RO119717B1 - Procedeu de obţinere a melaminei pure - Google Patents

Abstract

Invenţia se referă la un procedeu de obţinere a melaminei pure prin care topitura de melamină, care se obţine din uree printr-un procedeu de înaltă presiune, se răceşte prin introducere de amoniac sau cu ajutorul schimbătoarelor de căldură până când ajunge la o temperatură cu 1 până la 50°C peste temperatura de topire a melaminei, dependentă de presiunea respectivă de amoniac, apoi este lăsată săstea la această temperatură, după care se răceşte brusc cu apă sau cu o soluţie sau o suspensie apoasă care conţine amoniac şi/sau melamină astfel încât melamina să se solidifice şi în final melaminaeste izolată. ŕ

Description

Invenția se referă la un procedeu de obținere a melaminei pure, din topitura de melamină, rezultată din uree, într-un proces, la presiune înaltă, melamină pură, care este utilizată la fabricarea de rășini sintetice.

Producerea de melamină prin piroliză ureei este cunoscută, de exemplu, din Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, voi. A16, ediția a 5-a (1990), pag. 171-185. în procedeul Montedison descris aici cu rol de exemplu, ureea este descompusă într-un reactor la 370’C și 70 bari împreună cu amoniac în decurs de 20 min. Amestecul de reacție constituit, în mod substanțial, din melamină topită, amoniac și CO₂ este apoi depresurizat la 25 bari într-un vas de răcire bruscă și este tratat la 160°C cu o soluție apoasă de NHyCOj, melamină solidă fiind precipitată. în scopul de a descompune ureea neconvertită sau coprodușii, suspensia de melamină brută obținută este lăsată un timp, dacă este necesar, în vasul de răcire bruscă. După aceea, dacă este necesar, suspensia de melamină este eliberată de NH₃ și CO₂ într-o coloană de stripare și diluată prin adăugarea lichidului mamă, melamină fiind dizolvată. După adăugarea de soluție de hidroxid de sodiu și tratarea cu cărbune activ, melamină este cristalizată.

într-un alt procedeu de producere a melaminei (procedeul Nissan), descompunerea ureei este efectuată la 100 bari și 400’C, topitura de uree întrebuințată fiind folosită înainte de sinteza melaminei pentru separarea prin spălare a melaminei și a ureei din gazele reziduale de la reactorul de melamină. Topitura de melamină obținută este răcită brusc cu o soluție apoasă de amoniac, de preferință, după o etapă de îmbătrânire, prin aceasta este dizolvată și apoi este lăsată să stea la 180‘C pentru descompunerea impurităților. După striparea amoniacului și filtrarea soluției, melamină este cristalizată. Conform cu brevetul US 3.637.686, topitura de melamină, înainte de a fi răcită brusc cu soluție apoasă de amoniac, este răcită brusc într-o primă etapă cu amoniac rece lichid sau gazos la o presiune de la 5 până la 100 bari și o temperatură de la 200 până la 270°C, astfel melamină solidificându-se.

Melamină brută obținută inițial la sinteza melaminei, care conține de la aproximativ 94 până la 97% în greutate melamină, în funcție de procedeul de producție și ca impurități principale, în special melam, melem, melonă, ureidomelamină, amelină și amelidă, este totuși necorespunzătoare sau insuficient de corespunzătoare pentru majoritatea întrebuințărilor din cauza calității neadecvate a rășinilor care se pot prepara din ea. în scopul de a obține o melamină pură, sunt necesare etape suplimentare de procedeu, cum ar fi, de exemplu, recristalizarea.

Problema ce trebuie rezolvată de prezenta invenție este realizarea unui procedeu mai simplu cu ajutorul căruia melamină să poată fi obținută cu o puritate mai mare și, totodată, cu randamente bune.

în conformitate cu invenția, această problemă este rezolvară prin aceea că topitura de melamină brută, care vine din reactorul de melamină este răcită chiar până deasupra punctului ei de topire, înainte de solidificare și de prelucrarea apoasa, cu încorporarea de amoniac în plus.

Procedeul conform invenției constă în aceea că topitura de melamină preparată din uree, printr-un procedeu la presiune înaltă, opțional după striparea gazelor reziduale, este răcită timp de 1 min până la 10 h, prin introducerea de NH₃ rece lichid, gazos sau super-critic sau cu ajutorul schimbătoarelor de căldură sau folosind o combinație a acestor mijloace de răcire, la o temperatură care este cu 1 până la 50°C peste punctul de topire al melaminei, dependent de presiunea respectivă a amoniacului, este lăsată să stea în acest interval de temperatură, timp de 1 min până la 10 h, după care:

a) se răcește brusc prin amestecare cu apă sau cu o soluție sau o suspensie apoasă, ce conține amoniac și/sau melamină, melamină se solidifică și

b) melamină este apoi izolată.

RO 119717 Β1

Răcirea topiturii de melamină se face sub o presiune de 50 până la 400 bari. în etapa 1 a), răcirea bruscă se poate efectua folosind lichidul mamă recirculat, rezultat la cristalizare.

Răcirea bruscă din etapa a) se realizează la o temperatură de 25*C până la 300*C, de 3 preferință de 50*C până la 200*C și la o presiune de 1 până la 100 bari, de preferință de 1 până la 50 bari. 5

Avantajul procedeului conform invenției este acela că se obține o melamină foarte pură, adecvată pentru obținerea de rășini sintetice calitative, folosind operații simple și totodată cu 7 randament ridicat.

în procedeele la presiune înaltă pentru prepararea melaminei, aceasta este obținută sub 9 formă lichidă ca o topitură la presiuni de la aproximativ 70 până la 800 bari și la temperaturi de cel puțin aproximativ 370*C. Gazele reziduale formate în sinteza melaminei și care conțin în 11 special NH₃ și CO₂ pot fi separate fie înainte, fie după răcirea topiturii. în mod avantajos, gazele reziduale sunt spălate prin trecerea lor printr-o topitură de uree, în special particulele de mela- 13 mină sau de uree netransformată, care sunt antrenate de aceste gaze reziduale, fiind scoase prin spălare. Topitură de uree este încălzită de gazele reziduale fierbinți și este trecută, în mod 15 avantajos, într-un reactor de melamină pentru sinteza melaminei, în timp ce gazele reziduale purificate sunt trecute, în mod avantajos, într-un reactor de uree. Gazele reziduale pot fi trecute 17 direct în reactorul de uree sau ele pot fi condensate, de exemplu, cu adăugarea de soluții de carbonat de amoniu sau de carbamat de amoniu, care se obțin, de exemplu, în instalația de 19 melamină sau în instalația de uree. Căldura care rezultă poate fi utilizată, de exemplu, pentru preîncălzirea amoniacului întrebuințat în instalația de uree sau pentru producerea de abur. 21 După ce gazele reziduale au fost separate, topitură de melamină poate fi stripată, în mod avantajos, de exemplu, cu NH₃, având ca rezultat faptul că, în mod special este îndepărtat 23 CO₂ rezidual. în continuare este de asemenea avantajos, să se lase topitură de melamină să stea într-un container de îmbătrânire, așa cum este descris, de exemplu, în WO 96/23778 sau 25 în WO 96/20182. Răcirea, conform cu prezenta invenție, la o temperatură cu aproximativ 1 până la 50°C deasupra punctului de topire al melaminei, care este dependent de presiunea de 27 amoniac respectivă, se efectuează fie cu ajutorul schimbătoarelor de căldură, fie prin alimentarea de NH₃ lichid, gazos sau supercritic, în spațiul de gaz de deasupra topiturii sau, de prefe- 29 rință, prin introducerea în topitură, sau printr-o combinație a acestor modalități de răcire, prin amestecare energică, de exemplu, prin trecerea de NH₃, eventual cu mijloace suplimentare de 31 amestecare cum sunt, de exemplu, agitatoarele, amestecătoare statice etc, care sunt avantajoase. în mod ideal, se obține o topitură de melamină saturată cu NH₃ însă, conform cu pre- 33 zenta invenție, pot fi, de asemenea, obțiunute topituri de melamii>ă suprasaturate sau subsaturate cu NH₃ la presiunea respectivă și la temperatura respectivă, în funcție de condițiile de 35 procedeu și de cantitatea de NH₃ alimentat. Topitura este, de preferință, răcită până la o temperatură care este cu aproximativ 1 până la 30°C peste punctul de topire al melaminei, punct care 37 este dependent de presiunea respectivă de amoniac. S-a dovedit că este deosebit de avantajos dacă răcirea este efectuată la o temperatură cât se poate de apropiată dar superioară față de 39 punctul de topire al melaminei, care este dependent de presiunea respectivă a amoniacului. De preferință, răcirea se efectuează pe o perioadă de timp de la aproximativ 1 min până la 10 h, 41 deosebit de preferabilă fiind de la aproximativ 1 minut până la 1 h. Timpul de ședere în acest interval de temperatură este de la aproximativ 1 min pînă la 10 h, de preferința de la 43 aproximativ 1 min la 1 h. Presiunea amoniacului în timpul răcirii este de preferință de la aproximativ 50 până la 1000 bari, presiuni de la aproximativ 50 până la 400 bari fiind deosebit de 45 preferate. în această fază este avantajos dacă prin inroducerea de amoniac se realizează simultan o creștere de presiune. 47

RO 119717 Β1

Topitura poate fi răcită, de exemplu, în containerul de îmbătrânire sau într-un container separat, corespunzător, sau într-un schimbător de căldură. Răcirea bruscă efectuată după răcirea topiturii se realizează prin amestecarea topiturii de melamină răcite cu apă sau cu o soluție sau o suspensie apoasă. Amestecarea se realizează deosebit de avantajos și de intensiv prin pulverizarea sau prin introducerea substanțelor individuale sau prin pulverizarea sau introducerea topiturii în soluția sau suspensia introdusă inițial cu reducerea concomitentă a presiunii. Pentru răcirea bruscă a topiturii de melamină, este deosebit de avantajos și de economic să poată fi reciclat și reutilizat lichidul mamă, obținut la solidificarea sau la cristalizarea și izolarea melaminei. Temperatura, în timpul răcirii bruște a topiturii de melamină cu apă sau cu o soluție sau o suspensie apoasă care conține amoniac și/sau melamină, este de preferință de la aproximativ 25 până la 300’0, deosebit de preferabilă fiind de la aproximativ 50 până la 200’C, iar presiunea este de la aproximativ 1 până la 100 bari, deosebit de avantajoasă fiind de la aproximativ 1 până la 50 bari. Temperatura este dependentă de condițiile de lucru în vasul de răcire bruscă, în special, de presiune, de concentrații și de vitezele de curgere. Melamină cristalizată sau solidificată obținută prin răcire este apoi izolată prin separarea ei de lichidul mamă, de exemplu, prin filtrare sau centrifugare, iar după aceea este uscată, melamină fiind obținută cu randament bun și cu puritate bună de aproximativ 99%, în primul rând, datorită eliminării altor etape ulterioare de purificare.

Răcirea bruscă se efectuează avantajos, în mod continuu, într-un container de răcire bruscă, situat pe curentul descendent de răcire a topiturii. De exemplu, melamină lichidă intră pe la partea superioară a containerului de răcire bruscă, la o temperatură care se situează în intervalul pornind chiar de deasupra punctului de topire al ei, care este dependent de presiunea respectivă a amoniacului, până la aproximativ 370’C și o presiune de la aproximativ 100 până la 400 bari și este răcită brusc atât cu apă cât și cu suspensia apoasă reciclată de melamină solidă într-o soluție apoasă de melamină de la containerul de răcire bruscă sau cu lichidul mamă reciclat, care sunt în același fel pulverizate în partea superioară a containerului de răcire bruscă. Apa pulverizată are, de exemplu, o temperatură de la aproximativ 25 până la 90’C, iar suspensia sau lichidul mamă introduse tot prin pulverizare au o temperatură de la aproximativ 25 până la 150°C la o presiune de la aproximativ 1 până la 10 bari. Conform cu acest exemplu, temperatura din containerul de răcire bruscă este menținută aproximativ constantă, suspensia de melamină din containerul de răcire bruscă este, în mod avantajos, agitată, acea parte din suspensia de melamină, care nu este reciclată și care, pe lângă melamină solidă mai conține, de asemenea, melamină dizolvată și amoniac, este scoasă, în mod continuu, pe la partea inferioară a containerului de răcire bruscă, melamină este separată prîn filtrare sau centrifugare și este uscată, iar lichidul mamă este parțial recirculat și parțial îndepărtat.

Pentru a se ajunge la purități mai mari și la purități foarte mari, melamină poate fi recristalizată. Este de asemenea posibil ca melamină să fie dizolvată, fără o izolare preliminară, direct în suspensie prin introducerea într-o soluție apoasă amoniacală, deosebit de preferabil și de economic fiind ca lichidul mamă obținut în timpul acestei solidificări sau cristalizări a melaminei să fie reciclat și să fie utilizat pentru dizolvare. Orice coproduși formați prin hidroliză, în special, oxiaminotriazine cum sunt, de exemplu, amelina și amelida, pot fi menținuți în soluție, dacă este necesar, prin adăugarea unei substanțe alcaline, de exemplu NaOH. Dacă este necesar, soluția este lăsată să stea, NH₃ dizolvat este scos prin stripare, dacă se cere acest lucru și se efectuează tratament cu cărbune activ, de asemenea, dacă este necesar. După aceasta, urmează o filtrare și melamină este cristalizată, de exemplu, prin continuarea răcirii și/sau prin reducerea presiunii sau aplicarea unui vid și este separată din lichidul mamă si uscată.

RO 119717 Β1

Melamină obținută conform cu prezenta invenție are o puritate mai mare față de mela- 1 mina obținută, în mod cunoscut, după răcirea bruscă cu apă și randamentul după recristalizare este mai ridicat. 3

După uscare, melamină poate fi îmbătrânită pentru îmbunătățirea, în continuare, a calității ei. Melamină izolată, eventual recristalizată, este lăsată să stea, de preferință sub NH₃ cu 5 o presiune de la aproximativ 5 până la 600 bari, preferabil de la aproximativ 5 până la 100 bari și la o temperatură de la aproximativ 100’0 până sub punctul de topire al melaminei care este 7 dependent de presiunea respectivă de NH₃, timp de aproximativ 5 min până la 10 h, de preferință, de la aproximativ 5 min până la 5 ore. 9

Se prezintă, în continuare, exemple de realizare a procedeului conform invenției.

Exemplul 1.20 g melamină care are un conținut de melam de 2% în greutate și un con-11 ținut de melem de 1% în greutate se introduc într-o autoclavă care are un volum de 100 ml și autoclava este adusă la o temperatură de 370’C cu un curent de NH₃ la o presiune a NH₃ de13

250 bari și se menține la această temperatură și la această presiune timp de 2 h. După aceea, se efectuează răcirea la 320’C în decurs de 1 h, cu un curent de NH₃, menținându-se presiunea15 de 250 bari, această temperatură se menține timp de 30 min și topitura de melamină este apoi pulverizată într-o a doua autoclavă (1000 ml volum) în care există o soluție apoasă de amoniac17 la o temperatură de 159’C și o presiune de 12 bari. Melamină se solidifică și temperatura în a doua autoclavă crește la 168’C, iar presiunea la 24 bari. După răcirea autoclavei, filtrare și 19 uscare, se obține melamină care are o puritate de 99,1%.

Exemplul 2.20 g melamină care are un conținut de melam de 2% în greutate și un con- 21 ținut de melem de 1% în greutate se introduc într-o autoclavă care are un volum de 100 ml și autoclava este adusă la o temperatură de 370‘C cu un curent de NH₃ la o presiune a NH₃ de 23

250 bari și se menține la această temperatură și la această presiune timp de 2 ore. După aceea se efectuează răcirea la 330’C în decurs de 1 h cu un curent de NH₃, menținându-se presiunea 25 de 250 bari, această temperatură se menține timp de 30 min și topitura de melamină este apoi împrăștiată într-o a doua autoclavă (1000 ml volum) în care există o soluție apoasă de amoniac 27 la o temperatură de 62‘C și o presiune de 1 bar. Melamină se solidifică și temperatura din a doua autoclavă crește la 81 ‘C, iar presiunea la 4 bari. După răcirea autoclavei, filtrare și uscare, 29 se obține melamină care are o puritate de 98,8%.

Exemplul 3.20 g melamină care are un conținut de melam de 2% în greutate și un con- 31 ținut de melem de 1% în greutate se introduc într-o autoclavă care are un volum de 100 ml și autoclava este adusă la o temperatură de 370’C cu un curent de NH₃ la o presiune a NH₃ de 33 250 bari și se menține la această temperatură și la această presiuqe timp de 2 ore. După aceea se efectuează răcirea la 350’C în decurs de 1 h cu un curent de NH₃, menținându-se presiunea 35 de 250 bari, această temperatură se menține timp de 30 min și topitura de melamină este apoi pulverizată într-o a doua autoclavă (1000 ml volum) în care există o soluție apoasă de amoniac 37 la o temperatură de 63’C și o presiune de 1 bar. Melamină se solidifică și temperatura din a doua autoclavă crește la 88’C, iar presiunea la 4 bari. După răcirea autoclavei, filtrare și uscare, 39 se obține melamină cu puritate de 98,6%.

Exemplul comparativ 1.20 g melamină care are un conținut de melam de 2% în greu- 41 tate și un conținut de melem de 1% în greutate se introduc într-o autoclavă care are un volum de 100 ml și autoclava este adusă la o temperatură de 370’C cu un curent de NH₃ la o presiune 43 a NH₃ de 250 bari și se menține la această temperatură și la această presiune timp de 2 h. După aceea topitura de melamină este pulverizată într-o a doua autoclavă (1000 ml volum) în 45 care există o soluție apoasă de amoniac la o temperatură de 62’C și o presiune de 1 bar. Melamină se solidifică și temperatura din a doua autoclavă crește la 94’C iar presiunea la 5 bari. 47 După răcirea autoclavei, filtrare și uscare, se obține melamină care are o puritate de 97,5%.

Claims (9)

1. Procedeu de obținere a melaminei pure, caracterizat prin aceea că topitura de melamină preparată din uree, printr-un procedeu la presiune înaltă, opțional după striparea gazelor reziduale, este răcită timp de 1 minut până la 10 h prin introducerea de NH₃ rece lichid, gazos sau super-critic sau cu ajutorul schimbătoarelor de căldură sau folosind o combinație a acestor mijloace de răcire, la o temperatură care este cu 1 până la 50°C peste punctul de topire al melaminei, dependent de presiunea respectivă a amoniacului, este lăsată să stea în acest domeniu de temperatură timp de 1 min până la 10 h, după care

a) se răcește brusc, prin amestecare cu apă sau cu o soluție sau o suspensie apoasă ce conține amoniac și/sau melamină, melamină se solidifică și

b) melamină este apoi izolată

2. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că răcirea topiturii de melamină, la temperatura care se situează cu 1 până la 50°C peste punctul de topire al melaminei se efectuează prin introducerea de amoniac lichid sau gazos.

3. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că topitura de melamină este răcită la o temperatură care se situează cu 1 până la 50*C peste punctul de topire al melaminei.

4. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că topitura de melamină este răcită sub o presiune de amoniac de 50 până la 400 bari cu introducerea de amoniac la o temperatură care se situează cu 1 până la 50'C peste punctul de topire al melaminei.

5. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că topitura de melamină este răcită brusc în etapa a) cu lichidul-mamă recirculat rezultat la cristalizare.

6. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că melamină obținută în etapa a), care se află sub formă de suspensie, se dizolvă prin adăugarea unei soluții apoase amoniacale, de preferință a unui lichid-mamă recirculat rezultat de la cristalizare, soluția este eventual tratată cu NaOH, este eventual lăsată să stea, amoniacul dizolvat este eventual stripat, apoi soluția se filtrează și melamină se separă prin cristalizare și se izolează.

7. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că, în etapa a) răcirea bruscă se realizează la o temperatură de 25’C până la 300‘C și la o presiune de 1 până la 100 bari.

8. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că, în etapa a) răcirea bruscă se realizează la o temperatură de 50’C până la 200’C.

9. Procedeu conform revendicării 1, caracterizat prin adeea că, în etapa a) răcirea bruscă se realizează la o presiune de 1 până la 50 bari.