Некаталітичний спосіб одержання меламіну (варіанти)

1 Некаталитический способ получения меламина из мочевины при высоком давлении, включающий пиролиз мочевины в реакторе под давлением примерно от 10,34 до 24,13МПа (1500 - 3500 фунтов на квадратный дюйм) при температуре примерно от 354,4 до 454,4°С (670 - 850°F) с целью получения продукта реакции, содержащего жидкий меламин, СОг и ІЧНз, подачу под давлением указанного продукта реакции в виде смешанного потока в сепаратор, поддержание в сепараторе практически тех же значений давления и температуры, как и в указанном реакторе, разделение указанного продукта реакции в указанном сепараторе на отходящие газы СОг и ІЧНз, содержащие пары меламина, и жидкий меламин, а также одновременную подачу а) указанных отходящих газов СОг и ІЧНз, содержащих жидкий меламин, при практически тех же самых значениях температуры и давления, что и в указанном сепараторе, в скруббер и обработку указанных отходящих газов расплавленной мочевиной с целью предварительного нагрева указанной мочевины, охлаждения указанных газов и удаления из них указанного меламина с последующим выводом газообразных СОг и ІЧНз из указанного скруббера при температуре примерно от 176,7 до 232,2°С (350 - 450°F) и подачи указанной предварительно нагретой расплавленной мочевины в указанный реактор, и б) указанного жидкого меламина в холодильник со снижением избыточного давления и резким охлаждением указанного жидкого меламина жидкой средой, которая образует газ при температуре указанного жидкого меламина в указанном холо дильнике, при этом в указанном холодильнике поддерживается давление, превышающее 4,14МПа (600 фунтов на квадратный дюйм), с целью получения твердого продукта меламина, пригодного для промышленного использования и имеющего чистоту более 99% без промывки или дальнейшей очистки 2 Способ по п 1, отличающийся тем, что указанный продукт меламина имеет чистоту примерно от 99,5 до 99,8% меламина и содержит не более, чем 1,5% мелема и мелама 3 Способ по п 1, отличающийся тем, что указанный реактор находится под давлением от 11,72 до 24,13МПа (1700 - 3500 фунтов на квадратный дюйм) и при температуре от 371,1 до 454,4°С (700 - 850°F), в указанном газовом сепараторе поддерживаются практически те же значения температуры и давления, что и в указанном реакторе, а в указанном скруббере поддерживается практически то же значение давления, что и в указанном реакторе 4 Способ по п 3, отличающийся тем, что указанная жидкость для резкого охлаждения указанного жидкого меламина представляет собой безводный жидкий аммиак 5 Способ по п 4, отличающийся тем, что в холодильнике поддерживается давление примерно от 8,27 до 9,65 МПа (1200 - 1400 фунтов на квадратный дюйм) и температура от 176,7 до 232,2°С (350 -450°F) 6 Некаталитический способ получения меламина из мочевины при высоком давлении, при котором жидкий меламин образуется и подвергается резкому охлаждению для получения твердого порошкообразного меламина, отличающийся тем, что жидкий меламин подают в холодильник, где он резко охлаждается жидкой средой, которая образует газ при температуре указанного жидкого меламина, под давлением более 4,14 МПа (600 фунтов на квадратный дюйм) для получения меламина с чистотой более 99% 7 Способ по п 6, отличающийся тем, что давление составляет примерно от 6,89 до 11,03 МПа (1000 - 1600 фунтов на квадратный дюйм), а температура - примерно от 176,7 до 232,2°С (350 450°F) 8 Способ по любому из пп 6 и 7, отличающийся тем, что жидкость, используемая для быстрого О 1 (О З 46722 4 охлаждения жидкого меламина, является безвод(1000 - 2500 фунтов на квадратный дюйм), а темным жидким аммиаком пература примерно от 176,7 до 232,2°С (350 9 Способ по п 6, отличающийся тем, что давле450°F) ниє составляет примерно от 6,89 до 17,24МПа Настоящее изобретение относится к некаталитическому безводному способу получения меламина из мочевины при высоком давлении, отличающемуся тем, что меламин получают непосредственно в виде сухого порошка без промывки или рекристаллизации Более конкретно настоящее изобретение относится к способу, обеспечивающему получение меламина с чистотой 99,0% и выше Меламин получают в промышленных масштабах путем нагревания мочевины, при этом продуктами данного процесса являются меламин, аммиак и двуокись углерода Основная реакция протекает следующим образом о II тн,— с — і — N H , + 6NH 3 + ЗСО 3 нагрев Промышленные способы получения меламина из мочевины реализуются либо при высоком давлении без катализатора, либо при низком давлении с использованием катализатора, в частности, окиси алюминия Обычно в каталитических способах при низком давлении меламин получают в неочищенной форме, а затем подвергают рекристаллизации с использованием химической обработки, обеспечивая при этом чистоту меламина, равную практически 100% Аналогичные операции химической обработки и рекристаллизации использовались при очистке меламина, полученного некаталитическим способом при высоком давлении Патент США №4 565 867, который был выдан 21 января 1986 года и права на который переданы правопреемнику настоящей заявки, описывает способ с применением высокого давления, при котором меламин получают с относительно высокой чистотой и используют в такой форме без химической обработки или рекристаллизации Способ обладает высокой экономичностью и обеспечивает получение дешевого меламина Согласно этому способу, расплав мочевины подают в скруббер под давлением примерно от 1500 до 2500 фунтов на квадратный дюйм, предпочтительно примерно от 1700 до 2200 фунтов на квадратный дюйм при температуре выше точки плавления мочевины В скруббере жидкая мочевина контактирует с отходящими реакторными газами, которые состоят в основном из СО2 и NH3 и содержат меламин В расплавленном состоянии мочевина очищает отработанные газы от меламина При этом отработанные газы охлаждаются от температуры реактора, т е примерно от 670 800°F, до примерно 350 - 450°F Значения температуры и давления взаимосвязаны Если давление близко к нижней границе указанного диапазона, т е от 1500 до 1700 фунтов на квадратный дюйм, минимальная температура скруббера будет изменяться в пределах от 350 до 360°F Если же давление в скруббере близко к верхней границе диапазона, т е от 2000 до 2200 фунтов на квадратный дюйм, минимальная температура скруббера будет изменяться в пределах от 360 до 380°F При температуре ниже указанного минимума происходит конденсация аммиака и СОг на дне скруббера с возможным образованием вредного карбамата Согласно эмпирическому правилу, чем выше давление, тем выше должна быть минимальная температура При температуре более 500°F мочевина может реагировать с образованием промежуточных соединений Эти соединения могут быть вредными Система снабжена газовым сепаратором, в котором жидкий меламин отделяется от отходящих газов, при этом жидкий меламин собирается на дне сепаратора В сепараторе поддерживается температура, превышающая точку плавления меламина Газообразные аммиак и двуокись углерода, насыщенные парами меланина, выводят через верхнюю часть и подают в скруббер с мочевиной Жидкий меламин выводят из газового сепаратора по регулируемому уровню и подают в холодильник Уникальной особенностью способа, описанного в патенте 867, является наличие холодильника, в котором жидкий меламин, поступающий из сепаратора, оказывается без избыточного давления и быстро охлаждается жидкой средой, превращающейся в пар при температуре жидкого меламина За счет применения быстрого сброса давления и резкого охлаждения жидкий меламин превращается непосредственно в твердый порошок, который имеет высокую чистоту и не требует промывки или дальнейшей очистки Как описано в патенте 867, жидкий охлаждающий агент представляет собой жидкость с низкой температурой кипения, которая превращается в газ, легко отделяемый от твердого продукта - меламина В качестве такого охлаждающего агента могут использоваться аммиак, вода или спирт с низкой температурой кипения Как далее указано в патенте 867, давление охлаждающего агента может быть равно атмосферному давлению или составлять примерно до 600 фунтов на квадратный дюйм Согласно патенту 867, предпочтительно использовать давление примерно от 200 до 400 фунтов на квадратный дюйм и температуру от 120 до 165°F В описанном процессе указанное выше давление является одинаковым в скруббере, реакторе и газовом сепараторе Отходящие газы, 46722 фазами охлаждающей жидкости выводимые из реактора, имеют температуру, коДавление в холодильнике является критичеторая поддерживается в реакторе и сепараторе, ской характеристикой настоящего изобретения до тех пор, пока они не поступят в скруббер, где вместе с быстрым охлаждением меламина Так, они охлаждаются при взаимодействии с расплавоказалось, что если в холодильнике поддерживать ленной мочевиной Жидкий меламин, выходящий не атмосферное давление или давление примериз газового сепаратора, поступает в холодильник но до 600 фунтов на квадратный дюйм, а давлепри температуре, которая поддерживается в реакние, по меньшей мере равное 600 фунтам на торе и газовом сепараторе квадратный дюйм, то при этом предотвращается Продукт, получаемый согласно способу патенобразование мелама, мелема и других примесей и та 867, как указано в описании патента, имеет получается меламин с чистотой 99 и более прочистоту содержания меламина от 96 до 99,5% и центов, предпочтительным является давление от невысокий уровень примесей мелема и мелама 1200 до 1600 фунтов на квадратный дюйм ТеореОднако при использовании этого способа в протически предполагается, что высокое давление мышленных условиях получается меламин с чиспредотвращает побочные реакции и дезаминирототой около 97,5%, основными примесями которование в то время, как происходит быстрое охлажго являются мелем, мелам, уредиомеламин и дение, и тем самым препятствует образованию аммелин Хотя данный продукт применяется в всех нежелательных примесей большинстве случаев как меламин, в отдельных областях его применение ограничено из-за налиПосле общего описания изобретения подробчия примесей В способах получения меламина ное описание предпочтительного варианта реалипри высоком давлении, отличных от описанного в зации следует со ссылкой на прилагаемые фигупатенте 867, примеси удаляют путем химической ры Одинаковые номера на фигурах обозначают обработки с последующей рекристаллизацией одинаковые элементы При этом примеси превращают в компоненты, На фиг 1 изображена схема технологического которые можно удалить из продукта либо фильтпроцесса получения меламина из мочевины сорацией, либо осаждением, либо обоими способагласно настоящему изобретению ми Это приводит к увеличению трудоемкости споНа фиг 2 представлен вертикальный разрез соба получения меламина из мочевины за счет холодильника удаления указанных примесей, а также к повышеТехнологический поток на фиг 1 схематично нию затрат на утилизацию, связанных с необхоиллюстрирует настоящее изобретение Мочевину димостью удаления отходов от фильтрации подают по трубопроводу 20 в скруббер 22 при температуре, превышающей точку плавления моВ соответствии с этим существует потребчевины и предпочтительно равной примерно ность в способе получения более чистого мела280°F, под давлением примерно от 1700 до 3500 мина, а, именно, 99 и более процентов, в профунтов на квадратный дюйм Кроме того, в скрубмышленных условиях без применения бер 22 из сепаратора 24 по трубопроводу 23 нерекристаллизации или необходимости удаления прерывно поступают отходящие газы Отходящие побочных продуктов газы, которые в основном состоят из аммиака, Основной задачей настоящего изобретения двуокиси углерода и меламина, находятся при является способ непосредственного получения температуре примерно от 700° до 800°F и под меламина высокой чистоты в результате безводдавлением примерно от 1700 до 3500 фунтов на ного синтеза при высоком давлении, который не квадратный дюйм, т е при условиях, существуютребует удаления примесей или выполнения дощих в реакторе и сепараторе Газовый поток, вырогостоящей операции рекристаллизации ходящий из сепаратора, состоит приблизительно Указанная выше задача, а также другие задаиз 45-65% аммиака, 30-50% двуокиси углерода и чи настоящего изобретения, выполняются путем 3-10% меламина Расплавленная мочевина исохлаждения продукта в холодильнике непрерывпользуется для "вымывания" меламина из отхоного действия в сочетании с приложением высокодящих газов, отдавая свою тепловую энергию для го давления в некаталитической системе, в частпредварительного нагрева поступающей мочевиности, по регламенту Melamme Chemicals, Inc, ны и понижая температуру отходящих газов при"Безводный синтез меламина при высоком давлемерно до 350-450°F Мочевина, содержащая мении", изложенный в патенте 867, который приволамин, осаждается на дне скруббера 22 дится здесь в качестве ссылки Очищенные газообразные аммиак и двуокись угТаким образом, согласно настоящему изобрелерода при пониженной температуре выводятся тению, расплавленный или жидкий меламин выпо трубопроводу 26 к агрегату для получения моводят из разового сепаратора и подают в холочевины для использования в процессе получения дильник В холодильнике жидкость оказывается мочевины или к любому другому агрегату, где без избыточного давления и быстро охлаждается применяется смесь NH3/CO2 или производится жидкой средой, представляющей собой пар в усразделение указанных газов для последующего ловиях холодильника, предпочтительно - аммиак использования аммиака При этом образуется сухой порошкообразный меламин Меламин выводят через нижнюю часть Осадок, образующийся в скруббере, выводят холодильника В холодильнике предпочтительно через нижнюю часть скруббера и подают по труподдерживают температуру ниже, чем точка плавбопроводу 27 с помощью насоса 28 в реактор 29 ления меламина и температура протекания реакпри температуре примерно от 350°F до 450°F под ции с мочевиной Минимальной является темпедавлением примерно от 1700 до 3500 фунтов на ратура равновесия между паровой и жидкой квадратный дюйм Горячий аммиак, который по 8 кулирует из камеры 45 через клапан 51 Давление в камере 45 после быстрого охлаждения составляет примерно 1200 фунтов на квадратный дюйм, а температура от 350°F до 450°F Давление в камерах 45 и 46 выравнивают за счет подачи паров аммиака в камеру 46 через клапан 50 Когда две камеры находятся под одинаковым давлением твердый меламин проходит из камеры 45 в камеру 46 через клапан 50 После того, как твердый меламин окажется в камере 46 под давлением примерно 1200 фунтов на квадратный дюйм, клапан 51 закрывается и давление в камере 46 понижают до атмосферного путем выпуска аммиака через клапан 53 для рециркуляции После этого открывается клапан 54, и твердый меламин проходит в камеру 47 Твердый меламин непрерывно удаляют из камеры 47 через шаровой затвор, управляемый регулятором уровня 64 Готовый меламин подается через шаровой затвор 60 на соответствующий транспортер 66 для последующей расфасовки в мешки или аналогичной операции 46722 дают по трубопроводу, отходящему от дна скруббера, обеспечивает продувку, препятствующую засорению реактора, и избыточное количество аммиака для взаимодействия с любым дезаммонирующим веществом, которое может присутствовать В реакторе также поддерживают рабочую температуру примерно от 700°F до 800°F и давление примерно от 1700 до 3500 фунтов на квадратный дюйм Реактор, изготовленный из углеродистой стали с титановым покрытием и устойчивый к коррозии, предпочтительно содержит средство для циркуляции реагента в реакторе Предпочтительная температура реактора составляет около 770°F, а предпочтительное давление - 2000 фунтов на квадратный дюйм Температуру в реакторе регулируют обычными системами терморегулирования, включающими термопары Продукт, образующийся в реакторе и состоящий в основном из аммиака, двуокиси углерода и меламина, подают в газовый сепаратор 24 Продукт реакции поступает в верхнюю часть сепаратора Газообразные побочные продукты, состоящие из аммиака, двуокиси углерода и меламина, выводят из верхней части сепаратора и подают по трубопроводу 23 в скруббер 22 Жидкий меламин выводят из нижней трети сепаратора, регулируя процесс индикатором уровня при температуре примерно от 700°F до 800°F и давлении примерно от 1700 до 3500 фунтов на квадратный дюйм, и подают через трубопровод 36 в холодильник 38 Холодильник содержит три камеры 45, 46, 47 Жидкий меламин по трубопроводу 36 через клапан 44 подают в камеру 45 одновременно с жидким аммиаком, который поступает в камеру 45 по трубопроводу 40 для быстрого охлаждения жидкого меламина с целью получения меламина в твердом состоянии Аммиак охлаждается и рецир Эффективность описанного способа определяется данными, приведенными далее в таблице Так, под №1 в таблице указан способ, описанный в патенте 867, когда холодильник находится под давлением примерно 600 фунтов на квадратный дюйм и при температуре примерно 150°F Примеры №№ 2 - 6 соответствуют настоящему изобретению, когда давление в холодильнике составляет от 800 до 1400 фунтов на квадратный дюйм и при температуре примерно от 350°F до 450°F Как видно из приведенных данных, содержание примесей существенно снижено Такой уровень снижения примесей является удивительным и неожиданным, учитывая обеспечение большей производительности промышленной системы Таблица Анализы Образец № Аммелид Аммелин Меламин Уредиомеламин Мелем Мелам 1 0,0 0,11 97,5 0,65 0,139 1,92 2 0,0 0,0098 99,96 0,0 0,0132 0,0145 Настоящее изобретение относится не к какому-либо специфическому высокотемпературному способу, а предпочтительно к способу, описанному в патенте 867, использующему высокое давление Однако изобретение может быть применимо и в других некаталитических системах высокого давления 3 0 0,0225 99,54 0,0 0,417 0,013 4 0,0141 0,0470 99,84 0,0 0,3182 0,1354 5 0,0 0,0225 99,04 0,0 0,1295 0,8009 6 0,0 0,0183 99,51 0,0 0,4507 0,0140 Как очевидно для специалиста в данной области, различные видоизменения могут быть сделаны в пределах приведенного выше описания Такие видоизменения лежат в пределах возможностей специалиста в данной области, являются частью настоящего изобретения и включаются в прилагаемую формулу изобретения 46722 К фрегату получения моченими ФИГ. 1 ФИГ. 2 10 11 46722 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044)456-20- 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема,77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71 12