TW521074B - Melamine purification process - Google Patents

Description

521074

A7 B7 五、發明說明（/ ) 本發明關於一種三聚氰胺（蜜胺）之純化方法，該三聚 氰胺係由尿素依照高壓、非催化過程而合成製造者’更詳 而言之，本發明關於一種能將某些雜質（由於三聚氰胺合成 或後續操作所產生者)本質上轉變成三聚氰胺之方法。 熟知在由尿素以高壓合成三聚氰胺時，會形成一系列 的副產物，其會影響三聚氰胺的純度。 特別是在三聚氰胺時，於反應器中，及後續在容器(其 中熔融的三聚氰胺處於比350°C高的溫度）中，大量形成典 型的三聚氰胺脫氨縮合產物。此類縮合產物在以下總稱爲 聚縮物。最簡單的產物係由兩個三聚氰胺縮合及一個氨分 子分離所產生的密白胺。 NHz νη3 三聚氰胺 由兩個三聚氰, 種產物： 個氨分子，可形成另一 0 ϋ I ϋ I ϋ ϋ ϋ 一-0、I ϋ I I I I ^1 ϋ I . (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 νη>

三聚氰丨 NHz

NH2 蜜勒胺 NH- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 521074 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（〆） 由三聚氰胺脫氨縮合所產生的另一種副產物係蜜濃胺 (melon):

蜜濃胺 通常，在反應容器內部以及三聚氰胺滯留於下游處理 設備內的期間，液態三聚氰胺會遭受與氨分離有關的化學 縮合反應，而形成上述產物，或更複雜者’在此處總稱爲 聚縮物。當氨的分壓較低且熔化的三聚氰胺之滯留時間較 長時，會增加聚縮物的形成。在使用三聚氰胺於製造甲醛/ 三聚氰胺縮合樹脂時，該些產物係不宜的，因此要求在最 終的三聚氰胺產物中，聚縮物的含量應低於1000 ppm，當 作最小可接受的含量。 幸運地，導致這些副產物的反應係平衡反應。因此， 可將被聚縮物所污染的三聚氰胺作純化，即是使該三聚氰 胺在適當溫度和壓力條件下接受氨作用。然後，氨作用不 僅消除聚縮物，而且由於聚縮物轉變成三聚氰胺，所以亦 5 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） · I ^1 —^1 ϋ ϋ ϋ 1 一-0、 II I ϋ n ϋ ϋ I . (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制衣 521074 A7 B7 五、發明說明（> ) 增加總產率。 然而，爲達到上述結果則操作條件必須十分嚴苛且昂 貴的，意味熔融的三聚氰胺必須接受比250巴(2.5xi〇7Pa)高 的壓力，較佳在400巴(4xl07Pa)以上，以便獲得具有可接 受純度的三聚氰胺。 另一方面，在水介質中將聚縮物轉變成三聚氰胺係需 、要較不嚴格且較不昂貴的操作條件。 在工業實務中，所有的三聚氰胺合成方法皆包括一種 回收和純化來自合成反應器在水介質中的粗三聚氰胺之步 驟。 該方法在於將反應產物(包含粗三聚氰胺相及一主要含 NH3-和C〇2-氣相)送到一適當的接觸設條(驟冷塔），其中藉 由水將產物冷卻。壓力同時地由反應壓力（高於70巴-7xl06Pa)降低於25巴(2.5xl06Pa)，且溫度低於165°C，以限 制腐蝕問題及汽相中所夾帶的蒸汽量。 由於上述接觸的結果，獲得一含NH3、C〇2和蒸汽的氣 相和一含三聚氰胺、聚縮物、未反應的尿素以及微量雜質 的液體水相。由液相中回收三聚氰胺，經由數個操作和結 晶步驟。 典型地，該溶液具有5至15重量％的三聚氰胺濃度， 且亦含有某些未反應的尿素、溶解的氣體如NHs和CCb以 及其它微量雜質，包括聚縮物。後者的存在量爲1:30至 1:70，此爲相對於已溶解的三聚氰胺。 使此溶液接受氨作用，而使得聚縮物進行反應轉變爲 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

521074 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 A7 B7 五、發明說明（p) 三聚氰胺。然而，該反應之進行速率係非常慢，需要非常 長的接觸時間才能使三聚氰胺轉變程度符合所需的純度規 格。 爲此緣故，在商業化工廠中，來自驟冷塔的液體溶劑 係保持原樣，在適當的時間，可能爲一至數小時，有或無 添加任何氨。該技術需要使用大處理容積，其意味將溫度 和壓力條件以及處理下的產物之腐蝕特性列入考慮，需要 使用特殊的不銹鋼，高裝置厚度，及因此有高的投資成本 。再者，在上述處理的過程中，會發生不希望的產物損失 ，因爲在水的存在下同時發生三聚氰胺水解反應，該損失 愈大，則將聚縮物減少至可接受値時所需要的處理時間愈 長。 目前，並沒有任何可利用的三聚氰胺合成方法能減少 雜質含量，尤其是源自於三聚氰胺脫氨縮合反應的副產物 ，能不需要在嚴苛溫度和壓力條件下的三聚氰胺處理，或 能將反應時間減少到經濟上可接受的値。本發明意欲解決 上述問題。 已令人驚異地發現，於水系環境中在氨的存在下，聚 縮物至三聚氰胺的轉化速率係非常低，如我們所見到者， 若將得自於用水驟冷反應產物時所產生的水溶液之C〇2含 量降低至一比0.5重量％低之値，較佳比0.2重量％低之値 ，則該轉化速率會明顯增加。 因此，本發明第一目的爲一種三聚氰胺(蜜胺）之純化 方法，其係藉由聚縮物和其它副產物的轉變，該三聚氰胺 7 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 裝---- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂--- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 521074 A7 B7 五、發明說明（c) 係由尿素依照高壓非催化過程而得到者，該副產物係衍生 自三聚氰胺的合成，該方法包括： a) 將來自合成反應器且含有聚縮物和其它三聚氰胺合 成副產物的粗液態三聚氰胺溶解於水中； b) 使該溶液接受一種能移除所溶解的C〇2之處理，將 其之濃度限制在一比0.5重量％低之値，較佳比0.2重量％ 低之値； c) 使所獲得的溶液與氨反應，該氨的用量範圍爲5至 25重量％，較佳12至15重量％，反應溫度範圍爲130至 250°C，較佳160至180°C，及保持混合物反應幾分鐘； d) 收集溶液，此溶液具有聚縮物濃度爲低於1〇〇〇 ppm ，典型地低於100 ppm。 在第二步驟b)中，較佳可用一種對於溶液成分呈鈍性 的氣體來汽提溶液以減少C〇2含量。溶液汽提用氣體較佳 係蒸汽，其不會留下任何外來成分。 由於來自驟冷塔的粗三聚氰胺溶液接受蒸汽汽提作用 ’所以幾乎完全地去除氨和C〇2。操作的進行方式係以能 儘大可能地減少任何殘餘在三聚氰胺溶液中的C〇2濃度， 而且在任一情況中，使得相對於三聚氰胺總重量，C〇2濃 度爲低於0.5重量％，較佳低於0.2重量％。 使來自驟冷塔的粗三聚氰胺溶液接受氨作用，該氨的 用量範圍爲5至25重量％，較佳12至15重量％，反應溫 度範圍爲130至250°C，較佳160至i8(rc，及在所產生的 平衡壓力下，而溶液中最初所存在的聚縮物在幾分鐘的反 8 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---------- ^--------^--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 521074 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（L ) 應內完全消失，用紫外線光譜光度計分析三聚氰胺最終產 物沒有檢測到它(分析極限<10 ppm)。 由上述可知，當C〇2實際不存在或相關量非常低時(少 於〇·5重量％，或較佳少於0.2重量％)，使粗三聚氰胺溶液 接受氨的作用係非常有利的。 以下實例顯示在實施本發明時所得到的有利程度，但 是該些實施非意欲用於限制本發明的範圍。 實例1 在390°C和8.0xl06Pa操作的內循環式反應容器中，依 照高壓方法，進行由尿素至三聚氰胺的非催化性合成。 來自反應器的反應產物係由具有以下組成（重量比）的 一種液相和一種氣相所構成： 氣相(約65%來自反應器的總產物）： NHs 46.5% C〇2 50% 三聚氰胺(蒸氣） 3.5% 液相 88% OAT(氧胺基三啡） 2.7% 聚縮物 2.2% 溶解的NH3 1.3% 溶解的CCb 0.8% 未反應的尿素 5% 在驟冷塔中於2.5xl06Pa錶壓(25巴錶壓)下和162°C， 使液相和氣相皆與水接觸。 9 · I .1· ^1 I I I ϋ 一-0’ I ϋ ϋ ϋ ϋ I I I (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（210 X 297公釐） 521074 A7

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明) 由驟冷塔，收集具有以下組成（重量比）的一種含水、 NH3和C〇2的氣相： H2〇 20% C〇2 38% NHs 42% 及一含有全部三聚氰胺具有以下重量計的組成之溶液 相·· H2〇 68.5% 三聚氰胺 10% OAT 0.3% 聚縮物 0.23% 尿素 0.47% NHs 16.7% C〇2 3.8% 於下述條件下使上述溶液接受蒸汽的汽提：5巴 (5xl05Pa錶壓)和162t(在底管柱）。由管柱底部所回收的溶 液係具有以下組成(重量比广 H2〇 88.7% 三聚氰胺 9.5% OAT 0.32% 聚縮物 0.24% 尿素 0.4% NHs 0.51% C〇2 0.33% 10 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

裝 訂--------- 螓· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 521074 A7 B7 五、發明說明) 將氨加到上述水溶液直到高於13重量％的濃度，然後 留於適當的管柱中在2.5xl06Pa(25巴)下和172°C進行反應 。上述加有氨的溶液之滯留時間約15分鐘，而管柱出口處 的聚縮物濃度係低於所選擇的分析方法之最小可偵測的量 〇 因爲基於紫外線光譜光度計之分析法的最小可偵測値( 相對於三聚氰胺量)係lOppm，所以可知道本發明方法所獲 得的三聚氰胺溶液係實際上不含有聚縮物。 實例2(比較性） 在蒸汽汽提作業之前(即對應於驟冷塔條件的C〇2存在 量下），對實例1之粗三聚氰胺溶液作相樣的氨處理。淸楚 地分析檢測三聚氰胺產物中殘餘的聚縮物濃度’而其之濃 度相對於三聚氰胺而言係總是超過20〇〇PPm’縱使在前一 實例中所指定的條件下之氨處理幾小時後。 --______I 11111111 (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁}

經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱）

Claims (1)

1. 521074 398 85? ABCD 、申請專利範圍 素而得到者.，該副產物係衍生自三聚氰胺的合成，其特徵 爲用水驟冷反應混合物以獲得粗三聚氰胺溶液。 5.如申請專利範圍第1或2項之三聚氰胺純化方法， 其係藉由聚縮物和其它副產物的轉變，該三聚氰胺係由尿 素而得到者，該副產物係衍生自三聚氰胺的合成，其特徵 爲用鈍氣，較佳爲蒸汽，作溶液汽提以減少C〇2。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐） rL.....—r—φ^---------------訂---------------- (請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁) 申請曰期 案 號 類 別 (以上各欄由本局填註） 01 9. 2(1

   521074 II專利説明書 發明 一、名稱 新型 中 文 三聚氰胺純化方法 英 文 MELAMINE PURIFICATION PROCESS 一 發明 一、創作 姓 名 國 籍 住、居所 諾伊瑟吉歐 義大利 義大利，聖多納托，米蘭絲，突西安納街34號 三、申請人 姓 名 (名稱） 國 籍 住、居所 (事務所） 代表人 姓 名 歐洲技術集團瑞士公司 瑞士 瑞士，2502拜爾市，杜佛爾街153號 曼利歐.史帕紐 _ 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210Χ^7公釐）

   裝 一 Α8 B8 C8 D8 52Γ07^ 年月 、申請專利範圍 [!!费 (請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁) 1. 一種三聚氰胺純化方法，其係藉由聚縮物和其它副 產物的轉變，該三聚氰胺係由尿素依照高壓非催化過程而 得到者，該副產物係衍生自三聚氰胺的合成，該方法包括 將來自合成反應器且含有聚縮物和其它三聚氰胺合成 副產物的粗液態三聚氰胺溶解於水中， 使該溶液接受一種能移除所溶解的C〇2之處理，將其 之濃度減少至一比0.5重量％低之値， 使該粗三聚氰氨溶液接受氨的作用，該氨的用量範圍 爲5至25重量％，反應溫度爲100至250°C，及使混合物 反應幾分鐘， 回收溶液，此溶液具有聚縮物濃度爲低於1〇〇〇 ppm， 典型地低於100 ppm。 2. 如申請專利範圍第1項之三聚氰胺純化方法，其係 藉由聚縮物和其它副產物的轉變，該三聚氰胺係由尿素而 得到者，該副產物係衍生自三聚氰胺的合成，其特徵爲溶 液中的C〇2濃度係減少至一比0.2重量％低之値。 3. 如申請專利範圍第1或2項之三聚氰胺純化方法， 其係藉由聚縮物和其它副產物的轉變，該三聚氰胺係由尿 素而得到者，該副產物係衍生自三聚氰胺的合成，其特徵 爲溶液處理中所利用的NH3量係12至15%，而處理溫度係 在160至180°C的範圍內。 4·如申請專利範圍第1或2項之三聚氰胺純化方法， 其係藉由聚縮物和其它副產物的轉變，該三聚氰胺係由尿 本紙張尺度通用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐）