HU190834B - Improved process for preparing melamine from carbamide or heat destruction products thereof - Google Patents

Description

A találmány javított eljárás melamin előállítására, karbamidnak vagy karbamid hőbontási termékeinek átalakításával, melynek során a képződő reakcióelegyet vízzel vagy valamilyen vizes közeg- . gél hűtve, oldott vagy szuszpendált melamint tar- * talmazó vizes termékáramot kapunk. A szilárd melamint ezután elválasztjuk a vizes termékáramtól, így egy vizes folyadékáram marad vissza.

Minthogy ez a visszamaradó vizes folyadékáram _r

- általában a kristályosítás után visszamaradó anyalúg - még tartalmaz bizonyos mennyiségű melamint, kívánatos a visszavezetése a melamingyártási folyamatba; ahelyett, hogy egyszerűen elvezetnénk a szennyvízzel. Ez a visszamaradó vizes áram azonban még tartalmaz reakció-mellékterméket is

- például ammelint és ammelidet - és ha hagyjuk, hogy ezeknek a melléktermékeknek a koncentrációja a visszavezetett folyadékban megnövekedjék, akkor ezek fokozott mértékben szennyezni fogjak . a kikristályosodó melamint. Ezért ahhoz, hogy elfogadható tisztaságú melamint kapjunk, a visszavezetés bizonyos pontján tisztítani kell ezt a visszamaradó vizes áramot.

Ilyen eljárás ismeretes a 3 496 176. számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásból, ²ⁱ amely szerint a szilárd melamin kikristályosítása és eltávolítása után visszamaradó vizes folyadékból először kifúvatják az ammóniát, és a folyadékot lehűtik, majd a melléktermékeket - például az ammelint (4,6-diamino-l,3,5-triazin-2(lH)-on) és az ^3f ammelidet (6-amino-1,3,5-triazin-2,4(l H,3H)dion) - szén-dioxiddal vagy valamilyen savval kicsapatják. A kicsapott ammelint és ammelidet szűréssel távolítják el, ezután a szűrlet visszavezethető és felhasználható a reakcióelegy hűtésére. ³Bár ez az ismert eljárás alkalmas arra, hogy megakadályozzák a reakció-melléktermékek felgyülemlését a visszavezetett folyadékáramban, ennek a tisztítási folyamatnak a végrehajtása azonban, igen nagy energiafelhasználással jár. Ezért a talál- 4C mány olyan eljárás megvalósítására irányul, amelynek segítségével a technika állásából ismertnél lényegesen kisebb energiafelhasználás mellett megakadályozzuk a reakció-melléktermékek felszaporodását a visszavezetett maradék vizes áramban, s 4E ugyanakkor elfogadható szinten tartsuk a melamin termék tisztaságát.

Azt tapasztaltuk, hogy a szennyező melléktermékeknek a felgyülemlése a visszavezetett folyadékban stabilizálható oly módon, hogy ennek a folya- ,50 dékáramnak egy viszonylag kis részét tisztító keze- : lésnek vetjük alá, ezáltal jelentősen csökken az’ energiaigény, s ugyanakkor a kapott melamin végtermék nagyon kevés vagy semmi szennyezést nem J tartalmaz. 55

Közelebbről meghatározva a találmány javított eljárás melamin előállítására karbamidból vagy annak hőbontási termékeiből, amelynek során a reakcióelegyet vizes közeggel hűtjük. így olyan vizes termékáramot kapunk, amely melamint és reakció- go melléktermékeket tartalmaz. A kapott melamint a vizes termékáramtól elválasztva egy - a folyamatba visszavezethető - vizes folyadékáram marad vissza, amelyet például vizes közegként felhasználhatunk a reakcióelegy további adagjainak hűtésére. A ta- gg lálmány szerinti eljárás során a visszamaradó vizes áramnak - mely még tartalmaz reakció-melléktermékeket - egy részét elkülönítjük az áram többi részétől, s ezt az elkülönített részt a folyamatba való visszavezetés előtt kezeljük, a melléktermékek eltávolítása céljából.

A visszamaradó vizes áram általában még tartalmaz bizonyos mennyiségű ammóniát, így viszonylag magas a pH-ja. A tisztítás során a folyadékáram elkülönített részének a pH-ját 7,5 és 9,0 közötti értékre csökkentjük, valamilyen sav hozzáadásával. Ilyen pH-értéknél a szennyezések - pl. az ammelin és ammelid - oldhatósága jelentősen csökken, így azok kicsapódnak. Ezt a csapadékot azután kiszűrjük a visszamaradó vizes oldatból, mielőtt visszavezetnénk a folyamatba. A savazást előnyösen szén-dioxid bevezetésével végezzük. Minthogy szén-dioxid már úgyis jelen van az elegyben, nem vezetünk be semmiféle idegen vegyületet, amely azután felgyülemlene és el kellene távolítani.

Hogy energiacsökkenést érjünk el és ugyanakkor megfelelően tiszta melamint gyártsunk, a visszamaradó vizes áramnak meghatározott részét - mégpedig általában 5-50%-át tisztító kezelésnek vetjük alá. Célszerű, ha a visszamaradó termékáram

8-15%-át vetjük alá a kezelésnek.

A találmány szerinti eljárás bármely olyan ismert megoldásnál alkalmazható, amellyel melamin állítható elő karbamidból vagy annak hőbomlási termékeiből, akár nagy nyomáson, akár közepes, akár kis nyomáson.

A nagynyomású eljárások szerint a melamint 50 x 10⁵ Pa-nál nagyobb nyomáson, katalizátor alkalmazása nélkül állítjuk elő karbamidból, így olyan reakcióelegyet kapunk, amely melaminolvadékból, ammóniából és szén-dioxidból áll. Ez a reakcióelegy vizzel vagy vizes oldattal lehűthető, akár az elegy nyomásának csökkentésével egyidejűleg, akár az után. Az egész folyamat hö- és vízegyensúlyának optimalizálása céljából hűtőközegként általában előnyös a folyamatnak egy későbbi fázisából származó oldat - pl. a melamin kikristályosítása és eltávolítása után visszamaradó anyalúg - alkalmazása.

A közepes- és kisnyomáson a melamint karbamidból állítják elő katalizátor jelenlétében általában 1-25 x 10^s Pa közötti, előnyösen 1-25 · 10’ Pa közötti nyomáson. Ennek az átalakulásnak legalább egy része fluidágyban megy végbe ammónia és esetleg szén-dioxid jelenlétében. Az ilyen közegben végrehajtott kis nyomású eljárásokban általánosan használt katalizátorok: szilikagél, aluminium-oxid, szilícium-dioxid-alummium-oxid-gél, titán-dioxid, cirkónium-oxid, bór-foszfát, alumínium-foszfát vagy ezen vegyületek közül kettőnek vagy többnek a keveréke.

A kis- vagy közepes nyomású eljárásokban képződő, melamintartaímú reakcióelegy gáz halmazállapotú, és a melamin mellett ammóniát, szén-dioxidot és általában kis mennyiségű gáz halmazállapotú szennyezést tartalmaz. Ez a gáz halmazállapotú reakcióelegy tartalmazhat egy kevés katalizátort is, amit a reaktorból ragad magával.

Ha a melaminnak a reakcióelegyből való kinyerésére nedves módszert alkalmazunk, akkor a gáz-21

190 834 elegyet a reaktorból való elvezetés után valamilyen vizes közeggel - pl. vízzel vagy vizes oldattal hűtjük le. A használt víz mennyiségétől függően vagy melaminoldatot vagy pedig a melaminrészecskék vizes szuszpenzióját kapjuk eredményként. Ezután a melamin további tisztítását átkristályosítással végezhetjük, hogy megkapjuk a végterméket.

Az eljárás egyik előnyös megvalósítási módja szerint a telített melaminoldatban a szilárd melaminrészecskék tömény szuszpenzióját alakítjuk ki oly módon, hogy a melamintartalmú reakcióelegyet egy nedves kinyerő rendszerben vizes közeggel hirtelen lehűtjük. A kapott szuszpenziót azután valamilyen visszavezetett vizes folyadékkal hígítjuk. Ez a folyadék származhat például a kristályosító részből és lehet kezeletlen vagy pedig a találmány szerinti eljárással tisztított. A hígítás eredményeként - és szükség esetén az alkalmazott hő hatására - a melaminrészecskék feloldódnak, így koncentrált melaminoldat keletkezik. Ezt az oldatot leszűrhetjük a visszamaradó részecskék, pl. a katalizátor részecskéinek eltávolítása céljából. Az oldatot ezután bevezetjük a kristályosító részbe, ahol kristályos termék képződik, s azt elválasztjuk a visszamaradó vizes folyadékáramtól. Ennek a visszamaradó vizes folyadékáramnak egy részét azután a találmány szerinti módon tisztításnak vetjük alá. Például a kristályosítóból túlfolyó folyadékot, mely lényegében nem tartalmaz szilárd melamint, előnyösen részben vagy egészben bevezethetjük a tisztító berendezésbe.

Előnyösen mind a tisztított, mind pedig a kezeletlen visszamaradó vizes áramot külön-külön vagy együttesen visszavezetjük a folyamatba. Általában ezt a visszamaradó visszavezetett vizes áramot használjuk a melamintartalmú reakcióelegy hűtésére, azonban az is megoldható, hogy ennek a visszamaradó vizes áramnak egy részét a folyamat különböző részeibe vezessük vissza.

Ha az eljárást a fent leírt módon hajtjuk végre, a melamintartalmú oldat vagy szuszpenzió pH-ját a szilárd melamin termék elválasztásáig magas értéken tarthatjuk. Ilyen magas pH-érték mellett a legtöbb szennyezés oldatban marad, így nem jelenik meg a végtermékben. Ezután a visszamaradó vizes áramnak vagy anyalúgnak csak egy kis részében kell csökkenteni a pH-t a szennyezések kicsapása céljából, és ez azt eredményezi, hogy a szennyezések leszűrése után a tisztított áram pH-ját nem kell beállítani a folyamatba való visszavezetés előtt. Ennek ellenére ezen a módon elegendő szennyezés távolítható el ahhoz, hogy a cirkuláló folyadékáramban a szennyezések mennyiségét olyan szintre csökkentsük, amely még lehetővé teszi a kristályosítást és a gyakorlatilag tiszta melamintermék elválasztását.

A következőkben az eljárást az 1. ábra kapcsán ismertetjük, amely vázlatosan mutatja a találmány szerinti eljárás egyik előnyös megvalósítási módját.

A folyékony karbamidot a 2 vezetéken át bevezetjük az 1 reaktorba. Az 1 reaktor katalizátorágyában, pl. szilícium-dioxidot tartalmaz, amit a 3 vezetéken át bevezetett ammóniagázzal fluidizált állapotban tartunk. A forró, megolvasztott sókat a 4 vezetéken át vezetjük be a sómelegítő csőkígyóba, melyek a fluidágyat olyan magas höm’.r/ékleten tartják, amely elegendő a karbamid mdaminná alakításához. Ezt a sóolvadékot a 9 kemencében felmelegítjük és a 4 vezetéken át bevezetjük a fiuidágyban elhelyezett 5 csőkígyókba. Miután a sóolvadék hőtartalmának egy részét átadta a fluidágynak, a sóolvadékot a 6 vezetéken, a 7 tartályon és a 8 vezetéken át visszavezetjük a 9 kemencébe, ahol az ismét felmelegszik.

A melaminból, ammóniából és szén-dioxidból álló reakcióelegy a 10 vezetéken át hagyja el az 1 reaktort, ezután bevezetjük a 11 és 12 kolonnába, ahol a forró gázelegyet a 13, 14 és 77 vezetéken át bevezetett vizes oldatokkal hirtelen lehűtjük, így a szilárd melamin részecskékből vizes szuszpenzió keletkezik. Ezt a vizes szuszpenziót a 15 szivattyún és a 16 vezetéken át ürítjük le a 12 kolonna aljáról és bevezetjük a 17 hidrociklonba, ahol betöményítjük. A 17 hidrociklont a 13 vezetéken át elhagyó híg melamin szuszpenziót visszavezetjük a 11 és 12 kolonnához, míg a 17 hidrociklonban képződött töményebb melaminszuszpenziót (sűrű iszap) a 18 vezetéken át betápláljuk a 19 deszorpciós kolonnába.

A 19 deszorpciós kolonnában a szuszpenzióban oldott ammóniát és szén-dioxidot hő alkalmazásával felszabadítjuk és az így kapott gázelegyet a 20 vezetéken át visszavezetjük a 12 kolonnába.

A 19 deszorber aljáról a 21 vezetéken át távozó szuszpenziót bevezetjük a 22 oldótartályba, ahol összekeverjük a 23 vezetéken beérkező szűrt levegővel és a 24 vezetéken bevezetett anyalúggal. A kapott elegyet a 25 vezetéken, a 26 szivattyún, a 28 fötőegységen és a 29 vezetéken át továbbítjuk a 30 cldótartályba, ahol a melamin feloldódik a folyadékban, és így koncentrált melaminoldatot kapunk. Ezt a melaminoldatot azután a 31 vezetéken át a 32 szűrőbe továbbítjuk, ahol a folyadékban még jelenlévő összes szilárd szennyezést és katalizátort kiszűrjük. A szűrt melaminoldatot azután a 33 vezetéken át beadagoljuk a 35 kristályosító 34 viszszatérő vezetékbe. A kristályosító tartalmának egy részét folyamatosan visszavezetjük a 36 vezetékbe, a 37 szivattyún és a 34 vezetéken át.

A melamin-kristály-szuszpenzió egy részét a 36 ; vezetékből a 38 vezetéken elvezetjük és a 39 szivatytyún és 40 vezetéken át betápláljuk a 41 hidrociklonba. A 41 hidrociklonból túlfolyó, lényegében kristálymentes oldatot a 42 vezetéken át bevezetjük a 43 anyalúgtartályba. A 35 kristályosítótartályból : túlfolyó, ugyancsak lényegében kristálymentes folyadékot a 44 vezetéken át vezetjük be a 43 anya: lúgtartályba.

A 35 kristályosító tartályban vákuumot tartunk fenn egy vákuumszivattyú segítségével (a rajzon nincs feltüntetve), amely a 45 vezetéken, a 46 hűtőn és a 48 vezetéken át kapcsolódik a kristályosító tartályhoz. A 46 hűtőben képződő kondenzátumot a későbbiekben még hivatkozott 49 vezetékbe adagoljuk be.

Á 41 hidrociklonban képződött tömény melaminkristály-szuszpenziót az 50 vezetéken át beadagoljuk az 51 centrifugába, ahol gyakorlatilag az összes maradékvizet eltávolítjuk a melaminkristályokból. A gyakorlatilag vízmentes kristályokat azután az 52 vezetéken át juttatjuk az 53 szárítóba,

-3190 834 ahol az 54 vezetéken bevezetett forró levegővel megszárítjuk őket. A megszárított melaminkristályokat az 55 légciklonban elválasztjuk a levegőtől, a levegőt az 56 vezetéken az 57 szűrőtáskán, 58 vezetéken, 59 fúvón és 60 vezetéken át ürítjük le. Az 55 ciklonban elválasztott és az 57 szűrőtáskában összegyűjtött száraz melaminterméket a 62, illetve 61 vezetéken és a 63 vezetéken át az 57 tárolóba juttatjuk (a rajzon nincs feltüntetve).

A 43 anyalúgtartályban összegyűjtött anyalúgot a 64 vezetéken, a 65 szivattyún és a 66 vezetéken át ürítjük. Ennek az anyagnak egy részét a 67 vezetéken át beadagoljuk a 69 tartállyal kezdődő tisztító részbe.

A 69 tartályban az anyalúghoz a 70 vezetéken át szén-dioxidot adagolunk, a pH-érték csökkentése céljából. A 69 tartályból leürített anyalúgot a 71 vezetéken át a 72 melegítőbe, majd a 73 vezetéken át a 74 oldótartályba vezetjük. Az anyalúgot ezután a 75 vezetéken át beadagoljuk a 76 szűrőbe, ahol ⁰ a kicsapott melléktermék-szennyeződéseket kiszűrjük és a megtisztított anyagot a 77 vezetéken át bevezetjük a 11 és 12 kolonnába, ahol a reakcióelegyet hirtelen lehűtjük.

A 43 anyalúg tartályból elvezetett, a tisztító rész- ²⁵ ben nem kezelt anyalúg maradékot a 14 vezetéken át közvetlenül a 11 és 12 kolonnába vezetjük be, és ott hirtelen lehűtjük a reakcíóelegyet, vagy pedig a 49 vezetéken a 68 hőcserélőn és a 21 vezetéken át a 22 oldótartályba vezetjük be. ³θ

A 68 hőcserélőben az anyalúgot lehűtjük a 12 kolonnából a 78 vezetéken át beérkező forró gázeleggyel. Ezen hőcsere folyamán a gázelegy egy része kondenzálódik és a kondenzátumot a nem kondenzált gázzal együtt a 79, illetve a 80 vezetéken ³⁵ át bevezetjük a 81 abszorpciós kolonnába.

Egy külső (a rajzon nem ábrázolt) forrásból folyékony ammóniát adagolunk be a 81 abszorpciós kolonna tetejére, hogy a 71 kolonnát a 82 vezetéken át elhagyó, gyakorlatilag tiszta ammóniagázból az 40 esetleg még bennmaradt szén-dioxidot kondenzáljuk. Ezt az ammóniagázt a 83 kompresszoron, a 84 vezetéken, a 85 melegítőn és a 3 vezetéken át visszavezetjük az 1 melaminreaktorba, ahol fluidizációs gázként alkalmazzuk. A 81 abszorpciós kolonná- 45 ból a 86 vezetéken, a 87 szivattyún és a 88 vezetéken át hígított ammónium-karbamát oldatot vezetünk el.

A találmány szerinti eljárás egy előnyös megvalósítási módját a következő példán mutatjuk be. 50 Az ábrán látható berendezésbe a 2 vezetéken át

320 kg/óra folyékony karbamidot adagoltunk be az 1 melaminreaktorba. Ebből a reaktorból a 10 vezetéken át leürített gázelegy lényegében melaminból, ammóniából és szén-dioxidból állt.

Miután a gázelegyet a 11 és 12 kolonnában lehűtőttük, az így kapott vizes melaminszuszpenziót, amelynek a közege gyakorlatilag ammóniától és széndioxidtól mentes telített melaminoldat, bevezettük a 19 deszorpciós kolonnába, majd anyalúggal hígítottuk a 22 oldótartályban. Ezután a koncentrált melaminoldatot leszűrtük, kikristályosítottuk és elválasztottuk a maradék vizes áramtól. Az így előállított melamintermék tömegárama szárítás után 8000 kg/óra.

A 35 kristályosító tartályból a 44 vezetéken át és a 41 hidrociklonból a 42 vezetéken át elvezetett túlfolyó folyadékot összesen 359 770 kg/óra menynyiségben bevezettük a 43 anyalúgtartályba. Ez az anyalúg 2,0 tömegszázalék melamint és 0,2 tömegszázalék oldott mellékterméket tartalmazott. Az anyalúg teljes mennyiségének 9,61 % -át a 67 vezetéken át bevezettük a 69 tisztítótartályba. A tisztítótartályba óránként körülbelül 83 kg szén-dioxidot vezettünk be, amely az anyalúg pH-ját 9,5-ről 8,3ra csökkentette. Az esetleg visszamaradt szilárd melaminrészecskék feloldását célzó felmelegítés után a melléktermék szennyeződéseknek lecsapódott részét leszűrtük. Az így kezelt anyagot ezután visszavezettük a 11 és 12 kolonnába, ahol a forró reakcióelegy egy további részének hűtésére használtuk.

Claims (2)

1. Szabadalmi igénypontok

   1. Eljárás melamin előállítására karbamidból vagy annak hőbontási termékeiből - amelynek során a reakcíóelegyet vizes közeggel lehűtve melamint és a reakció melléktermékeit tartalmazó vizes termékáramot kapunk, majd a melamint elválasztjuk a vizes termékáramtól és a visszamaradó vizes áramot a gyártási folyamatba visszavezetjük - azzal jellemezve, hogy a még reakció-melléktermékeket tartalmazó vizes áram 5-50 %-át elkülönítjük, az elkülönített vizes áram pH-ját 7,5-9,0 közé állítjuk be szén-dioxid hozzáadásával, a kicsapódott melléktermékeket szűréssel eltávolítjuk, majd a tisztított vizes áramot visszavezetjük a reaktorba, és kívánt esetben a visszamaradó vizes áram kezelt részét visszavezetjük a folyamatba, és ennek a vizes közegnek legalább egy részét a reakcióelegy hűtésére használjuk, vagy kívánt esetben a visszamaradó vizes áram fennmaradó részét vezetjük vissza a folyamatba és a vizes közegnek legalább egy részét a reakcióelegy hűtésére használjuk.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a teljes vizes áramnak 8-15 %-át kezeljük.

   1 oldal rajz