NO137668B - DEVICE FOR TRANSMISSION OF ELECTRICAL ENERGY OR ELECTRICAL SIGNALS OR BOTH - Google Patents

Description

Fremgangsmåte til fremstilling av rent melamin fra urinstoff Process for the production of pure melamine from urea

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte til fremstilling av melamin fra urinstoff ved hvilken der kan oppnåes et produkt med høyt melamininnhold, mere spesielt med et melamininnhold på over 99 pst. The present invention relates to a method for producing melamine from urea by which a product with a high melamine content can be obtained, more particularly with a melamine content of over 99 percent.

Ved de kjente prosesser hvor urinstoff By the known processes where urea

oppvarmes under egnede trykkbetingelser med eller uten tilsetning av ammoniakk erholdes melamin i godt utbytte, dog med en renhet som i alminnelighet ikke over-stiger 94—96 pst. is heated under suitable pressure conditions with or without the addition of ammonia, melamine is obtained in good yield, although with a purity that generally does not exceed 94-96 per cent.

Rensningen av produktet med sikte på The cleaning of the product with a view to

oppnåelse av rent melamin, som eksempelvis skal anvendes ved fremstilling av har-pikser, er kostbar og kan bare oppnåes ved spesielle og kompliserte behandlingsmåter. obtaining pure melamine, which is for example to be used in the production of resin pix, is expensive and can only be achieved by special and complicated processing methods.

Foreliggende oppfinnelse tar sikte på fremstilling av meget rent melamin fra urinstoff uten tilflukt til rensningsmeto-der som i betydelig grad øker sluttproduk-tets pris. The present invention aims at producing very pure melamine from urea without resorting to cleaning methods which significantly increase the price of the final product.

Som kjent overføres urinstoff til melamin ved reaksjoner som forenklet kan skrives som følger: As is known, urea is transferred to melamine by reactions which can be written simply as follows:

Foruten melamin dannes der også NH3/In addition to melamine, NH3/

C02 og andre ikke klart definerte sekun-dære gassformige produkter, som her kan ansees å være omfattet av C02 i ovenstå-ende reaksjonsligning. C02 and other not clearly defined secondary gaseous products, which can here be considered to be covered by C02 in the above reaction equation.

Mange patenter og artikler omhandler betraktninger over den gunstige virkning i nærvær av NH3 har i reaksjonstrinnet, og der angis at NH3 hindrer spaltning av melamin under reaksjonsbetingelsene. Av denne grunn tilsettes NHH sammen med urinstoff ved mange kjente prosesser. Many patents and articles deal with considerations about the beneficial effect the presence of NH3 has in the reaction step, and it is stated that NH3 prevents the decomposition of melamine under the reaction conditions. For this reason, NHH is added together with urea in many known processes.

I de samme patentskrifter eller tek-niske artikler angående fremstilling av melamin fra urinstoff finnes ingen angi-velser angående den virkning C02 kan ha på reaksjonens forløp og således på slutt-produktets sammensetning. In the same patents or technical articles regarding the production of melamine from urea, there are no indications regarding the effect CO 2 can have on the course of the reaction and thus on the composition of the final product.

Det ble nå overraskende funnet at CO, er den hovedsakelige årsak til nærvær av forurensninger i melaminet. Videre har man kunnet vise at hvis disse forurensninger behandles med ammoniakk under egnede temperatur- og trykkbetingelser som angitt i det følgende, kan de overfø-res til melamin. It was now surprisingly found that CO is the main cause of the presence of contaminants in the melamine. Furthermore, it has been possible to show that if these contaminants are treated with ammonia under suitable temperature and pressure conditions as stated below, they can be transferred to melamine.

Fremstillingen av melamin fra urinstoff ifølge foreliggende oppfinnelse utfø-res i to adskilte trin i det første trin over-føres urinstoff til melamin og mellom- og biprodukter. C02 og NH3 er tilstede i gass-formig tilstand. I annet trin fullføres reaksjonen i nærvær av NH3 alene efter fra-skillelse av C02. The production of melamine from urea according to the present invention is carried out in two separate steps. In the first step, urea is transferred to melamine and intermediate and by-products. C02 and NH3 are present in the gaseous state. In the second step, the reaction is completed in the presence of NH3 alone after separation of CO2.

På denne måte erholdes et melamin av meget høy renhet, og en påfølgende behandling av råproduktet kan unngåes. In this way, a melamine of very high purity is obtained, and a subsequent treatment of the raw product can be avoided.

Når man ifølge oppfinnelsen fjerner C02 fra reaksjonsblandingen, kan dette utføres ved i og for seg kjente fysikalske eller kjemiske metoder, f. eks. ved at man lar den gassformige blanding som erholdes i reaksjonens første trin, boble gjennom en alkalisk eller lignende eventuelt aktivert oppløsning som er selektiv overfor C02, eller gjennom aktiv kalk. When, according to the invention, CO 2 is removed from the reaction mixture, this can be carried out by known physical or chemical methods, e.g. by allowing the gaseous mixture obtained in the first stage of the reaction to bubble through an alkaline or similar optionally activated solution which is selective towards C02, or through active lime.

Ifølge en foretrukken utførelsesform er imidlertid blitt funet bekvemt umiddel- According to a preferred embodiment, however, it has been found convenient immediately

bart efter første reaksjonstrin å skille C02 og NH3 fra råproduktet og derefter be-handle dette med NH3 alene. only after the first reaction step to separate C02 and NH3 from the raw product and then treat this with NH3 alone.

Den skadelige virkning av COa på rå-produktets renhet og den gunstige virkning av behandlingen med NH3 i fravær av C02 vil fremgå av en serie forsøk som ble utført og som kan sammenfattes som føl-ger: Ved oppvarmning til 380° C i 3 timer i nærvær av NH3 alene og under et trykk på 60 atm. av et urenset melamin erholdt fra urinstoff i henhold til konvensjonelle prosesser og med en renhet på 95 pst., opp-nådde man i kvantitative utbytter et produkt med et melamininnhold på over 99 pst. The harmful effect of COa on the purity of the raw product and the beneficial effect of the treatment with NH3 in the absence of C02 will appear from a series of experiments which were carried out and which can be summarized as follows: By heating to 380° C for 3 hours in presence of NH3 alone and under a pressure of 60 atm. of an impure melamine obtained from urea according to conventional processes and with a purity of 95 percent, a product with a melamine content of over 99 percent was obtained in quantitative yields.

På den annen side oppnåes med det samme urensede melamin (95 pst.) ved behandling med en blanding bestående av 1 del C02 og 2 deler NH,, under ovennevnte temperatur- og trykkbetingelser, mere spesielt ved et partialtrykk for ammoniakken på 60 atm., ikke et produkt med øket renhet, idet produktet med hensyn til forurensninger var av helt vanlig kvalitet. On the other hand, unpurified melamine (95 per cent) is immediately obtained by treatment with a mixture consisting of 1 part C02 and 2 parts NH, under the above-mentioned temperature and pressure conditions, more particularly at a partial pressure for the ammonia of 60 atm., not a product with increased purity, as the product with regard to impurities was of completely ordinary quality.

For ytterligere å bekrefte at det er mulig å oppnå melamin som er ganske fritt for forurensninger ved som nevnt å fjerne C02, fraskilte man i ren tilstand de forurensninger som i alminnelighet finnes (i mengder på ca. 5 pst.) i melamin erholdt fra urinstoff, hvorpå disse ble behandlet med NH3 alene under de foran nevnte betingelser. Størstedelen av disse forurensninger ble overført til melamin. In order to further confirm that it is possible to obtain melamine which is fairly free from impurities by removing CO2 as mentioned, the impurities which are generally found (in amounts of approx. 5 per cent) in melamine obtained from urea were separated in a pure state , whereupon these were treated with NH3 alone under the aforementioned conditions. The majority of these contaminants were transferred to melamine.

Overensstemmende med disse overraskende resultater som viser den skadelige virkning av C02 på renheten av melamin fremstillet fra urinstoff, har man nu utviklet en kommersiell prosess til fremstilling av melamin fra urinstoff og ved hvilken det er mulig å oppnå et melamin av meget høy renhet allerede slik det erholdes fra reaksjonssonen uten at det er nødvendig med rensning. Videre er utbyt-tet av melamin beregnet på mengden av urinstoff 5 eller 6 enheter høyere enn hva der oppnåes ved de kjente prosesser. Øk-ningen i utbytte av melamin blir ennå større hvis man tar i betraktning det tap av melamin som fåes ifølge de kjente prosesser med sikte på oppnåelse av 99 pst. melamin. Consistent with these surprising results showing the detrimental effect of C02 on the purity of melamine produced from urea, a commercial process has now been developed for the production of melamine from urea and by which it is possible to obtain a melamine of very high purity already as is obtained from the reaction zone without the need for purification. Furthermore, the yield of melamine calculated on the amount of urea is 5 or 6 units higher than what is achieved by the known processes. The increase in the yield of melamine is even greater if one takes into account the loss of melamine which is obtained according to the known processes with the aim of obtaining 99 percent melamine.

Oppfinnelsen vil bli nærmere beskre-vet under henvisning til tegningen hvor fig. 1 er en skjematisk representasjon av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, mens fig. 2 og 3 tilsvarer to foretrukne utførel-sesformer av en kontinuerlig prosess valgt som eksempel. The invention will be described in more detail with reference to the drawing where fig. 1 is a schematic representation of the method according to the invention, while fig. 2 and 3 correspond to two preferred embodiments of a continuous process chosen as an example.

På fig. 1 angir A, den første reaksjonssone til hvilken urinstoff tilføres fra U og i hvilken der finner sted overføring av urinstoff til melamin, NH3 og C02 og andre mellom- og biprodukter; S er en an-ordning til å skille COa fra de gasser som danes i A,; A2 er den annen reaksjonssone i hvilken reaksjonen fullføres i nærvær av NH3 alene. In fig. 1 denotes A, the first reaction zone to which urea is supplied from U and in which the transfer of urea to melamine, NH3 and CO2 and other intermediate and by-products takes place; S is an arrangement to separate COa from the gases produced in A,; A2 is the second reaction zone in which the reaction is completed in the presence of NH3 alone.

Det flytende produkt som dannes i A, føres (eksempelvis ved tyngdekraften) gjennom ledning M til A2 hvortil der sam-tidig via ledning N ledes den ammoniakk som utvinnes i S fra den gassformige blanding som dannes i A, (eller annen utenfra tilført ammoniakk); det således fraskilte C02 fjernes fra S gjennom luftningsrøret eller ledningen Q. The liquid product that is formed in A is led (for example by gravity) through line M to A2, to which the ammonia that is extracted in S from the gaseous mixture that is formed in A (or other externally supplied ammonia) is simultaneously led via line N. ; the C02 thus separated is removed from S through the vent pipe or line Q.

Driftsbetingelsene i de to reaksjonstrin er fortrinsvis de samme eller kan variere innenfor vide grenser. Trykket kan variere fra 10 atm. til 250 atm., fortrinsvis fra 40 til 150 atm., mens temperaturen kan varieres fra 250 til 500° C, fortrinsvis fra 340 til 400° C, med sikte på å holde melaminet i smeltet tilstand samt å unngå unødvendig høye trykk som følger med høyere temperaturer. Det er i virkelig-heten hensiktsmessig å øke det optimale reaksjonstrykk i reaksjonssonen hvis temperaturen økes. Prosessen kan utføres kontinuerlig eller chargevis. The operating conditions in the two reaction stages are preferably the same or may vary within wide limits. The pressure can vary from 10 atm. to 250 atm., preferably from 40 to 150 atm., while the temperature can be varied from 250 to 500° C, preferably from 340 to 400° C, with the aim of keeping the melamine in a molten state as well as avoiding unnecessarily high pressures that accompany higher temperatures. In reality, it is appropriate to increase the optimum reaction pressure in the reaction zone if the temperature is increased. The process can be carried out continuously or in batches.

Der henvise stil fig. 2. Urinstoffet smeltes ved ca. 150° C og tilføres fra U og pumpes kontinuerlig av en doseringspum-pe PD, til den første reaksjonssone A, under passende trykk og temperatur for oppnåelse av nevnte overføring til melamir og biprodukter. There refer style fig. 2. The urea is melted at approx. 150° C and supplied from U and pumped continuously by a dosing pump PD, to the first reaction zone A, under suitable pressure and temperature to achieve said transfer to melamir and by-products.

Fra denne reaksjonssone ledes produktet til en cyklon SC i hvilken den gassformige fase bestående av C02 og NH3 dannet under reaksjonen fjernes fra den væskeformige fase ved enkel fysikalsk separa-sjon. Den væskeformige fase ledes så til en kolonne C hvor den behandles i mot-strøm med NH3 som kommer fra A2, hvorved oppløst C02 fraskilles. Produktet sam-les så i den anen reaksjonssone A2 hvor det oppholder seg en viss tid, stadig i nærvær av NH3 som tilføres fra bunnen av reaksjonssonen, hvorved reaksjonen full-føres. From this reaction zone, the product is led to a cyclone SC in which the gaseous phase consisting of C02 and NH3 formed during the reaction is removed from the liquid phase by simple physical separation. The liquid phase is then led to a column C where it is treated counter-currently with NH3 coming from A2, whereby dissolved CO2 is separated. The product is then collected in the other reaction zone A2 where it remains for a certain time, constantly in the presence of NH3 which is supplied from the bottom of the reaction zone, whereby the reaction is completed.

Det meget rene melamin som erholdes i A2 blir derpå uttatt og avkjølet på i og for seg kjent måte uten å forårsake spaltning, eksempelvis ved kjøling med vann eller blanding med kalde gasser. The very pure melamine obtained in A2 is then taken out and cooled in a manner known per se without causing decomposition, for example by cooling with water or mixing with cold gases.

Den gassformige blanding bestående av C02 og NH., og som er dannet under reaksjonen og skilt fra melaminet i cyklonen SC kan behandles for seg med sikte på å utvinne sublimert melamin som måt-te forefinnes og blir derpå anvendt påny til fremstilling av urinstoff, idet den er-holder dettes bestanddeler i et egnet stø-kiometrisk forhold. Nevnte blanding kan også fraksjoneres for å skille de to bestanddeler i henhold til kjente metoder, eksempelvis ved behandling med dietanol-amin eller med andre selektive oppløs-ningsmidler, og de to bestanddeler kan anvendes uavhengig av hverandre. The gaseous mixture consisting of C02 and NH., and which is formed during the reaction and separated from the melamine in the cyclone SC, can be treated separately with the aim of extracting sublimed melamine which had to be found and is then used again for the production of urea, as it maintains its components in a suitable stoichiometric ratio. Said mixture can also be fractionated to separate the two components according to known methods, for example by treatment with diethanolamine or with other selective solvents, and the two components can be used independently of each other.

Videre kan den samme blanding kontinuerlig resirkuleres til reaksjonssonen A, ved hjelp av en kompressor CR med sikte på å homogenisere reaksjonsproduktet. Furthermore, the same mixture can be continuously recycled to the reaction zone A, by means of a compressor CR with the aim of homogenising the reaction product.

Under disse betingelser er det til ingen nytte å anvende røreverk eller andre blandeinnretninger inne i reaksjonssone A,, hvorved dennes konstruksjon også blir enklere. Blandingen av NH3 og CO, som skal resirkuleres kan også oppvarmes ved en varmeutveksler F3 til en temperatur 100—200° C over reaksjonstemperaturen for på denne måte å tilføre en del av den varme som er nødvendig for reaksjonen. Under these conditions, it is of no use to use agitators or other mixing devices inside reaction zone A, whereby its construction also becomes simpler. The mixture of NH3 and CO, which is to be recycled, can also be heated by a heat exchanger F3 to a temperature 100-200° C above the reaction temperature in order to add part of the heat necessary for the reaction in this way.

Det NH3 som frigis fra toppen av kolonne C kan settes til den gassformige blanding av NH3 og C02 som kommer fra cyklonen SC, eller det kan behandles med sikte på å fjerne de små mengder C02 som forefinnes (eksempelvis ved behandling med kalk )og derpå resirkuleres til A2. The NH3 that is released from the top of column C can be added to the gaseous mixture of NH3 and C02 that comes from the cyclone SC, or it can be treated with the aim of removing the small amounts of C02 that are present (for example by treatment with lime) and then recycled to A2.

På denne måte blir det virkelige for-| In this way the real for-|

bruk av NH3 ved behandling av råproduktet praktisk talt lik null. use of NH3 when treating the raw product is practically zero.

På fig. 2 er PD2 fødepumpen for vann-fri ammoniakk, F,"er en fordamper og F,, en overheter for nevnte ammoniakk, N er ammoniakkledningen, M er melaminled-ningen og N + Q fører en blanding av N<H>3 og C02. In fig. 2, PD2 is the feed pump for anhydrous ammonia, F" is an evaporator and F,, a superheater for said ammonia, N is the ammonia line, M is the melamine line and N + Q carries a mixture of N<H>3 and CO2 .

Fig. 3 viser en annen utførelsesform ifølge oppfinnelsen og omfatter en kontinuerlig prosess. Urinstoff pumpes kontinuerlig av PD, til reaksjonssone A, hvor det delvis overføres til melamin etc. Det samlede reaksjonsprodukt føres så gjennom ledning M -f Q + N til den annen reaksjonssone A2; den gassformige fase bestående av C02 og NH3 fraskilles øye-blikkelig ved toppen av reaksjonssone A., og uttas ledning N + Q. Fig. 3 shows another embodiment according to the invention and comprises a continuous process. Urea is continuously pumped by PD, to reaction zone A, where it is partly transferred to melamine etc. The combined reaction product is then passed through line M -f Q + N to the second reaction zone A2; the gaseous phase consisting of C02 and NH3 separates instantaneously at the top of reaction zone A., and line N + Q is withdrawn.

Den gjenværende væskeformige fase strømmer ned gjennom reaksjonssonen og kommer i motstrøms kontakt med ammoniakk som tilføres fra bunnen av A, (fra N gjenom PD2 og F, og F2), hvor eventuelle rester av oppløst COa fjernes. The remaining liquid phase flows down through the reaction zone and comes into countercurrent contact with ammonia which is supplied from the bottom of A, (from N through PD2 and F, and F2), where any residual dissolved COa is removed.

Det meget rene melamin som således er dannet i A, uttas fra A2 gjennom ledning M. Denne annen utførelsesform er åpenbart enklere enn den foregående iføl-ge fig. 2, men den krever et større for-bruk av NH3 for adskillelse av det CC\, som fremdeles finnes oppløst i melaminet, og dette NH3 gjenvinnes bare som en blanding av NH3 og C02. The very pure melamine thus formed in A is withdrawn from A2 through line M. This second embodiment is obviously simpler than the previous one according to fig. 2, but it requires a greater consumption of NH3 for the separation of the CC\, which is still found dissolved in the melamine, and this NH3 is only recovered as a mixture of NH3 and CO2.

De følgende eksempler vil ytterligere belyse oppfinnelsen. The following examples will further illustrate the invention.

Eksempel 1. Example 1.

120 kg/time urinstoff oppvarmes til 150° C og ledes til en 65 liters reaktor av et materiale som er motstandsdyktig mot den korroderende virkning av reaksjons-produktene. Trykket i reaktoren er ca. 60 atm., og reaksjonstemperaturen er 380° C og erholdes ved hjelp av kondenserende kvikksølv. 120 kg/hour of urea is heated to 150° C and led to a 65 liter reactor made of a material that is resistant to the corrosive effect of the reaction products. The pressure in the reactor is approx. 60 atm., and the reaction temperature is 380° C and is obtained by means of condensing mercury.

Produktet fra reaktoren ledes til en cyklon hvor NH3 og CO, skilles fra smeltet melamin. Melaminet føres til en av-dampningskolonne i hvilken NH3 tilføres i mot strøm i mengder på 0,5 kg NH3 pr. kg melamin. The product from the reactor is led to a cyclone where NH3 and CO are separated from molten melamine. The melamine is fed to an evaporation column in which NH3 is supplied countercurrently in quantities of 0.5 kg NH3 per kg melamine.

Melamin oppsamles i en beholder hvor det oppbevares i ca. 3 timer i nærvær av NH3. Avdampningskolonnen og nevnte beholder holdes under samme temperatur og trykk som reaktoren. Produktet avkjø-les og uttas; der erholdes i praktisk talt teoretisk utbytte (98,5 pst.) krystallinsk melamin med en renhet på 99,3 pst. Melamine is collected in a container where it is stored for approx. 3 hours in the presence of NH3. The evaporation column and said container are kept under the same temperature and pressure as the reactor. The product is cooled and removed; crystalline melamine with a purity of 99.3 percent is obtained in practically theoretical yield (98.5 per cent).

Eksempel 2. Example 2.

120 kg/time urinstoff oppvarmet til 120 kg/hour urea heated to

150° C tilføres en reaktor som nevnt i 150° C is supplied to a reactor as mentioned in

eksempel 1. example 1.

Trykket i reaktoren er 90 atm,, og The pressure in the reactor is 90 atm,, and

reaksjonstemperaturen, tilveiebragt ved the reaction temperature, provided by

kvikksølv-oppvarmning, er 380° C. mercury heating, is 380° C.

Produktet fra reaktoren ledes til en The product from the reactor is directed to a

cyklon i hvilken NH3 og C02 som er dannet under reaksjonen, skilles fra smeltet cyclone in which the NH3 and CO2 formed during the reaction are separated from the melt

melamin. Melaminet føres til en avdamp-ningskolonne i hvilken NH3 ledes i mot-strøm i mengder på 0,3 kg NH2/kg melamin. Melamin oppsamles i en beholder melamine. The melamine is fed to an evaporation column in which NH3 is fed in countercurrent in amounts of 0.3 kg NH2/kg melamine. Melamine is collected in a container

hvor det oppbevares i ca. 3 timer i nærvær av NH3. Produktet avkjøles og uttas. where it is stored for approx. 3 hours in the presence of NH3. The product is cooled and taken out.

Også i dette tilfelle holdes kolonnen E In this case too, column E is kept

og den påfølgende beholder ved samme and the subsequent retainer at the same

temperatur og trykk som reaktoren. temperature and pressure as the reactor.

99,5 pst. melamin i fast form erholdes 99.5 percent melamine in solid form is obtained

med teoretisk utbytte. with theoretical yield.

Claims (3)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av1. Method for the production of melamin ved at urinstoff opphetes under trykk på i og for seg kjent måte, idet trykket er mellom 10 og 250 atm., for trinsvis mellom 40 og 150 atm., og temperaturen er mellom 250 og 500° C, fortrinsvis mellom 340 og 400° C, slik at melaminet holdes i smeltet tilstand, karakterisert ved at reaksjonen utføres i to trin og at CO., som er dannet i det før-ste reaksjonstrin fjernes fra reaksjonsblandingen, hvorpå reaksjonen fullføres i det annet trin ved samme trykk og temperatur som angitt ovenfor i nærvær av NHo. melamine by heating urea under pressure in a manner known per se, the pressure being between 10 and 250 atm., for in stages between 40 and 150 atm., and the temperature is between 250 and 500° C, preferably between 340 and 400° C, so that the melamine is kept in a molten state, characterized in that the reaction is carried out in two stages and that CO., which is formed in the first reaction step is removed from the reaction mixture, after which the reaction is completed in the second step at the same pressure and temperature as indicated above in the presence of NHo. 2. Fremgangsmåte ifølge påstand 1, karakterisert ved at det flytende råmateriale som kommer fra første reaktor efter fjernelsen av C02 alene, eller sammen med NH3, behandles med NH3 i motstrøm for fjernelse av eventuelt til-stedeværende oppløst C02. 2. Method according to claim 1, characterized in that the liquid raw material that comes from the first reactor after the removal of C02 alone, or together with NH3, is treated with NH3 in countercurrent to remove any dissolved C02 present. 3. Fremgangsmåte ifølge påstandene 1—2, karakterisert ved at blandingen av NH3 og CO, og/eller det fra denne fjernede NH3 resirkuleres til første reaktor for å begunstige homogenisering av reaksjonsmassen endog uten anvendelse av omrøring.3. Method according to claims 1-2, characterized in that the mixture of NH3 and CO, and/or the NH3 removed from this is recycled to the first reactor to favor homogenization of the reaction mass even without the use of stirring.