
Original assignee: Dsm Nv
Priority date: 1997-06-16
Filing date: 1998-05-15
Publication date: 2000-07-31

Description

OK-II-23/45730 d 33^089 PCT/NL98/002 81 WO 98/55466OK-II-23/45730 d 33 ^ 089 PCT / NL98 / 002 81 WO 98/55466

Sposób wytwarzania melaminyMethod for producing melamine

Wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania melaminy z mocznika w procesie wysokociśnieniowym, w którym stałą melaminę wytwarza się przenosząc stopioną melaminę z reaktora do zbiornika, w którym stopioną melaminę chłodzi się za pomocą odparowującego czynnika chłodzącego.The invention relates to a process for the production of melamine from urea in a high-pressure process in which solid melamine is produced by transferring melamine melt from a reactor to a vessel in which the melamine melt is cooled by an evaporating cooling agent.

Taki sposób ujawniony jest, między innymi, w europejskim zgłoszeniu patentowym EP-A-747366, w którym opisany jest 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, który pracuje przy ciśnieniu od 10,34 do 24,13 MPa i w temperaturze od 354 do 454°C, z wytworzeniem produktu reaktora. Ten produkt reaktora, zawierający ciekłą melaminę, CO2 i NH3 przenosi się pod ciśnieniem jako mieszany strumień do separatora. W separatorze tym, 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. 2Such a process is disclosed, inter alia, in European patent application EP-A-747366, which describes a high-pressure process for producing melamine from urea. In particular, EP-A-747366 describes how urea is pyrolysed in a reactor which operates at a pressure of 10.34 to 24.13 MPa and a temperature of 354 to 454 ° C to form a reactor product . This reactor product, containing liquid melamine, CO2 and NH3, is transferred under pressure as a mixed stream to the separator. In this separator, which maintains substantially the same pressure and temperature as in the reactor, the reactor product is separated into a gas stream and a liquid stream. 2

Strumień gazowy zawiera głównie gazy odlotowe CO2 i NH3 oraz pary melaminy. Strumień ciekły zawiera głównie stopioną melaminę. Strumień gazowy przenosi sie do skrubera, a strumień ciekły przenosi się do jednostki chłodzącej produkt. W skruberze, pracującym w temperaturze i pod ciśnieniem prawie takim samym jak warunki reaktora, strumień gazowy przemywa się stopionym mocznikiem. Ciepło uzyskane w skruberze zarówno podgrzewa wstępnie stopiony mocznik, jak i chłodzi strumień gazowy do temperatury od 177 do 232°C. Stopiony mocznik przemywa również strumień gazowy usuwając pary melaminy z gazów odlotowych. Wstępnie ogrzany stopiony mocznik, razem z melaminą wymytą z gazów odlotowych CO2 i NH3 wprowadza się następnie do reaktora. W jednostce chłodzącej produkt, stopioną melaminę schładza się i zestala się za pomocą ciekłego czynnika chłodzącego z wytworzeniem stałego produktu melaminowego o wysokiej czystości bez potrzeby dalszego oczyszczania. Korzystnie, ciekłym czynnikiem chłodzącym jest czynnik, który stanowi gaz w temperaturze stopionej melaminy i ciśnieniu w jednostce chłodzącej produkt. Europejski opis EP-A-747366 wskazuje jako korzystny czynnik chłodzący ciekły amoniak pod ciśnieniem w jednostce chłodzącej produkt wynoszącym powyżej 41,4 bara. Pomimo, że zgodnie z opisem EP-A-747366 czystość stałego produktu melaminowego otrzymanego w ujawnionym procesie wynosiła więcej niż 991 wagowych, to jednakże taki stopień czystości trudno jest utrzymać na skalę produkcyjną. Niemożność utrzymania czystości większej niż 99% wagowych ma tę wadę, że wytworzona melamina jest mniej odpowiednia dla bardziej wymagających zastosowań, zwłaszcza dla żywic 3 melaminowo-formaldehydowych stosowanych w laminatach i/lub powłokach.The gaseous stream mainly contains CO2 and NH3 off-gases and melamine vapors. The liquid stream mainly contains melamine melt. The gaseous stream is transferred to a scrubber and the liquid stream is transferred to the product cooling unit. In a scrubber operating at a temperature and pressure about the same as the reactor conditions, the gaseous stream is washed with molten urea. The heat obtained in the scrubber both heats the pre-melt urea and cools the gaseous stream to a temperature of 177 to 232 ° C. The molten urea also scrubs the gaseous stream to remove melamine vapors from the exhaust gas. The preheated molten urea, together with the melamine washed out from the CO2 and NH3 off-gases, are then fed to the reactor. In the product cooling unit, the melamine melt is cooled and solidified with a liquid cooling agent to produce a high purity solid melamine product without the need for further purification. Preferably, the liquid cooling agent is an agent that is a gas at the temperature of the melamine melt and the pressure in the product cooling unit. EP-A-747366 indicates as a preferred cooling liquid ammonia under a pressure in the product cooling unit of more than 41.4 bar. Although according to EP-A-747366 the purity of the solid melamine product obtained by the disclosed process was greater than 991 by weight, this degree of purity is difficult to maintain on a production scale. The inability to maintain purity greater than 99% by weight has the disadvantage that the melamine produced is less suitable for more demanding applications, in particular for melamine-formaldehyde resins used in laminates and / or coatings.

Celem wynalazku jest dostarczenie ulepszonego sposobu wytwarzania melaminy z mocznika, w którym melaminę otrzymuje się bezpośrednio z produktu reaktora w postaci suchego proszku o wysokim stopniu czystości. Bardziej dokładnie, celem wynalazku jest dostarczenie ulepszonego procesu wysokociśnieniowego wytwarzania melaminy z mocznika, w którym melamine otrzymuje się bezpośrednio z ciekłej stopionej melaminy w postaci suchego proszku o wysokim stopniu czystości za pomocą chłodzenia.The object of the invention is to provide an improved process for the production of melamine from urea, in which the melamine is obtained directly from the reactor product in the form of a dry powder with a high degree of purity. More specifically, it is an object of the invention to provide an improved process for high pressure melamine production from urea, wherein melamine is obtained directly from liquid melamine melt in the form of a dry powder with a high degree of purity by cooling.

Zgłaszający znalazł, że melaminę o wysokiej czystości można otrzymywać w sposób ciągły ze stopionej melaminy wychodzącej z reaktora melaminy, która ma temperaturę pomiędzy temperaturą topnienia melaminy a około 450 °C, rozpylając stopioną melaminę za pomocą środków rozpylających do zbiornika i chłodząc stopioną melaminę za pomocą kontaktowania z odparowującym czynnikiem chłodzącym w atmosferze amoniaku pod zwiększonym ciśnieniem amoniaku z wytworzeniem proszku melaminowego o temperaturze poniżej 270°C, uwalniając ciśnienie amoniaku i chłodząc proszek melaminowy, co najmniej przez część zakresu chłodzenia, wzruszając proszek mechanicznie i chłodzą bezpośrednio, pośrednio lub w kombinacji.The Applicant has found that high purity melamine can be obtained continuously from melamine melt exiting a melamine reactor which has a temperature between the melamine melting point and about 450 ° C by spraying the melamine melt into the tank by spraying means and cooling the melamine melt by contacting with a cooling agent evaporating in an atmosphere of ammonia under increased ammonia pressure to form a melamine powder having a temperature below 270 ° C, releasing the ammonia pressure and cooling the melamine powder for at least part of the cooling range by moving the powder mechanically and cooling directly, indirectly or in combination.

Zwiększone ciśnienie amoniaku oznacza ciśnienie powyżej 1 MPa, korzystnie powyżej 1,5 Mpa, jeszcze korzystniej powyżej 4,5 Mpa, a najkorzystniej powyżej 6 Mpa. Ciśnienie amoniaku wynosi poniżej 40 Mpa, korzystnie poniżej 25 Mpa, a jeszcze korzystniej poniżej 11 Mpa. 4Increased ammonia pressure means a pressure of greater than 1MPa, preferably greater than 1.5MPa, even more preferably greater than 4.5MPa and most preferably greater than 6MPa. The ammonia pressure is below 40 Mpa, preferably below 25 Mpa, and even more preferably below 11 Mpa. 4

Proszek melaminowy ma słabe charakterystyki płynięcia i fluidyzacji i niski współczynnik wyrównywania temperaturowego (słaba przewodność cieplna). Dlatego standardowe sposoby chłodzenia, takie jak złoże fluidalne lub złoże ruchomego wypełnienia, nie mogą być wprost zastosowane na skalę produkcyjną. Jednakże znaleźliśmy, że na kolor proszku melaminowego ma niekorzystny wpływ zwłaszcza zbyt długie przebywanie melaminy w wysokiej temperaturze. Dlatego krytyczne znaczenie ma skuteczna kontrola czasu przebywania w wysokiej temperaturze. Dlatego ważna jest możliwość skutecznego schładzania proszku melaminowego.Melamine powder has poor flow and fluidization characteristics and a low temperature equalization (poor thermal conductivity). Therefore, standard cooling methods, such as a fluidized bed or a moving fill bed, cannot be directly applied to a production scale. However, we have found that the color of the melamine powder is adversely affected, in particular, by a long exposure to high temperature of the melamine. Therefore, effective control of the high temperature residence time is critical. Therefore, it is important to be able to effectively cool the melamine powder.

Nieoczekiwanie okazało się, że możliwe jest schłodzenie proszku melaminowego, niezależnie od jego słabych charakterystyk płynięcia i przewodnictwa cieplnego, gdy zastosuje się mechaniczne wzruszanie połączone z bezpośrednim i pośrednim schładzaniem. Określenie schładzania pośrednie oznacza takie schładzanie, w którym mechanicznie wzruszany proszek melaminowy kontaktuje się ze schłodzoną powierzchnią. Określenie schładzanie bezpośrednie oznacza takie schładzanie, w którym mechanicznie wzruszany proszek melaminowy kontaktuje się z czynnikiem chłodzącym takim jak amoniak lub strumień powietrza. Oczywiście możliwa jest również kombinacja mechanizmu schładzania bezpośredniego i pośredniego.It has surprisingly been found that it is possible to cool a melamine powder, irrespective of its poor flow and thermal conductivity characteristics, when mechanical agitation combined with direct and indirect cooling is applied. The term indirect cooling means such a cooling in which a mechanically agitated melamine powder contacts a cooled surface. The term direct cooling means such cooling in which a mechanically agitated melamine powder is brought into contact with a cooling agent such as ammonia or a stream of air. Of course, a combination of direct and indirect cooling is also possible.

Proszek melaminowy wytworzony za pomocą rozpylania stopionej melaminy do zbiornika zestalania, utrzymuje się pod zwiększonym ciśnieniem amoniaku w temperaturze powyżej 200°C przez czas kontaktu. Okres tego czasu kontaktu korzystnie wynosi od 1 minuty do 5 godzin, jeszcze korzystniej od 5 5 minut do 2 godzin. Podczas tego czasu kontaktowania się temperatura produktu melaminowego może pozostawać zasadniczo stała lub produkt melaminowy może być schłodzony do temperatury powyżej 200°C, korzystnie powyżej 240°C, najkorzystniej powyżej 270°C. Zwiększone ciśnienie amoniaku oznacza ciśnienie powyżej 1 MPa, korzystnie powyżej 1,5 Mpa, jeszcze korzystniej powyżej 4,5 Mpa, a najkorzystniej powyżej 6 Mpa. Ciśnienie amoniaku wynosi poniżej 40 Mpa, korzystnie poniżej 25 Mpa, a jeszcze korzystniej poniżej 11 Mpa. Produkt melaminowy można schładzać w zbiorniku zestalającym lub w oddzielnym zbiorniku chłodzącym.The melamine powder made by spraying molten melamine into the solidification vessel is kept under an increased pressure of ammonia at a temperature above 200 ° C for the contact time. The period of this contact time is preferably from 1 minute to 5 hours, even more preferably from 5 minutes to 2 hours. During this contact time the temperature of the melamine product may remain substantially constant or the melamine product may be cooled to a temperature above 200 ° C, preferably above 240 ° C, most preferably above 270 ° C. Increased ammonia pressure means a pressure of greater than 1MPa, preferably greater than 1.5MPa, even more preferably greater than 4.5MPa and most preferably greater than 6MPa. The ammonia pressure is below 40 Mpa, preferably below 25 Mpa, and even more preferably below 11 Mpa. The melamine product can be cooled in a solidification tank or in a separate cooling tank.

Zaletą sposobu według wynalazku jest ciągłe wytwarzanie, na skale produkcyjną, suchego proszku melaminowego o czystości powyżej 98,5% Wagowych, a zwykle powyżej 99% wagowych, który ma bardzo dobre charakterystyki koloru. Melamina o wysokiej czystości wytwarzana sposobem według wynalazku nadaje się do zasadniczo każdego zastosowania melaminy, włączając w to żywice melamino-formaldehydowe stosowane w laminatach i/lub powłokach.An advantage of the process according to the invention is the continuous production, on a scale of production, of dry melamine powder with a purity above 98.5% by weight, and usually above 99% by weight, which has very good color characteristics. The high purity melamine of the present invention is suitable for virtually any melamine application, including melamine-formaldehyde resins used in laminates and / or coatings.

Do wytwarzania melaminy jako surowiec stosuje się korzystnie mocznik, mocznik dostarcza się do reaktora w postaci stopionej i poddaje reakcji w podwyższonej temperaturze i podwyższonym ciśnieniu. Mocznik reaguje z wytworzeniem melaminy i produktów ubocznych CO2 i NH3, zgodnie z następującym równaniem reakcji: 6 CO(NH2)2 -» C3N6H6 + 6 NH3 + 3 C02For the production of melamine, urea is preferably used as a raw material, urea is supplied to the reactor in molten form and reacted at elevated temperature and pressure. Urea reacts to form melamine and by-products CO2 and NH3 according to the following reaction equation: 6 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, w temperaturze reakcji pomiędzy 325 a 450°C, 6 korzystnie pomiędzy 350 a 425°C. Produkty uboczne, CO2 i NH3 zawraca się zwykle do towarzyszących fabryk mocznika. Powyższy cel wynalazku osiąga się stosując aparaty odpowiednie do wytwarzania melaminy z mocznika. Odpowiednimi aparatami mogą być skruber, reaktor mający zarówno zintegrowany separator gaz/ciecz jak i oddzielny separator gaz/ciecz, ewentualnie postreaktor, pierwszy zbiornik chłodzący i, ewentualnie, dodatkowe zbiorniki chłodzące. Gdy stosuje się oddzielny separator gaz/ciecz, ciśnienie i temperatura w separatorze są zasadniczo identyczne jak temperatura i ciśnienie w reaktorze. W wykonaniu wynalazku melaminę wytwarza się z mocznika w aparacie zawierającym skruber, reaktor melaminowy mający albo zintegrowany separator gaz/ciecz lub oddzielny separator gaz/ciecz, pierwszy zbiornik chłodzący i drugi zbiornik chłodzący. W tym wykonaniu stopiony mocznik wprowadza się do skrubera pracującego pod ciśnieniem od 5 do 25 MPa, korzystnie od 8 do 20MPa, i w temperaturze powyżej temperatury topnienia mocznika. Skruber może być zaopatrzony w płaszcz chłodzący lub wewnętrzne elementy chłodzące do dodatkowego ustalania temperatury.The production of melamine from urea can be carried out at high pressure, preferably between 5 and 25 MPa, in the absence of a catalyst, at a reaction temperature between 325 and 450 ° C, preferably between 350 and 425 ° C. The by-products CO2 and NH3 are usually recycled to the associated urea plants. The above object of the invention is achieved by using apparatus suitable for the production of melamine from urea. Suitable apparatuses may be a scrubber, a reactor having both an integrated gas / liquid separator and a separate gas / liquid separator, optionally a post-reactor, a first cooling vessel and, optionally, additional cooling vessels. When a separate gas / liquid separator is used, the pressure and temperature in the separator are substantially identical to the temperature and pressure in the reactor. In an embodiment of the invention, melamine is produced from urea in an apparatus comprising a scrubber, a melamine reactor having either an integrated gas / liquid separator or a separate gas / liquid separator, a first cooling vessel and a second cooling vessel. In this embodiment, the molten urea is fed to the scrubber operating at a pressure of 5 to 25 MPa, preferably 8 to 20 MPa, and at a temperature above the melting point of the urea. The scrubber can be provided with a cooling jacket or internal cooling elements for additional temperature control.

Po przejściu przez skruber, stopiony mocznik kontaktuje się z gazami odlotowymi pochodzącymi z reaktora melaminy lub oddzielnego separatora gaz/ciecz. Gazy reakcyjne stanowią głównie CO2 i NH3 i mogą zawierać również pary melaminy. Stopiony mocznik wymywa pary melaminy z gazów odlotowych CO2 i NH3, 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. 7After passing through the scrubber, the urea melt is brought into contact with the off-gas coming from the melamine reactor or a separate gas / liquid separator. The reaction gases are mainly CO2 and NH3 and may also contain melamine vapors. The molten urea leaches the melamine vapors from the CO2 and NH3 off-gases, and returns this melamine to the reactor. In the scrubbing process, the off-gas is cooled from the reactor temperature, i.e. 350 to 425 ° C, to 170 to 240 ° C, the urea is heated to 170 to 240 ° C. 7

Gazy odlotowe, CO2 i NH3, usuwa się u góry skrubera i, na przykład, mogą być one zawracane do towarzyszącej fabryki mocznika, gdzie mogą stanowić surowiec do wytwarzania mocznika.The off-gas CO2 and NH3 are removed at the top of the scrubber and, for example, can be recycled to an adjoining urea plant where they can be used as a raw material for urea production.

Wstępnie ogrzany stopiony mocznik odprowadza się ze skrubera razem z melaminą wymytą z gazów odlotowych i przekazuje do wysokociśnieniowego reaktora pracującego pod ciśnieniem pomiędzy 5 i 25 MPa, korzystnie pomiędzy 8 i 20 MPa. Do tego przekazania można zastosować pompy wysokociśnieniowe lub, gdy skruber jest umieszczony powyżej reaktora, wykorzystuje się grawitację, lub można zastosować połączenie grawitacji i pomp. W reaktorze stopiony mocznik ogrzewa się do temperatury pomiędzy 325 a 450°C, korzystnie pomiędzy 350 a 425°C, pod ciśnieniem pomiędzy 5 i 25 MPa, korzystnie 8 i 20 MPa, konwertując mocznik w melaminę, CO2 i NH3. Do stopionego mocznika może być dodana pewna ilość amoniaku, w postaci, na przykład, ciekłej lub gorącej pary. Dodatkowy amoniak, chociaż tylko ewentualny, może przyczynić się, na przykład, do zapobiegania tworzenia się kondensacyjnych produktów melaminy, takich jak melam, melem i melon, lub do ułatwienia mieszania w reaktorze. Ilość dodawanego dodatkowo amoniaku może wynosić do 10 moli amoniaku na mol mocznika, korzystnie do 5 moli amoniaku na mol mocznika, a najkorzystniej do 2 moli amoniaku na mol mocznika. CO2 i NH3, wytwarzane w reakcji, oraz dodatkowo dostarczony amoniak, zbierają się w sekcji oddzielania, na przykład, na górze reaktora, lub w oddzielnym separatorze gaz/ciecz usytuowanym we współprądzie z reaktorem, i oddziela się je od ciekłej melaminy. Gdy stosuje się oddzielny, współprądowy 8 separator gaz/ciecz można korzystnie wprowadzić dodatkowo amoniak do separatora. W tym przypadku ilość amoniaku wynosi 0,01-10 moli amoniaku na mol melaminy, korzystnie 0,1-5 moli amoniaku na mol melaminy. Dodanie dodatkowego amoniaku do separatora ułatwia szybką separacje dwutlenku węgla od produktu reakcji, dzięki czemu zapobiega się tworzeniu produktów ubocznych zawierających tlen. Tak jak to opisano wyżej, mieszanina gazowa usunięta z separatora gaz/ciecz może być wprowadzona do skrubera w celu usunięcia par melaminy i wstępnego ogrzania stopionego mocznika.The preheated molten urea is withdrawn from the scrubber together with the melamine washed from the waste gas and passed to a high pressure reactor operating at a pressure between 5 and 25 MPa, preferably between 8 and 20 MPa. High pressure pumps may be used for this transfer, or gravity may be used when the scrubber is located above the reactor, or a combination of gravity and pumps may be used. In the reactor, the urea melt is heated to a temperature between 325 and 450 ° C, preferably between 350 and 425 ° C, at a pressure between 5 and 25 MPa, preferably 8 and 20 MPa, converting urea into melamine, CO2 and NH3. Some ammonia may be added to the molten urea in the form of, for example, liquid or hot steam. The additional ammonia, although only optional, may contribute, for example, to the prevention of the formation of melamine condensation products such as melam, melem and melon or to facilitate agitation in the reactor. The amount of additional ammonia added may be up to 10 moles of ammonia per mole of urea, preferably up to 5 moles of ammonia per mole of urea, and most preferably up to 2 moles of ammonia per mole of urea. The CO2 and NH3 produced in the reaction and the additionally supplied ammonia are collected in a separation section, for example at the top of the reactor, or in a separate gas / liquid separator downstream of the reactor, and separated from the melamine liquid. If a separate, downstream gas / liquid separator is used, it is advantageous to additionally introduce ammonia to the separator. In this case, the amount of ammonia is 0.01-10 moles of ammonia per mole of melamine, preferably 0.1-5 moles of ammonia per mole of melamine. The addition of additional ammonia to the separator facilitates the rapid separation of carbon dioxide from the reaction product, thereby preventing the formation of oxygen-containing by-products. As described above, the gas mixture stripped from the gas / liquid separator may be introduced into the scrubber to remove melamine vapors and preheat the urea melt.

Stopioną melaminę, o temperaturze pomiędzy temperaturą topnienia melaminy i 450°C, odprowadza się z reaktora lub ze współprądowego separatora gaz/ciecz i rozpyla się do zbiornika chłodzącego, aby wytworzyć stały produkt melaminowy. Jednakże, przed rozpyleniem, stopiona melaminę można schłodzić od temperatury reaktora do temperatury bliższej temperaturze topnienia melaminy, ale ciągle od niej wyższej.Melt melamine, having a temperature between the melting point of melamine and 450 ° C, is discharged from the reactor or a downstream gas / liquid separator and is sprayed into a cooling vessel to form a solid melamine product. However, before spraying, the melamine melt may be cooled from the reactor temperature to a temperature closer to, but still above the melting point of melamine.

Stopioną melaminę odprowadza się z reaktora w temperaturze korzystnie powyżej 390°C, jeszcze korzystniej powyżej 400°C, i schładza się co najmniej o 5°C, korzystnie o co najmniej 15°C, zanim rozpyli się ją do zbiornika chłodzącego. Najkorzystniej stopioną melaminę schładza się do temperatury wyższej o 5-20°C od temperatury zestalania się melaminy. Stopioną melaminę można schłodzić w separatorze gaz/ciecz lub w oddzielnym aparacie współprądowym z separatorem gaz/ciecz. Chłodzenie można przeprowadzić za pomocą wstrzyknięcia czynnika chłodzącego, na przykład gazowego amoniaku o temperaturze poniżej temperatury stopionej 9 melaminy lub poprzez przejście stopionej melaminy przez wymiennik ciepła.The molten melamine is withdrawn from the reactor at a temperature preferably above 390 ° C, even more preferably above 400 ° C, and cooled by at least 5 ° C, preferably by at least 15 ° C, before it is sprayed into the cooling vessel. Most preferably, the melamine melt is cooled to a temperature 5-20 ° C above the solidification temperature of the melamine. The melted melamine can be cooled in a gas / liquid separator or in a separate downstream apparatus with a gas / liquid separator. Cooling can be accomplished by injection of a cooling agent, for example gaseous ammonia at a temperature below the temperature of the melamine melt or by passing the melamine melt through a heat exchanger.

Ponadto, amoniak można wprowadzić do stopionej melaminy w taki sposób, że mieszaninę gaz/ciecz rozpyla się za pomocą środków do rozpylania. W tym przypadku amoniak wprowadza się pod ciśnieniem wyższym niż ciśnienie stopionej melaminy i korzystnie pod ciśnieniem pomiędzy 15 i 45 MPa.Moreover, the ammonia can be introduced into the melamine melt in such a way that the gas / liquid mixture is sprayed with the spray means. In this case, the ammonia is introduced at a pressure greater than that of the melamine melt and preferably at a pressure between 15 and 45 MPa.

Czas przebywania stopionej melaminy pomiędzy reaktorem i środkami rozpylającymi wynosi korzystnie co najmniej 10 minut, bardziej korzystnie co najmniej 30 minut, a zwykle poniżej 4 godzin.The residence time of the melamine melt between the reactor and the atomizing means is preferably at least 10 minutes, more preferably at least 30 minutes, and usually less than 4 hours.

Stopioną melaminę, ewentualnie razem z gazowym amoniakiem, przesyła się do środków rozpylających, gdzie rozpyla się ją do pierwszego zbiornika chłodzącego w celu zestalenia stopionej melaminy i wytworzenia suchego proszku melaminowego. Środkami rozpylającymi są urządzenia, które przekształcają strumień ciekłej melaminy w kropelki, przez co stopiona melamina wypływa z dużą szybkością do pierwszego zbiornika chłodzącego. Środkami rozpylającymi mogą być dysze lub zawory. Szybkość wypływu stopionej melaminy ze środka rozpylającego wynosi zwykle więcej niż 20 m/s, a korzystnie więcej niż 50 m/s.The melamine melt, optionally together with ammonia gas, is sent to the atomizing means where it is sprayed into a first cooling tank to solidify the melamine melt and produce a dry melamine powder. Nebulizers are devices that convert a stream of liquid melamine into droplets whereby the melamine melt flows at a high rate into the first cooling tank. The atomizing agents can be nozzles or valves. The flow rate of the melamine melt from the spraying agent is usually greater than 20 m / s, preferably greater than 50 m / s.

Zbiornik chłodzący zawiera amoniak i pracuje przy podwyższonym ciśnieniu. W ten sposób wytworzony proszek melaminowy ma temperaturę pomiędzy 100°C i temperaturą zestalania się melaminy, korzystnie pomiędzy 150°C i 300°C, najkorzystniej poniżej 270°C. Kropelki melaminy ze środków rozpylających chłodzi się za pomocą odparowującego czynnika chłodzącego, na przykład, ciekłego amoniaku, z wytworzeniem proszku melaminowego. Stopiona melamina może zawierać pewną 10 ilość ciekłego amoniaku z pozostałą częścią ciekłego amoniaku rozpyloną do pierwszego zbiornika chłodzącego. Proszek melaminowy utworzony za pomocą rozpylania stopionej melaminy do zbiornika chłodzenia utrzymuje się pod zwiększonym ciśnieniem amoniaku w temperaturze powyżej 200°C przez czas kontaktu. Okres tego czasu kontaktu korzystnie wynosi od 1 minuty do 5 godzin, jeszcze korzystniej od 5 minut do 2 godzin. Podczas tego czasu kontaktowania się temperatura produktu melaminowego może pozostawać zasadniczo stała lub produkt melaminowy można schłodzić do temperatury powyżej 200°C. Zwiększone ciśnienie amoniaku oznacza ciśnienie powyżej 1 Mpa, korzystnie powyżej 1,5 Mpa, jeszcze korzystniej powyżej 4,5 Mpa, a nawet najbardziej korzystnie powyżej 6 Mpa. Ciśnienia amoniaku wynosi poniżej 40 Mpa, korzystnie poniżej 25 Mpa, a najkorzystniej poniżej 11 Mpa. Na końcu czasu kontaktowania proszek melaminowy schładza się do temperatury poniżej 270°C za pomocą mechanicznego wzruszania proszku melaminowego i schładzania go pośrednio i bezpośrednio. Po schłodzeniu proszku melaminowego do temperatury poniżej 270°C , uwalnia się ciśnienie amoniaku do 0,05 - 0,2 MPa, i jeśli to konieczne produkt można dalej schładzać.The cooling tank contains ammonia and is operated at elevated pressure. The thus produced melamine powder has a temperature between 100 ° C and a solidification temperature of the melamine, preferably between 150 ° C and 300 ° C, most preferably below 270 ° C. The melamine droplets from the atomizing means are cooled with an evaporating cooling agent, for example liquid ammonia, to form a melamine powder. The molten melamine may contain some liquid ammonia with the remainder of the liquid ammonia sprayed into the first cooling tank. The melamine powder formed by spraying molten melamine into the cooling tank is kept under an increased pressure of ammonia at a temperature above 200 ° C for the contact time. The period of this contact time is preferably from 1 minute to 5 hours, even more preferably from 5 minutes to 2 hours. During this contact time, the temperature of the melamine product may remain substantially constant or the melamine product may be cooled to above 200 ° C. Increased ammonia pressure means a pressure above 1 Mpa, preferably above 1.5 Mpa, even more preferably above 4.5 Mpa, even most preferably above 6 Mpa. The ammonia pressure is below 40 Mpa, preferably below 25 Mpa and most preferably below 11 Mpa. At the end of the contact time, the melamine powder is cooled to a temperature below 270 ° C by mechanically moving the melamine powder and cooling it indirectly and directly. After cooling the melamine powder to below 270 ° C, the ammonia pressure is released down to 0.05-0.2MPa, and the product can be cooled further if necessary.

Przedstawiany sposób można zastosować zarówno do procesu ciągłego jak i okresowego. W przypadku procesu okresowego, można zastosować dwa lub więcej zbiorniki chłodzące, przy czym stopioną melaminę rozpyla się kolejno do różnych zbiorników chłodzących. Gdy pierwszy zbiornik chłodzący zawiera już żądaną ilość proszku melaminowego, zamyka się środki rozpylające do pierwszego zbiornika chłodzącego i otwiera się środki rozpylające do drugiego zbiornika 11 chłodzącego. Gdy wypełnią się kolejne zbiorniki chłodzące, proszek melaminowy w pierwszym zbiorniku można dalej obrabiać. W procesie ciągłym, ciekłą melaminę zwykle rozpyla sie do pierwszego zbiornika chłodzącego z zakumulowanym proszkiem melaminowym przeniesionym do drugiego zbiornika chłodzącego, gdzie ma miejsce etap chłodzenia. Można także stosować mieszane procesy, ciągłe i okresowe.The presented method can be applied to both continuous and batch processes. In the case of a batch process, two or more cooling tanks may be used, with molten melamine being sprayed sequentially into the different cooling tanks. When the first cooling tank already contains the desired amount of melamine powder, the spraying means to the first cooling tank are closed and the spraying means to the second cooling tank 11 are opened. When the successive cooling tanks are full, the melamine powder in the first tank can be processed further. In a continuous process, liquid melamine is usually sprayed into a first cooling tank with the accumulated melamine powder transferred to a second cooling tank where the cooling step takes place. Mixed, continuous and batch processes can also be used.

Proszek melaminowy musi być schłodzony od temperatury pomiędzy temperaturą topnienia melaminy i około 200°C do temperatury poniżej 100°C. W czasie etapu rozpylania stopioną melamine korzystnie chłodzi się do temperatury pomiędzy 10 i 60°C poniżej temperatury zestalania. Po zwolnieniu ciśnienia amoniaku proszek melaminowy korzystnie schładza się o co najmniej 35°C, jeszcze korzystniej o 60°C, za pomocą mechanicznego wzruszania i chłodzenia bezpośredniego lub pośredniego.The melamine powder must be cooled from a temperature between the melting point of melamine and about 200 ° C to a temperature below 100 ° C. During the spraying step, the melamine melt is preferably cooled to a temperature between 10 and 60 ° C below the congealing temperature. After the ammonia pressure is released, the melamine powder is preferably cooled to at least 35 ° C, more preferably to 60 ° C, by means of mechanical agitation and direct or indirect cooling.

Chłodzenie przeprowadza się za pomocą urządzeń zaopatrzonych zarówno w środki do wzruszania mechanicznego proszku melaminowego jak i do chłodzenia go bezpośrednio lub pośrednio. Przykładami środków do mechanicznego wzruszania proszku melaminowego są bębny ślimakowe i obrotowe, misy rotacyjne, talerze obrotowe, segmentowe talerze obrotowe, rury obrotowe itp.Cooling is carried out by means of devices provided with both means for moving the melamine powder mechanically and for cooling it directly or indirectly. Examples of means for mechanically moving melamine powder are screw and rotating drums, rotating bowls, turntables, segmented turntables, rotating tubes, etc.

Proszek melaminowy można schładzać pośrednio za pomocą kontaktowana ochłodzonej powierzchni trwale połączonych i/lub poruszających się części urządzenia chłodzącego. Trwale połączone lub poruszające się powierzchnie urządzenia można, z kolei, chłodzić za pomocą ochłodzonych cieczy takich jak woda lub olej. Skuteczny współczynnik przenikania ciepła odpowiedniego urządzenia chłodzącego do pośredniego 12 chłodzenia proszku melaminowego wynosi pomiędzy 10 i 300 W/m K, w przeliczeniu na powierzchnię chłodzenia urządzenia. Korzystnie należy stosować urządzenia chłodzące, które zawierają środki o powierzchni chłodzenia wynoszącej 50 -5000 m2.The melamine powder can be cooled indirectly by contacting a cooled surface of permanently connected and / or moving parts of the cooling device. The permanently connected or moving surfaces of the device can, in turn, be cooled with cooled liquids such as water or oil. The effective heat transfer coefficient of a suitable cooling device for indirect cooling of the melamine powder is between 10 and 300 W / m K, based on the cooling surface of the device. Preferably, cooling devices should be used which contain means with a cooling surface area of 50-5000 m2.

Proszek można chłodzić bezpośrednio za pomocą gazowych lub odparowujących czynników chłodzących wstrzykiwanych do zbiornika chłodzącego, korzystnie gazowego lub ciekłego amoniaku.The powder may be cooled directly by gaseous or evaporative cooling agents injected into a cooling tank, preferably gaseous or liquid ammonia.

Korzystnie proszek melaminy chłodzi sie stosując kombinacje pośrednich i bezpośrednich technik chłodzenia.Preferably, the melamine powder is cooled using a combination of direct and indirect cooling techniques.

Gdy proszek melaminowy schłodzi się do temperatury poniżej 200°C można zwolnić ciśnienie amoniaku. Korzystnie gazowy amoniak usuwa sie całkowicie (do zawartości poniżej 1000 ppm, korzystnie poniżej 300 ppm, a najkorzystniej poniżej 100 ppm) za pomocą przedmuchania powietrza przez proszek melaminowy. Ciśnienie amoniaku można zwolnić przed lub jednocześnie z chłodzeniem proszku melaminowego od temperatury poniżej 200°C do temperatury otoczenia.When the melamine powder cools below 200 ° C the ammonia pressure can be released. Preferably, the gaseous ammonia is completely removed (to less than 1000 ppm, preferably less than 300 ppm and most preferably less than 100 ppm) by blowing air through the melamine powder. The ammonia pressure may be released before or simultaneously with the cooling of the melamine powder from below 200 ° C to ambient temperature.

Wynalazek będzie wyjaśniony bardziej szczegółowo w następującym przykładzie.The invention will be explained in more detail in the following example.

PrzykładExample

Stopioną melaminę o temperaturze 402°C wprowadzono za pomocą urządzenia rozpylającego do wysokociśnieniowego zbiornika i ochłodzono za pomocą ciekłego amoniaku, który również rozpylono do zbiornika. Temperatura w zbiorniku wynosiła 210°C. Ciśnienie amoniaku w zbiorniku zmieniało się pomiędzy 6,8 i 9,2 MPa. Wysokociśnieniowym zbiornikiem był obracający sie bęben ze ścianami, które mogły być schładzane oraz 13 zaopatrzony we wlot gazu. Po 2 minutach ciśnienie amoniaku zwolniono, a proszek melaminowy ochłodzono do około 50°C. Czas etapu schłodzenia do temperatury 50°C wynosił 7 minut. Produkt końcowy zawierał 0,4% wagowych melamu i mniej niż 0,2% wagowych melemu.Melt melamine having a temperature of 402 ° C was introduced by a spraying device into a high pressure vessel and cooled with liquid ammonia which was also sprayed into the vessel. The temperature in the tank was 210 ° C. The ammonia pressure in the tank varied between 6.8 and 9.2 MPa. The high pressure vessel was a rotating drum with walls that could be cooled and provided with a gas inlet. After 2 minutes, the ammonia pressure was released and the melamine powder was cooled to about 50 ° C. The time for the cooling step to 50 ° C was 7 minutes. The end product contained 0.4% by weight of melam and less than 0.2% by weight of melem.

Przykład porównawczyComparative example

Stopioną melaminę o temperaturze 400°C utrzymywaną w rurze pod ciśnieniem amoniaku wynoszącym 13,6 MPa ochłodzono gwałtownie do temperatury otoczenia poprzez kontaktowanie zamkniętej rury z mieszaniną wody i lodu. Produkt końcowy zawierał 1,4% wagowych melamu i 0,4% wagowych melemu. DSM N.V.The melt melamine having a temperature of 400 ° C held in the tube at an ammonia pressure of 13.6 MPa was cooled rapidly to ambient temperature by contacting the closed tube with a mixture of water and ice. The end product contained 1.4% by weight of melam and 0.4% by weight of melem. DSM N.V.

Zastępca: POLSERYICE Sp.zo.o*Deputy: POLSERYICE Sp.zo.o *

Claims

337089 OK-11-23 / 45730 PCT / NL98 / 00281 WO 98/55466 Claims 1. Method for producing melamine from urea in a high-pressure process in which solid melamine is produced from melamine coming from a reactor transported to a vessel where the melamine melt is cooled by means of an evaporating cooling medium, characterized in that the melamine melt originating from the melamine reactor and having a temperature between the melting point of melamine and 450 ° C is sprayed and cooled by means of an evaporating cooling medium through the spraying means into a tank in an ammonia environment at elevated pressure ammonia, the melamine melt is converted to melamine powder, direct or indirect cooling is applied if necessary to produce a powder at 270 ° C or below, then the ammonia pressure is released and the melamine powder is cooled for at least part of the cooling range for by mechanical mixing of powder and cooling it directly or indirectly.

2. The method according to p. The method of claim 1, wherein the powder is in contact with ammonia for a period of 1 minute to 5 hours under pressurization, the product 2 remaining substantially at the same temperature during this contact time or being cooled.

3. The method according to p. The process of claim 1 or 2, characterized in that the melamine melt originating from the melamine reactor is sprayed by means of spraying means into the ammonia medium into the tank at a pressure above 1 MPa.

4. The method according to p. The process of any of the preceding claims, characterized in that the ammonia pressure is released when the melamine powder is at a temperature below 240 ° C.

5. The method according to p. The process of claim 4, wherein the ammonia pressure is released when the melamine powder is at a temperature below 200 ° C.

6. The method according to p. The process of 1-5, characterized in that the powder is in contact with the ammonia for 5 minutes to 2 hours.

7. The method according to p. The process of any one of claims 1 to 6, characterized in that the powder is in contact with ammonia at a pressure greater than 1 MPa.

8. The method according to p. A process as claimed in any one of claims 1 to 7, characterized in that the product obtained by spraying is cooled by means of devices provided with means for mechanical movement of the powder and provided with means for cooling the direct or indirect powder.

9. The method according to p. The method of claim 8, characterized in that rotating screws, drums, bowls, plates, segmented plates or pipes are used as the means for mechanically moving the powder.

10. The method according to p. A method according to claim 8-9, characterized in that the device has an effective heat transfer coefficient of 10 to 300 W / m K, based on the cooling surface.

11. The method according to p. 8. Device according to claim 8-10, characterized in that the device 2 has a cooling area of 50 - 5000 m.

12. The method according to p. 8. A process as claimed in claim 8-11, characterized in that the cooling is performed at a pressure of 0.05-0.2 MPa.

13. Method as described with reference in the description and examples. DSM N.V. Deputy:

Bąrphrh Bogdan, M.Sc., Patent Attorney POLSERYICE Sp.zo.o.