TW496864B - Method for preparing melamine - Google Patents

Description

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 496864 A7 _ B7 五、發明說明1() 本發明有關一種經由高壓方法製備二聚氰酸胺之方 法’其中藉著、將包含液體三聚氰醯胺、C〇2及NH3之反 應器產物輸送至氣體/液體分離器，之後將來自分離器之 .三聚氰醯胺熔體送至一容器中，於此處使用蒸發之冷卻介 質將該三聚氰醯胺熔體冷卻，而製得固體三聚氰醯胺。 該方法係特別描述於EP — A — 7 47 3 6 6中。其 中描述一種用以自脲製備三聚氰醯胺之方法。尤其，E P —A — 747366描述一種於由10 · 34至 24 · 13兆帕之壓力及由354至454 °C之溫度下於 反應器中使脲熱解以產製反應器產物之方法。所得之反應 器產物含有液態三聚氰醯胺、C〇2及N Η 3，於壓力下以 混合物流之形式輸送至氣體/液體分離器中。於此氣體/ 液體分離器中，其保持於實質上與該反應器相同之壓力及 溫度下，該反應器產物分離成氣流及液流。該氣流含有 C〇2及ΝΗ 3、廢氣及三聚氰醯胺蒸汽。該液體主要包含 液體二聚氨釀胺。該氣體產物輸迗至氣條早兀’而該液流 則輸送至產物冷卻單元。於氣滌單元中’該c〇2及Ν Η 3 廢氣（含有三聚氰醯胺蒸汽）於實質上與該反應器相同之 壓力及溫度下經熔化之脲氣滌，以將脲預熱’而使廢氣冷 卻至1 7 7 — 2 3 2。(：之溫度’並自廢氣去除三聚氰醯 胺。之後將含有該三聚氰醯胺而經預熱之熔化脲餵入該反 應器中。於產物冷卻單元中，該液體三聚氰醯胺係使用液 體冷卻介質冷卻，於產物冷卻器中於液體三聚氰醯胺之溫 度下形成氣體，而在不進行氣滌或另外純化之情況下’產 製固體三聚氰醯胺產物。於EP — Α — 7 47 3 6 6中， 使用液態氨作爲液體冷卻介質爲佳’產物冷卻單元中之壓 力係高於4 · 1 4兆帕。 — — — II — — — — — — · I I I I I I Γ 訂)---------線· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格mo 297公釐） -4- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 496864 A7 B7 五、發明說明ί ) 根據Ε Ρ — A — 7 4 7 3 6 6 ，三聚氰醯胺終端產物 之純度高於9 8 _ 5重量百分比，但無法固定而大量地連 續達到此種標準。此係其缺點，尤其當三聚氰醯胺使用於 供層壓物及/或塗料使用之三聚氰醯胺-甲醛樹脂中時。 三聚氰醯胺最終產物中之雜質（尤其是大量製備時）主要 係由蜜白胺、蜜勒胺及含氧雜質如三聚氰酸-醯胺、三聚 氰酸-二醯胺及脲基三聚氰醯胺所組成。 本發明之目的係得到一種自脲製備三聚氰醯胺之改良 方法，其中係得到具有高純度之乾燥粉末形式三聚氰醯 胺。本發明之目的尤其是得到一種用以自脲製備三聚氰醯 胺之改良高壓方法，其中三聚氰醯胺係經由冷卻而直接得 自液體三聚氰醯胺熔體，而爲具有固定高純度之乾燥粉 末。 達成該目的之方式係藉著添加每莫耳三聚氰醯胺爲 5 · 1 0 — 4 — 2 · 1 0 — 2莫耳之水以進行氣體/液體分 離。添加於該氣體/液體分離器之水以經選擇，使得低於 每莫耳三聚氰醯胺1 0— 2莫耳而高於每莫耳三聚氰醯胺 1〇—3莫耳爲佳。此比例係爲進料速率相對於分離器之比 例。 意外地發現使用本發明方法，可使三聚氰醯胺終端產 物中含氧雜質之量保持定値。 本發明方法之優點係爲得到純度固定而高於9 8 . 5 重量百分比之粉末三聚氰醯胺，其足以使得所得之三聚氰 醯胺使用於實質任何三聚氰醯胺應用之中。同時，可得到 具有極佳顏色特性之三聚氰醯胺粉末。 先前技藝中皆未明白指稱使用水以防止形成含氧雜質 之用途。例如’ U S — A - 3 1 1 6 2 9 4描述爲了得到 本紙張尺度適用中國國家標i"(CNS)A4規格mo X 297公釐） 7 ' -------P 訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 496864 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _____ Β7 五、發明說明4 ) 純度高於9 9重量百分比之三聚氰醯胺，純度9 5百分比 之原料需於單獨存在有ΝΗ 3之下加熱，明確地不存有 水。更令人意外的是使用本發明方法可得到極佳之結果， .其中該氣體/液體分離係於水存在下進行。水可添加於氣 體/液體分離器，以經泵進行爲佳。 本發明方法中，該氣體/液體分離器中水之添加量係 介於每莫耳三聚氰醯胺5 · 1 0— 4及2 · 1 0— 2莫耳水之 間。該氣體/液體分離器中水之添加量以選擇介於每莫耳 三聚氰醯胺1 0 — 3及1 0 — 2莫耳水之間爲佳。假設水與異 氰酸反應形成氨，則將有一二氧化碳離開該三聚氰醯胺熔 體。故三聚氰醯胺熔體中異氰酸量因與水反應而降低。優 點係該三聚氰醯胺中之三聚氰酸-醯胺含量較低而固定， 相信該三聚氰酸-醯胺係自異氰酸所產生。 三聚氰醯胺之製備以自作爲原料之熔體形式脲開始爲 佳。Ν Η 3及C 0 2係爲三聚氰醯胺製備期間之副產物，依 循以下反應式進行： 6 C ο (Ν Η 2) 2 —^ C 3 Ν 6 Η 6 + 6 Ν Η 3 + 3 C 〇 2 該製備可於高壓下進行，以介於5及2 5兆帕之間爲 隹’而不存有觸媒。反應溫度係介於3 2 5及4 5 0 t之 間，以介於3 5 0及4 2 5 °C之間爲佳。副產物Ν Η 3及 C〇2通常係循環至鄰接之脲設備。 前述本發明目的係採用適於自脲製備三聚氰醯胺之裝 置而達成。適用於本發明之裝置可包括氣滌單元、反應 器 '氣體/液體分離器、視情況使用之後反應器及冷卻容 器。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -6 - -----------AW-------妥---------線· (請先閱讀背、面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 496864 Α7 Β7 五、發明說明4 ) 於本發明具體實例中，三聚氰醯胺係於包括氣滌單 元、反應器、氣體/液體分離器、及冷卻容器之裝置中自 脲製備。來自脲設備之脲熔體餵入氣滌單元中，壓力係由 5至2 5兆帕，以由8至2 0兆帕爲佳，而溫度高於該脲 之熔點。此氣滌單元可具有冷卻套管，以確定於該氣滌器 中另外冷卻。該氣滌單元亦可具有內部冷卻體。於該氣滌 單元中，該液體脲與來自三聚氰醯胺反應器或來自位於反 應器下游之個別氣體/液體分離器之反應氣體接觸。個別 氣體/液體分離器中之壓力及溫度實質上與該三聚氰醯胺 反應器之溫度及壓力相同。反應氣體主要係由C 〇2及 N Η 3所組成，亦包含某些三聚氰醯胺蒸汽。熔化之脲自廢 氣洗出三聚氰醯胺蒸汽，將此三聚氰醯胺帶回反應器。於 氣滌過程中，廢氣係自反應器溫度即由3 5 0至4 2 5 °C 冷卻至由1 7 0至2 4 0 °C，該脲係自1 7 0加熱至 2 4 0 °C。廢氣係自氣滌單元之頂部取出，而例如循環至 脲設備，於此處作爲供產製脲使用之原料。 經預熱之脲係與所洗出之三聚氰醯胺一起自氣滌單元 取出，經由例如高壓泵送至反應器，其壓力係由5至2 5 兆帕，以由8至2 0兆帕爲佳。或該脲熔體至該三聚氰醯 胺反應器之輸送可藉重力進行，將氣滌單元放置於該反應 器上方。 於反應器中，熔化之脲於前述壓力下於使該脲轉化成 三聚氰醯胺、C〇2及NH3之條件下被加熱至由3 2 5至 4 5 0 °C之溫度，以由約3 5 0至4 2 5 °C爲佳。可於反 應器中置入特定量之氨，例如液態或熱蒸汽形式。所提供 之氨可用以例如防止形成三聚氰醯胺之縮合產物諸如蜜白 胺、蜜勒胺及蜜弄，或於反應器中促進混合。提供於反應 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱1 ~Γ. " -------Γ --------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 496864 A7 _ B7 五、發明說明4 ) 器之氨量係爲每莫耳脲由0至1〇莫耳；以使用由〇至5 旲耳氨爲佳’尤其是每旲耳脲由〇至2莫耳氨。 反應所產製之C 〇2及NH3及另外提供之氨於分離區 段中匯集，而於氣體狀態下與液態三聚氰醯胺分離。 於位在反應器下游之氣體/液體分離器中添加 5 . 1〇-4 - 2 · 10— 2莫耳水每莫耳三聚氰醯胺。添加 於該氣體/液體分離器之水以選擇低於每莫耳三聚氰醯胺 1 0-2莫耳而高於每莫耳三聚氰醯胺1 0— 3莫耳爲佳。 於位在反應器下游之氣體/液體分離器中，於該分離 器中送入氨爲佳。此情況下，氨量係爲每莫耳三聚氰醯胺 爲0 · 01 — 10莫耳氨，以0 . 1 — 5莫耳爲佳。此種 情況具有迅速分離二氧化碳之優點，因而防止形成含氧之 雜質。較佳情況係爲該氣體/液體分離器中存有氨及_水， 以防止形成含氧雜質及避免形成蜜白胺、蜜勒胺及蜜弄。 於氣體/液體分離之後所形成之氣體混合物送入氣滌 單元中，以去除三聚氰醯胺蒸汽及預熱該脲熔體。 自（反應器或）位於反應器下游之氣體/液體分離器 取出溫度介於三聚氰醯胺熔點及4 5 0 °C之間的液體三聚 氰醯胺，使用於冷卻單元條件下係爲蒸汽之液體介質（以 氨爲佳）迅速冷卻並解壓。 -------P 訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用1ί7國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -8-

Claims (1)

1. 496864 A8 B8 --- — W __m ^ ^ P1_ 々、申請專利範圍補乞^抓3· i9 附件二A : 第88 1 07 161號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國90年3月修正 1 ·--種經由壓力介於5至2 5 Μ P a間且反應溫度 介於3 2 5至4 5 0 °C間之高壓方法由脲製備三聚氰醯胺 之方法，其中藉著將包含液體三聚氰醯胺、c〇2及NH3 之反應器產物輸送至氣體/液體分離器，之後將來自分離 器之三聚氰醯胺熔體送至一容器中，於此處使用蒸發之冷 卻介質將該三聚氰醯胺熔體冷卻’而製得固體三聚氰醯 胺，其特徵爲藉著於每莫耳三聚氰醯胺添加5.10 — 4-2 · 1 0 2莫耳之水而進行氣體/液體分離。 2 .如申請專利範圍第1項之方法’其特徵爲每莫耳 二聚氰醯胺添加1 0 — 3 - 1 0 — 2莫耳之水。 3 .如申請專利範圍第1至2項中任一項之方法，其 特徵爲藉著於每莫耳三聚氰醯胺中添加〇 · 0 1 — 1 0莫 耳之氨以進行氣體-液體分離。 4 .如申請專利範圍第3項之方法’其特徵爲藉著於 每莫耳三聚氰醯胺中添加〇·01-5莫耳之氨以進行氣 體-液體分離。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財/l.^g(工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）