Способ очистки расплава меламина

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ОЧИСТКИ РАСПЛАВА МЕЛАМИНА(57) 1. Способ очистки расплава меламина, полученного пиролизом мочевины в реакторе под высоким давлением, отличающийся тем, что расплав меламина подают в очистную колонну, в которой расплав меламина в противотоке контактирует в первой зоне с горячим свежим газообразным 3 и дополнительно с 3 из второй зоны, при этом температуру расплава меламина поддерживают такой же, как в реакторе или выше, а во второй зоне с холодным газообразным 3, который вводят таким образом, чтобы расплав меламина охлаждался до температуры на 1-30 С выше температуры плавления меламина, зависящей от давления в колонне. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что расплав меламина после второй зоны выдерживают от 10 мин до 10 ч в третьей зоне. 11459 1 2008.12.30 3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что холодный газообразный 3 вводят во вторую зону таким образом, чтобы расплав меламина охлаждался до температуры на 120 С выше температуры плавления меламина, зависящей от давления в колонне. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что холодный газообразный 3 вводят во вторую зону таким образом, чтобы расплав меламина охлаждался до температуры на 1-10 С выше температуры плавления меламина, зависящей от давления в колонне. 5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что расплав меламина подают в очистную колонну непосредственно из реактора. 6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что температуру расплава меламина в первой зоне поддерживают такой же, как в реакторе. 7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что горячий свежий газообразный 3 в первую зону вводят из нескольких точек. 8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что во вторую зону вводят газообразный 3 с температурой 150-300 С, предпочтительно 150-200 С. Изобретение относится к получению чистого меламина пиролизом мочевины в способе под высоким давлением и к очистке полученного расплава меламина раздельной отгонкой. Для получения меламина под высоким давлением мочевину подвергают эндотермической жидкофазной реакции. В этой реакции на 1 моль меламина образуются 3 моля С 2 и 6 молей Н 3, и в зависимости от условий температуры и давления в реакторе жидкий меламин содержит разные количества растворенных С 2 и Н 3 и еще, кроме того, высокомолекулярные и низкомолекулярные побочные продукты, и не прореагировавшую мочевину. Из заявки США 3,116,294 известно, что С 2 можно удалить из сырого меламина противоточной очисткой расплава сырого меламина газообразным Н 3. В 00/21940 заявлено, что очистку лучше проводить в колонне, заполненной жидким меламином, а не в колонне, заполненной газом. Более того, расплав в колпачковой колонне можно охладить до температуры, которая на 5-20 С выше температуры плавления меламина. Теперь неожиданно был выявлен способ, позволяющий получить меламин с более высокой степенью чистоты раздельным введением Н 3 в очистную колонну. Данное изобретение предлагает в способе очистки расплава меламина, полученного пиролизом мочевины в реакторе под высоким давлением, расплав меламина подают в очистную колонну, в которой расплав меламина в противотоке контактирует в первой зоне с горячим свежим газообразным Н 3 и дополнительно с Н 3 из второй зоны, при этом температуру расплава меламина поддерживают такой же, как в реакторе или выше, а во второй зоне с холодным газообразным Н 3, который вводят таким образом, чтобы расплав меламина охлаждался до температуры на 1-30 С выше температуры плавления меламина, зависящей от давления в колонне. И при желании расплав меламина после второй зоны выдерживают от 10 мин до 10 ч в третьей зоне,холодный газообразный Н 3 вводят во вторую зону таким образом, чтобы расплав меламина охлаждался до температуры на 1-20 С выше температуры плавления меламина,зависящей от давления в колонне,холодный газообразный Н 3 вводят во вторую зону таким образом, чтобы расплав меламина охлаждался до температуры на 1-10 С выше температуры плавления меламина,зависящей от давления в колонне,расплав меламина подают в очистную колонну непосредственно из реактора,температуру расплава меламина в первой зоне поддерживают такой же, как в реакторе. горячий свежий газообразный Н 3 в первую зону вводят из нескольких точек,2 11459 1 2008.12.30 во вторую зону вводят газообразный Н 3 с температурой 150-300 С, предпочтительно 150-200 С. Для проведения способа по изобретению мочевину подвергают реакции при температуре 325-450 С, предпочтительно 350-425 С, давлении в 50-450 бар, лучше от 50 до 250 бар,с получением жидкого меламина и отходов газа. Чтобы избежать образования побочных продуктов или в зависимости от конструкции реактора меламина улучшить смешивание в реакторе, в него подают дополнительно газообразный , до 10 молей, предпочтительно до 2 молей Н 3 на моль мочевины. После проведения способа нет необходимости подавать реакционную смесь из реактора в отделитель и полностью отделять жидкую фазу, т е. расплав меламина, от газообразной фазы, т.е. отходов газа. Достаточно забрать отходы газов с верхней части реактора и подать жидкую фазу, в которой все еще содержится количество растворенных отходов газов, непосредственно на очистную колонну. Отходы газов, забранные с верхней части реактора, включающие газообразные Н 3,СО 2 и небольшие объемы газообразного меламина, в случае необходимости подают в скруббер вместе с отходами газов из других секций установки для меламина, работающих под высоким давлением, которые также включают газообразный 3, 2 и небольшие количества газообразного меламина. В скруббере для мочевины присутствует расплав мочевины, который забирает газообразньй меламин, присутствующий в горячих отходах газов, и в то же время сам становится горячее, а отходы газа освобождаются от меламина и охлаждаются. Далее предварительно нагретый расплав мочевины с содержанием меламина подают в реактор для меламина и преобразуют в меламин. Расплав меламина, покидающий реактор, дополнительно включает разные объемы растворенных Н 3 и СО 2, а также высокомолекулярные и низкомолекулярные побочные продукты и не прореагировавшую мочевину. СО 2, побочные продукты и не прореагировавшую мочевину следует убрать из расплава меламина как можно полнее. В соответствии с изобретением это достигается разделенной отгонкой в очистной колонне, в которой расплав меламина на первой стадии подвергают отгонке противоточным горячим свежим Н 3 и дополнительно горячим Н 3 из второй стадии с температурой расплава, остающейся такой же или доведенной выше, и расплав меламина, очищенный таким образом, на второй стадии отгоняют холодным газообразным Н 3, так что расплав охлаждается до температуры немногим выше температуры плавления меламина, находящейся в прямой зависимости от давления. В зависимости от конструкции установки эта температура на 1-30, предпочтительно на 1-20 С, а лучше на 1-10 С выше зависящей от давления температуры плавления меламина. Давление Н 3 в расплаве меламина составляет 50-450 бар, таково предпочтительно давление в реакторе. Однако отгонку вполне успешно можно проводить при давлении которое значительно ниже давления в реакторе. Температура расплава меламина, входящего в очистную установку в предпочтительном варианте приблизительно та же, что и температура в реакторе. Однако ее можно повысить или снизить. Для проведения отгонки на первой стадии вводят свежий аммиак с такой же температурой, что и температура расплава на первой стадии. Однако Н 3 можно вводить и с более высокой температурой и общая температура расплава на первой стадии таким образом будет выше. Одновременно с введением свежего горячего Н 3 на первой стадии вводят уже нагретый после прохождения через вторую стадию Н 3, так что в процессе отгонки на первой стадии в очистной установке при высокой температуре используется весь объем Н 3, необходимый для оптимальной отгонки. 3 11459 1 2008.12.30 Впуск для свежего горячего аммиака имеется в любой зоне очистной установки, в которой расплав меламина, охлажденный на второй стадии, достиг приблизительно температуры для введения его на первую стадию. Используемые объемы, температуры и определенная конструкция очистной колонны определяют положение зоны, в которой больше не происходит охлаждения расплава меламина и в которой начинается первая стадия, и вводят свежий горячий Н 3. Свежий горячий газообразный Н 3 вводят в одной или нескольких точках. Холодный Н 3 на вторую стадию вводят снизу очистной установки в объеме и при температуре, которые охлаждают расплав меламина до температуры чуть выше его соответствующей температуры плавления. Однако важно, чтобы температура не упала ниже температуры плавления, так как в результате колебания процесса меламин может кристаллизоваться. Температура холодного Н 3 составляет 150-300 С, предпочтительно 150-200 С, и нужный объем холодного Н 3 зависит от входной температуры расплава меламина, от производительности, размера и конструкции очистной установки и может иметь большой диапазон. Во время прохождения через вторую стадию холодный Н 3 забирает количество тепла, удаленное при охлаждении расплава меламина, и нагревает себя в процессе. На этой второй стадии удаляются относительно высокомолекулярные побочные продукты. В еще одном варианте изобретения под второй секцией есть пространство, предназначенное для третьей стадии, в которой расплав меламина, доведенный до температуры выше температуры плавления меламина, оставляют под превалирующим давлением Н 3. Таким образом достигается дополнительный эффект старения. Чистый расплав меламина, полученный на выходе из второй или третьей стадии, может быть подвергнут дальнейшей обработке в зависимости от необходимости и отвержден, например, снижением давления на расплав, отверждением в псевдоожиженном слое, охлаждением водой, жидким или газообразным аммиаком или сублимацией и последующей десублимацией из газовой фазы. Способ по изобретению пригоден для всех типов газожидкостных колонн. Может применяться множество видов насадок, например, перфорированные, ситчатые тарелки, клапанные тарелки или специальные насадки, такие как насадка Зульцера. На фигуре схематически показана очистная установка, в которой А - первая стадия очистной установки, В - вторая стадия, 1 - расплав меламина, входящий на первую стадию, 2 - расплав меламина, покидающий первую стадию, 3 - горячий газообразный 3,4 - холодный Н 3 и 5 - вытекающий Н 3. В примере 1 ниже показано, что раздельное введение Н 3 при различных температурах в том же объеме для отгонки дает меламин с более высокой чистотой, чем тот, который получают в случае нераздельного введения Н 3 с постоянной температурой снизу реактора, как в сравнительном примере 1. Из сравнительного примера 2 видно, что если колонна имеет температурный профиль между входом и выходом расплава меламина,ввести необходимое количество холодного 3 для производства чистого меламина не представляется возможным, поскольку температура меламина на выходе из очистной установки не поддерживается на нужной температуре. Полученный меламин имеет более низкое качество. Пример 1. Раздельное введение Н 3. Через верхнюю часть колонны длиной 1 метр и диаметром 8 см, снабженной насадкой Зульцера и с давлением 3 180 бар, вводили 4 кг меламина/час с температурой 370 С. Меламин в своем составе имел кислородосодержащие компоненты (С 2, аммелин, аммелид, уреидомеламин и изоциановую кислоту) в количестве 2,9 вес . Снизу в колонну вводили 0,43 кг Н 3 с температурой 160 С и 2,9 кг/ч 3 с температурой 370 С вводили 4 11459 1 2008.12.30 в начале температурного диапазона расплава меламина при 370 С. Снизу колонны, где температура была 340 С, меламин получали с чистотой 99,6 вес.и концентрацией кислородсодержащих компонентов 0,21 вес. . Сравнительный пример 1. Введение всего объема 3. Как в примере 1, через верхнюю часть колонны с температурой 370 С вводили 4 кг меламина с включением кислородсодержащих компонентов в количестве 2,9 вес. . Однако, весь объем Н 3 3,33 кг/час вводили снизу реактора и при температуре 370 С. Чистота расплава меламина, полученного внизу реактора, была 99,0 вес. , а кислородсодержащие компоненты составляли 0,22 вес. . Сравнительный пример 2. Введение всего объема 3. Как в примере 1, через верхнюю часть колонны с температурой 370 С вводили 4 кг меламина с содержанием кислородсодержащих компонентов в количестве 2,9 вес. . 3 с температурой 330 С вводили снизу очистной колонны, пока температура внизу колонны не достигала 340 С. Содержание кислородсодержащих компонентов в расплаве меламина, полученного на дне реактора, было 0,45 вес. , а чистота меламина 99,2 вес. . Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5