PL46193B1 - - Google Patents

Description

Wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania me- laminy z mocznika, przy czym otrzymuje sie produkt o zawartosci melaiminy wyzszej od 99*/o.Melfrmine otrzymuje sie znanymi sposobami przez ogrzewanie mocznika w odpowiednich warunkach temperaturowych i cisnieniowych, z dodatkiem lub bez amoniaku z dobra W/daj- notcia, lecz o czystosci na ogól nie wyzszej od Mi:-~ 9f/o.Oczyszczanie produktu w celu otrzymania czystej mefaminy, stosowalnej np. w wytwarza¬ niu zywic jest kosztowne i mozna je przepro¬ wadzic tylko za pomoca specjalnego skompli¬ kowanego traktowania.Przecteliotem wynalazku jest otrzymywanie melantfny o wysokiej czystosci z mocznika bez dodatkowego oczyszczania.Jak wiadomo przemiama mocznika w mela- mioe zachodzi wedlug schematu uwidocznione¬ go na fig. 1.Razem z tworzeniem sie melaiminy zachodzi takze tworzenie sie HN$, COf i innych niezi¬ dentyfikowanych posrednich i drugorzednych gazowych produktów, które sa rozpatrywane. jako wlaczone pod pozycje CO* Znany jest korzystny wplyw obecnosci amo¬ niaku w trakcie reakcji, zapobiegajacego roz¬ kladowi melamimy w warunkach reakcji. Z te¬ go powodu w wielu znanych sposobach wpro¬ wadzano NH3 razem z mocznikiem do reaktora, Literatura dotyczaca wytwarzania melaminy z mocznika nie wyjasnia wplywu C02 na prze¬ bieg reakcji i wskutek tego na sklad koncowego produktu.Stwierdzono nieoczekiwanie, ze CO* stanowi glówna przyczyne obecnosci zanieczyszczen w melaminie. Ponadto stwierdzono, ze jesli te zanieczyszczenia traktuje sie amoniakiem w odpowiednich warunkach temperatury i cis-nienia, wyszczególnionych ponizej, mozna jej przeksztalcic w melaniine.Wytwarzania melaminy z mocznika sposobem wedlug wynalazku prowadzi sie w dwóch sta¬ diach: w pierwszym stadiutm mocznlik przer ksztalca sie w melamine;, produkty posrednie i uboczne. Wsród tych ostatnich produktów COt i NHS sa w postaci gazów. W drugim sta¬ dium reakcje zakoncza sie w obecnosci /VHs samego, po usunieciu CO* W ten sposób otrzymuje sie melamine o wy¬ sokiej czystosci bez dalszego oczyszczania.Usuwanie CQ* sposobem wedlug wynalazku z mieszaniny reakcyjnej" inozna prowadzic "kazl-" da fizyczna lub chemiczna metoda, np. przez przepuszczanie mieszaniny gazowej, otrzymanej w pierwszym stadium reakcji, przez roztwór alkaliczny lub tym podobny, aktywowany lub nie aktywowany, który jest selektywny w sto¬ sunku do COl lub przez aktywowane wapno palone. Wedlug korzystnej postaci wynalazku jednak¬ ze stwierdzono, ze korzystnie jest oddzielic, na¬ tychmiast po pierwszym stadium reakcji, gaz skladajacy sie z CO^ i WHg od surowego pro¬ duktu i traktowac ten ostatni samym NHS.Szkodliwy wplyw CO2 na czystosc otrzymy¬ wanego produktu i, korzystne, traktowanie amo¬ niakiem w nieobecnosci CÓ2 potwierdzone zo¬ stalo szeregiem prób. Przez ogrzewanie czystej melaminy (90,5%) z C02 i NH$ w stosunku 1:2 moli, do temperatury 380°C w ciagu 3 go¬ dzin, w warunkach temperatury i cisnienia normalnie stosowanych w wytwarzaniu mela¬ miny z mocznika (cisnienie czastkowe NH$ 60 atm., cisnienie czastkowe C02 30 atm.), otrzymano koncowy produkt o .zawartosci me¬ laminy 95°/t, zawierajacy zanieczyszczenia cha¬ rakterystyczne dla melaminy wytwarzanej z mocznika.Przeciwnie —•- przez ogrzewanie do tempe¬ ratury 380°C w ciagu 3 godzin w obecnosci samego NH$, pod cisnieniem 60 atm., surowej melaminy otrzyinanej z mocznika wedlug kon¬ wencjonalnych sposobów, posiadajacej czystosc 95#/ft-owa, otrzymuje sie z ilosciowa wydajnoscia produkt posiadajacy zawartosc melaminy wyz¬ sza od 99^/t.Z drugiej strony ta sama surowa melamina o czystosci 95*/o traktowana mieszanina skla¬ dajaca sie z 1 czesci 002 i 2 czesci NH3 w po¬ wyzszych warunkach temperatury i cisnienia, (przy czastkowym cisnieniu amoniaku 60 atm.) nie wykazuje zwiekszenia czystosci i posiada te same charakterystyczne zanieczyszczenia me¬ laminy wytworzonej z mocznika.Dla dalszego potwierdzenia mozliwosci otrzy¬ mywania melaminy wolnej od zanieczyszczen przy prowadzeniu procesu w nieobecnosci COit oddzielono zanieczyszczenia (w ilosci 5%) obec¬ ne w melaminie otrzymanej z mocznika i trak¬ towano je w obecnosci samego ATJfj w warun¬ kach wyzej podanych. Wiekszosc tych zanie¬ czyszczen zostala przeksztalcona w melamine.Na podstawie nieoczekiwanych wyników, któ¬ re udowadniaja szkodliwy wplyw CO* na czys¬ tosc melaminy otrzymanej z mocznika, opra¬ cowanosposób wytwarzania "nfe^aminy z mocz- ^nika, stanowiacy przedmiot "wynalazku. Sposób - {ten umozliwia otrzymywanie melaminy o bardzo wysokiej czystosci,1 nie wymagajacej dalszego oczyszczenia. Ponadto wydajnosc melaminy w stosunku do mocznika wynosi 5 — 6-jedno¬ stek wiecej od wydajnosci otrzymywanych w znanych procesach. Zwiekszenie wydajnosci melaminy jest jeszcze wyzsze, jezeli) |Weznuer sie pod uwage straty melaminy, wynikajace w znanych procesach z oczyszczania surowego produktu w celu otrzymania 99%-owcj mela¬ miny.Wynalazek wyjasniaja rysunki, w których fig. 1 daje (schematyczne przedstawienie pro¬ cesu prowadzonego sposobem wedlug wynalazku, 1 podczas gdy fig. 2 i 3 wyjasniaja korzystne postacie procesu ciaglego, nie ograniczajac jed- najk zakresu wynalazku.Na fig. 1 Al oznacza sie pierwszy reaktor, do którego wprowadza sie mocznik z U i w któ¬ rym zachodzi przemiana mocznika w melamine, NH$ i CO2 i inne produkty posrednie oraz utoczne. S oznacza urzadzenie do oddzielania- CO2 od gazów wytworzonych w Al; A2 oznacza drugi reaktor, w którym reakcja przemiany jest doprowadzana do konca w obecnosci samego amoniaku.Ciekly produkt utworzony w Al przechodzi (np. poprostu sila ciezkosci) przez przewód M do A2, w którym w tym samym czasie przez przewód N przesyla sie amoniak regenerowa¬ ny w S z mieszaniny gazowej wytworzonej w Ai (lub swiezy amoniak pochodzacy z zew¬ natrz); oddzielony €0% usuwa sie z S przez rure wydechowa Itib przewód Q.Warunki prowadzenia operacji w dwóch sta¬ diach reakcyjnych sa korzystnie takie same, lecz moga sie zmieniac w szerokich granicach.Cisnienie moze wynosic od 10 • atm. wzwyz, korzystnie 40 — 150 atm, podczas gdy tempera¬ tura moze wynosic 250° — 500°C, korzystnie ; 340 — 400°C w celu utrzymywania melaminyw stanie cieklym, a takze azeby uniknac w wyz¬ szych temperaturach nadmiernego cisnienia.Korzystnie jest oczywiscie zwiekszyc optimum cisnienia reakcyjnego w reaktorze jesli wzrasta temperatura. Proces mozna prowadzic w sposób ciagly lub okresowo.Na fig. 2 stopiony mocznik w temperaturze okolo 150°C, wychodzacy ze zródla U przepom¬ powuje, sie w sposób ciagly za pomoca pompy dozorujacej PD1 do pierwszego reaktora (Al) wt odpowiednich warunkach cisnieniowych i temperaturowych, w celu osiagniecia przemia¬ ny w melamine i produkty posrednie oraz uboczne. / Ze spustu tego reaktora produkt przechodzi do cyklonu rozdzielajacego (SC), w którym faze gacowa, skladajaca sie z C02 i NHZf utworzona w trakcie reakcji i usuwa sie przez fizycznie oddzielenie od fazy cieklej. Ta ostatnia nastep¬ nie przechodzi do kolumny (Q, w której trak¬ tuje sie ja w przeciwpradzie NIHs, wprowadzo¬ nym z A2 tak, azeby wyeliminowac jeszcze rozpuszczony COk. Nastepnie produkt zbiera sie W dtugfcn reaktorze A2, w którym pozostaja w obecnosci NH& wprowadzonego z dna reak- to*a przez czas, potrzebny do odprowadzenia do konca reakcji.Melamine o wysokiej czystosci zebrana w reaktorze A2 wyladowuje sie i oziebia w zna¬ ny sposób, jednakze tak, zeby nie spowodowac roakladu podczas prowadzenia tych operacji np. przez gwaltowne chlodzenie woda lub zmie¬ szanie z zimnymi gazami.Mieszanine gazowa, skladajaca sie CQt i $lH3 utworzona podczas reakcji i oddzielona od lneiaminjr w separatorze SC mozna traktowac oddzielnie, w celu zregenerowania obecnej w niej przesublimowanej melaminy, po czym stosowac ja znowu tak, jak do wytwarzania mocznika, poniewaz zawiera skladniki w odjpo- wlednim stechiometrycznym stosunku. Miesza¬ nine te mozna takze rozfrakcjonowac na jej dwa skladniki znanymi sposobami np. przez traktowanie dwuetanolamine lub innymi selek¬ tywnymi rozpuszczalnikami i te dwa skladniki mozna zuzytkowac niezaleznie od siebie.Ponadto te mieszanine mozna zawracac z po¬ wrotem w sposób ciagly do reaktora Al za po¬ moca kompresora (CR) w celu ulatwienia ho¬ mogenizowania produktu reagujacego.W tych warunkach zastosowanie mieszadel lub innych srodków obracajacych wewnatrz reak¬ tora Al jest bezuzyteczne i wskutek tego kon¬ strukcja reaktora jest prostsza. Mieszanine CÓ2 — NH9 zawracana do obiegu mozna ogrze¬ wac w wymienniku ciepla F3 do temperatury 160 — 200°C powyzej temperatury reakcji, tak azeby dostarczyc w ten sposób czesci ciepla, wymaganego do reakcji. 1NH3 uwolniony na wierzcholku kolumny od^ pedowej (C) mozna dodawac do mieszaniny ga¬ zowej CO} —* NH^ wychodzacej z separatora SC lub moze byc traktowany w celu usuniecia nag¬ lych ilosci CO21 zawartych w nim np. za po¬ moca wapna palonego i z powrotem zawracac go do A2.W ten sposób zuzycie NH$ do traktowania surowego produktu jest praktycznie równe zer ru.W schemacie na fig. 2 PD2 oznacza pompe zasilajaca do bezwodnego amoniaku. Fi ozna¬ cza odparowywacz, a F2 oznacza przegrzewacz amoniaku, N oznacza przewód dla amoniaku, M — przewód dla melaminy, a N + Q prze¬ wód dla mieszaniny •.NH#,+. GO& ,Fig. 3 przedstawia inna postac wynalazku, jako procesu ciaglego/ Mocznik pompuje sie systemem ciaglym przez PDl do reaktora; Al, w którym mocznik ulega czesciowej przemia¬ nie. Caly produkt reakcyjny przechodzi na* stepnie przewodem M •+ Q .4- N•¦;do drugiego reaktora A2t faza gazowa, skladajaca sie z COg i NHZ zostaje natychmiast oddzielona na wierz¬ cholku reaktora A2 i usuwa sie ja przewodem N + O.Pozostajaca faza ciekla schodzi w dól reak¬ tora i styka sie w przeciwpradzie z amonia¬ kiem, wtryskiwanym przez dno A2 wprowadzo¬ nym z N przez PD2, FI i F2), który usuwa CQ$ {jesli jest) jeszcze rozpuszczony w cieczy.Melamine o wysokim stopniu czystosci, utwo¬ rzona w A2 wyladowuje sie z A2 przewodem M.Ta postac wynalazku jest oczywiscie prostsza od poprzedniej opisanej w oparciu o fig. 2, lecz wymaga wiekszego zuzycia amoniaku w celu oddzielenia COit jeszcze rozpuszczonego w melaiminie i ten amoniak regeneruje sie tylko jako mieszanine NHS + CO%.Nastepujace przyklady wyjasniaja wynalazek bez ograniczenia go.Przyklad I. 120 kg/godzine mocznika ogrzewanego do 150°C wprowadza sie do reak¬ tora na 65 litrów, odpornego na korozje, wy¬ wolywana przez produkty reakcji. Cisnienie w reaktorze wynosi 60 aten, temperatura 380°C, otrzymana przez ogrzewanie rteciowe.Produkt opuszczajacy reaktor przechodzi do cyklonu rozdzielajacego, w którym NH& i CO2 wydzielajace sie w trakcie reakcji oddzielaja sie od stopionej melaminy. Melamina przecho- f — 3 —dzi do kolumny odpadowej, do której amoniak wprowadza sie w przeciwpradzie, w stosunku 0,5 kg NHS na 1 kg mel&miny.Melamina zbiera sie w drugim naczyniu, w którym pozostaje okolo 3 godzin w obecnosci NHt. Kolumne odpedowa i to drugie naczynie utrzymuje sie w tej samej temperaturze i pod tym samym cisnieniem co reaktor. Produkt oziebia sie i wyladowuje. Otrzymuje sie mela- mine o czystosci 99£V« * praktycznie teore¬ tyczna wydajnoscia (98,5°/t).Przyklad II. 110 kg/godz. mocznika, ogrzanego do temperatury 150°C wprowadza sie do odpornego na korozje reaktora na 65 litrów.Cisnienie w reaktorze wynosi 00 atm., a tem¬ peratura reakcji, otrzymana przez ogrzewanie rteciowe, wynosi 380°C.Produkt opuszczajacy reaktor przechodzi do cyklonu rozdzielajacego, w którym ^H3 i COt wydzielone w trakcie reakcji oddzielaja -sie od stopionej meiaminy, Melamina przechodzi do kolumny odpadowej/ do której doprowadza sie ATHS w przeciwpradzie, w ilosci 0,3 amo¬ niaku na 1 kg melamlny. Melamina zbiera sie w drugim naczyniu i~ pozostaje w nim tikolo 3 godzin w Obecnosci NH& Produkt wyladowuje sie i oziebia woda. Takze w tym przypadku kolumna E i zbiornik sa utrzymywane w tej samej temperaturze i pod tym samym cisnie¬ niem, co i reaktor.Otrzymuje sie 99,6*/§ melamine stala z - teore¬ tyczna wydajnoscia. Prowadzac proces* w ta¬ kich znanych warunkach, lecz przy wyelimi¬ nowaniu cyklonu oddzielajacego i wyladowujac melamine zmieszana z CO* i JVH8 otrzymuje jje melamine o 94*/i czystosci. PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania melamlny o wysokiej czystosci, wyzszej od 9 mocznika pod cisnieniem, znamienny tym, ze reakcje przemiany prowadzi sie w dwóch stadiach, przy czym po usunieciu ubocznych produktów reakcji drugie stadium prowadzi sie w nieobecnosci COf. 2. Sposób wedlug zastrz. 1 i 2, znamienny tym, ze z mieszaniny gazowej CO* — NH^ stano¬ wiacej uboczny produkt reakcji w pierwszym stadium usuwa sie CO% za pomoca substancji absorbujacych, korzystnie roztworów alkalicz¬ nych, aktywowanych lub nieaktywowanych, które sa selektywne w stosunku do C02. 3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze CO% i NHi usuwa sie z produktów reakcji w pierwszym stadium przez oddzielenie, korzystnie za pomoca cyklonu. 4. Sposób wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze surowa ciekla melamine z pierwszego stadium procesu po usunieciu CO* i NH* traktuje sie w przeciwpradzie 7f#f8 w celu usuniecia resztkowego CO» o ile jeszcze znaj¬ duje sie rozpuszczony w cieczy. & Sposób wedlug zastrz. 3 — 4, znamienny tym, ze surowy produkt reakcji z pierwszego sta¬ dium po usunieciu C02 w drugim stadium procesu traktuje sie NHZ w celu doprowa¬ dzenia do konca przemiany w melamine w warunkach zlizanych, do warunków pierwszego stadium reakcji. 6. Sposób wedlug zastrz. 1 — 5, znamienny tym, ze mieszanineHTff8 — CO* i (albo) usu¬ niety z niej amoniak stosuje sie do homo¬ genizacji produktu wyjsciowego w pierwszym stadium procesu. Montecatini Societa Generale per rrndustria Mineraria e Chimica Zastepca: mgr Józef Kaminski rzecznik patentowyDo opisu patentowego nr 46193 Ark. 1 FIG. 1 PO 2 -$W- ^ADo opisu patentowego nr 46193 Ark.

2. H»q*H nu P^W^M. Wzór jediioraz. zamL frL/Ke, Cist. zam. im ll.ViI.G2 100 *fc*. Al pism. ki. HI PL