SU895284A3

SU895284A3 - Способ выделени гуанидинкарбоната из разбавленных водных растворов

Info

Publication number: SU895284A3
Application number: SU752159065A
Authority: SU
Inventors: Вайнроттер Фердинанд; ШМИДТ Альфред; Вегляйтнер Карлхайнц; Гарбер Альфред; Херберт Хатцль Иозеф; Сикора Рудольф
Original assignee: Хеми Линц Аг (Фирма)
Priority date: 1974-07-22
Filing date: 1975-07-22
Publication date: 1981-12-30
Also published as: DD118621A1; CH595332A5; AT336035B; US3984471A; IN141743B; NL175523B; CS194722B2; NL175523C; SE7508284L; SE424724B; BE831611A; CA1038886A; NL7506828A; GB1457226A; BG27896A3; DE2435167B2; DE2435167C3; FR2279726B1; FR2279726A1; ATA610274A

Description

Изобретение относится к способу выделения гуанидинкарбоната из разбавленных водных растворов, которые наряду с гуанидином, мочевиной и ее продуктами пиролиза, содержат также аммиак и двуокись углерода.

Известен способ выделения гуанидинкарбоната из разбавленных водных растворов, содержащих аммиак, двуокись углерода, мочевину и продукты ее пиролиза, заключающийся в том, что из указанного раствора при атмосферном давлении и температуре не выше 80°C отгоняют аммиак и избыточную двуокись углерода, затем раствор выпаривают при давлении не выше 0,8 ата и темпеО ратуре не выше 80 С до тех пор, пока раствор не будет насыщен мочевиной. При охлаждении его до 20-30°C отфильтровывают выпавший твердый осадок, после чего полученный раствор суспензируют в жидком аммиаке, взятом не менее чем в двухкратном избытке (по весу/по отношению к мочевине, содержащейся в растворе.

Способ позволяет выделить из раствора не только карбонат гуанидина, но и мочевину, которую в растворенной форме снова возвращают в установку для мочевины. При выпаривании не только карбонат гуанидина, но и мочевина не разрушаются. В концентраторе производится разделение гуанидина и мочевины, которое осложняется тем, что мочевина в количественном отношении значительно превышает содержание второго компонента. Разделение проводят добавлением аммиака, поддерживая низкую температуру осаждения.

Количество используемого аммиака определяется количеством мочевины, которое должно оставаться в растворенном виде (оно должно быть, по меньшей мере, в два раза больше, чем количество имеющейся мочевины). Необходимая для полного разделения карбоната гуанидина от мочевины концентрация аммиака при этом оказывается настолько высокой, что она может быть обеспечена только путем применения жидкого аммиака. Карбонат гуанидина должен быть полностью переведен в осадок, в противном случае раствор мочевины не может быть возвращен в установку для мочевины, так как наличие гуани- 5 дина мешало бы нормальной ее работе^)] Основным недостатком известного способа является проведение вакуумного’ выпаривания, что ведет к значительным экономическим затратам. 10

Цель изобретения - упрощение процесса.

Поставленная цель достигается способом выделения гуанидинкарбоната из разбавленных водных растворов, содер-^и жащих аммиак, двуокись углерода, мо чевину и продукты ее пиролиза, за ключающимся в том, что выпаривают эти растворы при 80-130 С и давлении

1,3 ата, после чего осуществляют фильтрацию выпавших продуктов пиролиза и затем охлажденный раствор обрабатывают жидким или газообразным аммиаком при 20-45°С до достижения содержания аммиака в растворе 15-30 вес.л. 35 Преимущественным является нагревание до температур между 105° и 115°С, причем необходимо небольшое избыточное давление (приблизительно до

1,3 атм). Обычно время воздействия 6 ч, которое при 130°С - самый верхний предел. При времени выпаривания 2-4 ч обычно достаточно 130°С. Если температура снижается, то'можно увеличить время нагревания, однако и при 110°C вполне достаточно 5-6 ч. При 80°С время нагревания может еще увеличиваться. Даже при нагревании 10 ч не наблюдается чрезмерного раз образного аммиака, во-первых, по причинам экономичности, во-вторых, чтобы избежать чрезмерного увеличения объема, с которым приходится мириться при добавке аммиачной воды. Внесение газообразного аммиака позволяет рациональнее проводить стадию выпаривания. В этом случае часто бывает достаточным выпаривание маточного раствора приблизительно до двойной концентрации или до содержания воды в растворе 80-90%.

После установления необходимой концентрации NH-j осажденный гуанидинкарбонат выделяют, причем как фильтрованием, так и центрифугированием.

Способ может осуществляться не только периодически, но и непрерывно.

Пример 1. Маточный раствор меламина имеет следующий

Мочевина

Гуанидин (в пересчете на карбонат) Продукты пиролиза (меламин и др.)

Аммиак

Двуокись углерода

Вода состав, %:

1,75

0,45

И,1

8,5

Остальное т этого раствора выпаривают при 107°С и давлении 1,3 атм в течение раствор, (12,75) (8,12) (2,33) (2,60) ч до 1/6 объема. Получают состоящий, кг (%) :

Мочевина	24,5
Гуанидинкарбонат	15,6
Продукты пиролиза	4,5
Аммиак	5,0

Вода

142,4(74,20)

В соответствии с этим составом ложения, содержащегося в растворе гуанидинкарбоната.

По окончании выпаривания следует проводить охлаждение, по меньшей мере, до тех пор, пока растворимость ΝΗ₃ не будет соответствовать требуемой минимальной концентрации (15%). Это, как правило, имеет место при 45°C. Однако при известных условиях можно проводить охлаждение до температуры окружающей среды, так как более высокая концентрация NH^ (более 15%) благоприятствует условиям осаждения. Могут применяться еще более низкие температуры, при этом предел растворимости других имеющихся веществ не снижается. Предпочтительна концентрация NH-j 20-25%.

Внесение аммиака возможно любым способом. Предпочитают введение газо после выпаривания получается (в пере счете на концентрацию в первоначальном растворе) 51%-ное разложение мочевины и 11%-ное разложение гуанидинкарбоната .

Раствор охлаждают, причем осаждают 3,5 кг продуктов пиролиза, особенно меламина. Последние отфильтровывают и промывают 3,5 кг воды.

Получающийся раствор имеет состав, кг, (%):

Мочевина	24,5	(12,75)
Гуанидинкарбонат	15,6	(8,12)
Меламин	1,0	(0,53)
Аммиак	5,0	(2,60)
Вода	145,9	(76,00)

аммиак, пока его концентрация не достигнет 25%. Осаждают гуанидинкарбоВ этот раствор, охлажденный до температуры окружающей среды, вводят нат в количестве 11,9 к выход 68% (в пересчете на маточный раствор меламина) , почти с 99%-ной чистотой. Само осаждение производится до количества 76,3%. 5

Остающийся после отделения гуанидинкарбоната раствор имеет следующий состава, кг (%) .’

Мочевина	24,5
Гуанидинкарбонат	3,7	to
Продукты пиролиза
(особенно меламин)	1,0
Аммиак	61,3
Вода	154,9	15
Этот раствор может	направляться

обратно в непрерывно обогреваемый выпарной аппарат для маточного раствора. При этом после 3-4 циркуляций ( при указанных условиях) мочевина практически полностью разлагается, ²⁰в то время как гуанидинкарбонат только в незначительной степени гидролизуется .

Пример 2. Маточный раствор

меламина состава, %:		25
Мочевина	5,43
Гуанидин карбонат	2,7
Меламин	0,33 .
Аммиак	13,57
Двуокись углерода	10,63	30

Вода Остальное выпаривают при 126°С и давлении

1,3 атм в течение 2,5 ч примерно до 1/6 объема. После выпаривания раст-

вор содержит, %:		35
Мочевина	6,65
Гуанидинкарбонат	12,86
Продукты пиролиза	7,16
Аммиак	0,93
Двуокись углерода	1,1	40
Вода	71 ,31
Достигается 79,6%-	ное разложение
мочевины и 20,3%-ное	гуанидинкарбона-

та.

Раствор охлаждают до 45°С и отфильтровывают 5,9% держащей, %:

Меламин

Амелин и амелид Мепаминдианурат Мелам, мелем, твердой фазы, со

75,6

16,4

4,7 мелон, дициандиамид, гуанилмочевина, биурет, триурет

Остальное

В этот раствор пропускают жидкий аммиак до его насыщения (примерно 30%-н^й раствор). Осаждают гуанидинкарбонат в количестве 70,8%, чисто той 99%. Результат не зависит от того, применяют жидкий или газообразный аммиак.

Пример 3. Маточный раствор меламина, содержащий, г/л, (%)>

Изанидинкарбонат 74,7 (7,05)

Мочевина 79,1 (7,46)

Меламин 3,3 (0,31)

Вода 901,9 (85,18) выпаривают 6 ч при 80°С до объема 1,6л.

Реакционную массу охлаждают и поддерживают температуру 20°С. При насыщении раствора аммиаком (около 25 вес.% NH3 в растворе) на 1 л первоначального маточника осаждается 51,5 г (69%), при 23 вес.% NH-¾ — 50 г (67%) и при 16,7 вес.% NH- 32, 1 г (43%) гуанидинкарбоната.

При температуре осаждения 45 С получают при насыщении раствора аммиаком 37,6 г (50,3%) и при 10°С 58,8 г (78,9%) гуанидинкарбоната.

Пример 4. Юл маточного par створа меламина следующего состава,

7., (г):
Мочевина	5,43	(577)
Гуанидинкарбонат	2,7	(287)
Меламин	0,33	(35)
Аммиак	13,57	(1441)
Двуокись углерода	10,63	(1129)
Вода	67,34	(7152)
выпаривают при 80 С в	течение	6 ч до

1,6 л.

После выпаривания раствор содержит,
%, (г):
Мочевина	21,34	(373)
Гуанидинкарбонат	13,44	(235)
Продукты пиролиза	4,13	(72)
Аммиак	1,46	(25)
Двуокись углерода	1,5	(26)
Вода	58,13	(Ю16),
Этот раствор охлаждают до	Ю°С и -
отфильтровывают из него 3,7%	твердого

вещества, состоящего из меламина, мелама, мелема, мелона и других продуктов гидролиза мочевины.

В этот раствор вводят 691 л газообразного аммиака, получают раствор, содержащий 30%-ный аммиак. Из этого раствора осаждают 185,3 г гуанидинкарбоната, который отфильтровывают. Выход составляет 64,6% (в пересчете на первоначальное содержание гуанидинкарбоната), чистота 99%.

Пример 5. Юл маточного раствора меламина состава, %, (г):

Мочевина	5,43	(577J
Гуанидинкарбонат	2,7	(287)
Меламин	0,33	(35)
Аммиак	13,57	(1441)
Двуокись углерода	10,63	(1129)
Вода	67,34	(7152)

выпаривают при 130^вС в течение 2 ч до 1,5 л.

Получают 1,5 л раствора содержа-

щего, %, (г):
Мочевина	6,47	(105)
Гуанидинкарбонат	12,98	(210)
Продукты пиролиза	7,34	(119)
Аммиак	0,96	(16)
Двуокись углерода	1, 10	(18)
Вода	71,15	(И52)
Этот раствор охлаждают до	45^е С
и из него отфильтровывают 5,	97 '
(95,7 г) твердого вещества,	которое
состоит из продуктов	пиролиз	а моче-
вины, приведенных- в :	примере	3.

В охлажденный до 45°C раствор добавляют для получения 157-ногЪ амми10 ачного раствора 0,25 кг жидкого аммиака. Из этого раствора осаждают 75

105,6 г гуанидинкарбоната. Выход составляет 36,87 (в пересчете на содержание гуанидинкарбоната в первоначальном растворе), чистота 99%.

Выделение гуанидинкарбоната со- 30 гласно предлагаемому способу более экономично. Это возможно благодаря нии м-аточного раствора разрушается столько мочевины до аммиака и COg, что мочевины по сравнению с карбонатом гуанидина остается несколько больше или едва больше. За счет этого упрощаются условия выпаривания, так как не требуется поддержания вакуума, поскольку аммиак при этом улавливается без каких-либо трудностей и снова направляется в производство.

Claims

38 аммиака. Карбонат гуанидина должен быть полностью переведен в осадок, в противном случае раствор мочевины не может быть возвращен в установку дл мочевины, так как наличие гуанидина мешало бы нормальной ее работе Основным недостатком известного способа вл етс проведение вакуумного выпаривани , что ведет к значительным экономическим затратам, Цель изобретени - упрощение процесса . Поставленна цель достигаетс спо собом выделени гуанидинкарбоната из разбавленньпс водных растворов, содер жащих аммиак, двуокись углерода, мочевину и продукты ее пиролиза, зачто выпаривают эт ключающимс в том. растворы при 80-130 С и давлении 1,3 ата, после чего осуществл ют фил трацию выпавших продуктов пиролиза и затем охлажденный раствор обрабатывают жидким или газообразным аммиаком при 20-45°С до достижени содержани аммиака в растворе 15-30 вес.% Преимущественным вл етс нагрева ние до температур между 105° и 115С причем необходимо небольщое избыточное давление (приблизительно до 1,3 атм). Обычно врем воздействи 6 ч, которое при 130°С - самый верхний предел. При времени выпаривани 2-4 ч обычно достаточно 130°С. Если температура снижаетс , томожно увеличить врем нагревани , однако и при 110 С вполне достаточно 5-6 ч. При 80°С врем нагревани может еще увеличиватьс . Даже при нагревании 10 ч не наблюдаетс чрезмерного разложени , содержащегос в растворе гуанидинкарбоната. По окончании выпаривани следует проводить охлаждение, по меньшей ме ре, до тех пор, пока растворимость МН не будет соответствовать требуемой минимальной концентрации (15%) Это, как правило, имеет место при 45 С. Однако при известных услови х можно проводить охлаждение до темпе ратуры окружающей среды, так как бо лее высока концентраци NH (более 15%) благопри тствует услови м осаж дени . Могут примен тьс еще более низкие температуры, при этом предел растворимости других имеющихс веществ не снижаетс . Предпочтительна концентраци МН 20-25%. Внесение аммиака возможно любым способом. Предпочитают введение газо образного аммиака, во-первых, по причинам экономичности, во-вторых, чтобы избежать чрезмерного увеличени объема, с которым приходитс миритьс при добавке аммиачной воды. Внесение газообразного аммиака позвол ет рациональнее проводить стадию выпаривани . В этом случае часто бывает достаточным выпаривание маточного раствора приблизительно до двойной концентрации или до содержани воды в растворе 80-90%. После установлени необходимой концентрации M- осажденный гуанидинкарбонат выдел ют, причем как фильтрованием , так и центрифугированием. Способ может осуществл тьс не только периодически, но и непрерывно. Пример 1. Маточный раствор еламина имеет следующий состав, %: Мочевина5 Гуанидин (в пересчете на карбонат) 1,75 Продукты пиролиза (меламин и др.) 0,45 Аммиак11,1 Двуокись углерода 8,5 ВодаОстальное 1 т этого раствора выпаривают при ЮУС и давлении 1,3 атм в течение ч до 1/6 объема. Получают раствор, осто щий, кг (%): 24.5(12,75) Мочевина 15.6(8,12) Гуанидинкарбонат (2,33) Продукты пиролиза (2,60) Аммиак 142,4(74,20) Вода В соответствии с этим составом осле выпаривани получаетс (в перечете на концентрацию в первоначальом растворе) 51%-ное разложение моевины и 11%-ное разложение гуанидинарбоната . Раствор охлаждают, причем осаждат 3,5 кг продуктов пиролиза, особено меламина. Последние отфильтровыают и промывают 3,5 кг воды. Получающийс раствор имеет состав, г, (%): ( 2,75) Мочевина ( 8,12) Гуанидинкарбонат ( 0,53) Меламин ( 2,60) Аммиак 145,9 (76,00) В этот раствор. охлажденный до емпературы окружающей среды, ввод т ммиак, пока его концентраци не дотигнет 25%. Осаждают гуанидинкарбо5 нат в количестве 11,9 к выход 68 ( в пересчете на маточный раствор амина) , почти с 99%-ной чистотой. мо осаждение производитс до коли ва 76,3%. Остающийс после отделени гуа динкарбоната раствор имеет следую состава, кг (%): Мочевина24,5 Гуанидинкарбонат 3,7 Продукты пиролиза ( особенно меламин) 1,0 Аммиак61,3 Вода154,9 Этот раствор может направл тьс обратно в непрерывно обогреваемый выпарной аппарат дл маточного ра створа. При этом после 3-4 циркул ции ( при указанных услови х f моче практически полностью разлагаетс в то врем как Гуанидинкарбонат т ко в незначительной степени гидро зуетс . Пример
2. Маточный раств меламина состава, %: 5,43 Мочевина 2,7 Гуанидин карбонат 0,33 , Меламин 13,57 Аммиак 10,63 Двуокись углерода Остальн Вода и давлении выпаривают при 1,3 атм в течение 2,5 ч примерно 1/6 объема. После выпаривани рас вор содержит, %: Мочевина 6,65 Гуанидинкарбонат 12,86 Продукты пиролиза 7,16 Аммиак 0,93 Двуокись углерода 1,1 Вода 71,31 Достигаетс 79,6%-ное разложен мочевины и 20,3%-ное гуанидинкар та. Раствор охлаждают до 45С и о фильтровывают 5,9% твердой фазы, держащей, %: Меламин75,6 Амелин и амелид 16,4 Меламиндианурат 4,7 Мелам, мелем, мелон, дициандиамид, гуанилмочевина , биурет, триуретОсталь В этот раствор пропускают жид аммиак до его насыщени (примерн 30%-H5W раствор). Осаждают Гуани карбонат в количестве 70,8%, чис ой 99%. Результат Не зависит от того , примен ют жидкий или газообразый аммиак. Пример
3. Маточный раствор еламина, содержащий, г/л, (%)i 74,7(7,05) Изанидинкарбонат 79,1(7,46) Мочевина 3.3(0,31) Меламин 901,9(85,18) выпаривают 6 ч при до объема 1,6 л. Реакционную массу охлаждают и подерживают температуру . При насыщении раствора аммиаком (около 25 вес.% МИ в растворе) на 1 л первоначального маточника осаждаетс 51,5 г (69%), при 23 вес.% NH- - 50 г (67%) и при 16,7 вес.% NHj- 32, 1 г (43%) гуанидинкарбоната. При температуре осаждени получают при насыщении раствора аммиаком 37,6 г (50,3%) и при 58 ,8 г (78,9%) гуанидинкарбоната. Пример
4. Юл маточного par створа меламина следующего состава, %, (г): Мочевина Гуанидинкарбонат Меламин Аммиак Двуокись углерода ( 7152) в течение 6 ч до выпаривают при 1,6 л. После выпаривани раствор содержит, %. (г): Мочевина Гуанидинкарбонат Продукты пиролиза Аммиак Двуокись углерода Этот раствор охлаждают до и отфильтровывают из него 3,7% твердого вещества, состо щего из меламина, мелама , мелема, мелона и других продуктов гидролиза мочевины. В этот раствор ввод т 691 л газообразного аммиака, получают раствор, содержащий 30%-ный аммиак. Из этого раствора осаждают 185,3 г гуанидинкарбоната , который отфильтровывают. Выход составл ет 64,6% (в пересчете на первоначальное содержание гуанидинкарболата ), чистота 99%. Пример 5. 10л маточного раствора меламина состава, %, (г): 5,43C577J Мочевина 2,7(287) Гуанидинкарбонат 0,33(35) Меламин 13,57(1441) Аммиак 10,63(1129) Двуокись углерода 67,34(7152) выпаривают при в течение 2 ч до 1,5 л. Получают 1,5 л раствора содержащего , %, (г): Г.,47(105) Мочевина 12,98(210) Гуанидинкарбонат 7.34(119) Продукты пиролиза 0,96(16) Аммиак 1,10(18) Двуокись углерода 71,15(1152) Этот раствор охлаждают до 45 С и из него отфильтровывают 5,9% (95,7 г) твердого вещества, которое состоит из продуктов пиролиза мочевины , приведенных- в примере 3, В охлажденный до 45°С раствор до бавл ют дл получени 15%-ногЪ амми ачного раствора 0,25 кг жидкого амм ака. Из этого раствора осаждают 105,6 г гуанидинкарбоната. Выход составл ет 36,8% (в пересчете на содержание гуанидинкарбоната в первоначальном растворе, чистота 99%. Выделение гуанидинкарбоната согласно предлагаемому способу более экономично. Это возможно благодар отказу как от отделени мочевины, т и от полного выпадени в осадок кар боната гуанидина. Существенным при этом вл етс то, что при выпарива48 НИИ м-аточного раствора разрушаетс столько мочевины до аммиака и С02, что мочевины по сравнению с карбонатом гуанидина остаетс несколько больше или едва больше. За счет этого упрощаютс услови выпаривани , так как не требуетс поддержани вакуума, поскольку аммиак при этом улавливаетс без каких-либо трудностей и снова направл етс в производство. Формула изобретени Способ выделени гуанидинкарбоната из разбавленных водных растворов, содержащих аммиак, двуо14ис к- углерода, мочевину и продукты её циролиза, путем выпаривани этих растворов при повышенной температуре с последующей фильтрацией выпавших продуктов пиролиза , после чего полученный охлажденный раствор обрабатывают аммиаком, отличающийс тем, что, с целью упрощени процесса, выпаривание осуществл ют при температуре 80-130 С и давлении 1,3 ата, а обработку раствора осуществл ют жидким или гаэообразньм аммиаком при 20-45 .С до достижени содержани аммиака в растворе 15-30 вес.%. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Патент СССР № 468404, кл. С 07 С 129/00, 1973 (прототип).