專利名稱：三聚氰胺的純化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種按照高壓、沒有催化劑的方法，純化從尿素合成生產(chǎn)的三聚氰胺的方法，更詳細(xì)地說涉及能夠?qū)⒛承暮铣扇矍璋坊蛘吆笮虿僮髦挟a(chǎn)生的雜質(zhì)基本上轉(zhuǎn)化為三聚氰胺的方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，在高壓下從尿素合成三聚氰胺所形成的一系列副產(chǎn)物會(huì)影響三聚氰胺的純度。
特別是在反應(yīng)器中，在三聚氰胺的合成過程中，和在隨后的熔化的三聚氰胺在比350℃還高的溫度存在的容器中，典型的會(huì)大量形成三聚氰胺脫氨縮合產(chǎn)物，這種縮合產(chǎn)物在下文總稱為縮聚物。最簡(jiǎn)單的產(chǎn)物是由兩分子三聚氰胺縮合得到的蜜白胺和一分子氨。 三聚氰胺 蜜白胺由兩分子三聚氰胺分離出兩分子氨后可以形成另一產(chǎn)物 三聚氰胺 蜜勒胺由三聚氰胺脫氨縮合得到的另一個(gè)副產(chǎn)物是三聚二氰亞胺 三聚二氰亞胺通常液態(tài)三聚氰胺(即溫度高于350℃熔點(diǎn)溫度)，反應(yīng)器中和三聚氰胺下游處理設(shè)備中存在的三聚氰胺經(jīng)過化學(xué)縮合并脫氨得到上述形式的產(chǎn)物或更復(fù)雜的縮聚物。當(dāng)氨分壓降低及熔化三聚氰胺的保留時(shí)間延長(zhǎng)時(shí)，形成的縮聚物會(huì)增加。在使用三聚氰胺生產(chǎn)甲醛/三聚氰胺縮合樹脂時(shí)不希望得到這些產(chǎn)物，因此在三聚氰胺終產(chǎn)物中，作為最小允許量要求縮聚物的含量低于1000ppm。
值得慶幸的是導(dǎo)致這些副產(chǎn)物的反應(yīng)是平衡反應(yīng)，因此由縮聚物污染的三聚氰胺，通過將所述的三聚氰胺與氨在適當(dāng)?shù)臏囟群蛪毫ο伦饔每梢员患兓Ｓ谑?，與氨作用不但會(huì)消除縮聚物，而且由于縮聚物轉(zhuǎn)化成三聚氰胺，總產(chǎn)率也會(huì)提高。
然而能達(dá)到上述結(jié)果的有效條件十分沉重和昂貴，因?yàn)樗笕刍娜矍璋方?jīng)受到氨的分壓要高于250bars(2.5×107Pa)，優(yōu)選400bars(4×107Pa)以上，以便獲得可接受純度的三聚氰胺。
另一方面，在含水介質(zhì)中由縮聚物轉(zhuǎn)化為三聚氰胺并不要求嚴(yán)格和昂貴的處理?xiàng)l件。
在工業(yè)生產(chǎn)中，所有三聚氰胺的合成過程都包括在含水介質(zhì)中回收和純化從合成反應(yīng)器中出來的粗品三聚氰胺的步驟。
所述過程存在于輸送含有三聚氰胺粗品的液相和本質(zhì)上含有NH3-和CO2-的氣相的反應(yīng)產(chǎn)物到適當(dāng)?shù)慕佑|設(shè)備(冷卻塔)，在其中用水將產(chǎn)物冷卻。同時(shí)將壓力從反應(yīng)壓力(高于70bars-7×106Pa)降低到大約25bars(2.5×106Pa)，并使溫度低于165℃，以便限制腐蝕問題和汽相中帶走的蒸汽的量。
上述接觸的結(jié)果是獲得含有NH3、CO2和蒸汽的氣相以及既包含三聚氰胺、縮聚物、未反應(yīng)的尿素又含有少量雜質(zhì)的含水液相。從液相中通過多種操作和結(jié)晶步驟回收三聚氰胺。
典型地，所述溶液的三聚氰胺的濃度為5-15％w，且還含有一些未反應(yīng)尿素，溶解的NH3和CO2，以及包括縮聚物在內(nèi)的其他少量雜質(zhì)。相對(duì)于溶解的三聚氰胺，后者的存在量為1∶30到1∶70。
通過使該溶液與氨作用，發(fā)生縮聚物轉(zhuǎn)化成三聚氰胺；然而該反應(yīng)進(jìn)行的速度非常慢，需要很長(zhǎng)的接觸時(shí)間達(dá)到與所要求純度規(guī)格相匹配的縮聚物轉(zhuǎn)化水平。
由于這個(gè)原因，在商業(yè)設(shè)備中，從冷卻塔出來的液體溶液加入或者不加入任何氨保存一段合適的時(shí)間，可以是一到數(shù)小時(shí)。所述工藝要求使用龐大的處理體積，考慮到處理時(shí)溫度和壓力以及產(chǎn)品的腐蝕性，使用特殊的不銹鋼、厚度高的儀器，因此費(fèi)用較高。此外，在上述處理過程中，由于三聚氰胺在水中同時(shí)發(fā)生水解反應(yīng)，會(huì)產(chǎn)生不希望的產(chǎn)品損失，而且對(duì)于降低縮聚物到達(dá)可接受值需要的時(shí)間越長(zhǎng)，損失越大。
目前沒有任何可利用的能降低雜質(zhì)含量的特別是從三聚氰胺脫氨縮合產(chǎn)生的副產(chǎn)物的三聚氰胺純化方法，該方法不要求三聚氰胺的處理在嚴(yán)格的溫度和壓力條件下進(jìn)行或能夠減少反應(yīng)時(shí)間到經(jīng)濟(jì)上允許的值。本發(fā)明試圖解決上述問題。
發(fā)明的公開我們驚奇地發(fā)現(xiàn)縮聚物在含水介質(zhì)中在氨存在下，轉(zhuǎn)化成三聚氰胺的轉(zhuǎn)化率，正如我們所看到的，非常低；如果將來自反應(yīng)產(chǎn)物水冷卻步驟的水溶液中CO2的含量降低到低于0.5％，優(yōu)選低于0.2％(重量)，上述轉(zhuǎn)化率就會(huì)極大地增加。
發(fā)明詳述因此本發(fā)明的首要目的在于按照高壓、沒有催化劑的方法，通過轉(zhuǎn)化來源于三聚氰胺合成中的縮聚物和其他副產(chǎn)物來純化衍生于尿素的三聚氰胺的方法，它包括以下步驟-a)將來自合成反應(yīng)器且含有縮聚物以及其他三聚氰胺合成副產(chǎn)物的液態(tài)粗品三聚氰胺溶解在水中；-b)將該溶液經(jīng)受能夠除去溶解的CO2的處理，限制CO2的濃度使其低于0.5％(重量)，優(yōu)選低于0.2％(重量)；-c)將得到的溶液與氨在130-250℃溫度下，優(yōu)選160-180℃下作用，所述氨的用量為5-25％(重量)，優(yōu)選12-15％(重量)；并使該混合物反應(yīng)數(shù)分鐘；-d)回收縮聚物含量低于1000ppm，特別是低于100ppm的溶液。
在第二步驟b)中CO2含量的降低，優(yōu)選可以通過用對(duì)溶液中組分惰性的氣體汽提溶液獲得，優(yōu)選用蒸汽汽提溶液，它不會(huì)留下任何額外的組分。
事實(shí)上，從冷卻塔出來的三聚氰胺溶液粗品經(jīng)過蒸汽汽提作用，其中的氨和CO2幾乎完全被除去。
進(jìn)行如此處理是為了盡可能減少在三聚氰胺溶液中任何殘留的CO2濃度，且在任何情況下達(dá)到CO2的濃度低于三聚氰胺溶液總重量的0.5％(重量)，優(yōu)選低于0.2％。
通過將從冷卻塔出來的三聚氰胺粗品溶液與用量為5-25％(重量)，優(yōu)選12-15％(重量)的氨在130-250℃，優(yōu)選160-180℃和在所得平衡壓力下作用，原來存在于溶液中的縮聚物在反應(yīng)的幾分鐘內(nèi)完全消失，并且用紫外分光光度計(jì)在三聚氰胺終產(chǎn)物中也沒有檢測(cè)到(分析極限＜10ppm)。
綜上所述，當(dāng)CO2幾乎不存在或相對(duì)含量非常低(低于0.5％重量或優(yōu)選低于0.2％重量)時(shí)，三聚氰胺粗品溶液可以很容易的與氨作用。
發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式下面的實(shí)施例僅僅展示實(shí)施本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)，而不是對(duì)本發(fā)明范圍的限制。
實(shí)施例1按照高壓無催化劑由尿素合成三聚氰胺方法，在反應(yīng)器內(nèi)部390℃和8.0×106Pa(80bars)條件下反應(yīng)。
從反應(yīng)器出來的反應(yīng)產(chǎn)物由一液相和一氣相組成，具有下列成分(重量)氣相(大約占從反應(yīng)器出來的總產(chǎn)物的65％)NH346.5％CO250％
三聚氰胺(蒸汽) 3.5％；液相(大約占從反應(yīng)器出來總產(chǎn)物的35％)三聚氰胺 88％OAT(羥氨三嗪) 2.7％縮聚物 2.2％溶解的NH31.3％溶解的CO20.8％未反應(yīng)的尿素 5％將液相和氣相在2.5×106Pa(標(biāo)準(zhǔn)度量)(80bars)和162℃條件下在冷卻塔中與水接觸。
收集從冷卻塔出來的含有水、NH3和CO2的氣相，具有下列組成(重量)H2O20％CO238％NH342％溶液相中含有所有的三聚氰胺，液相具有下列組成(重量)H2O 68.5％三聚氰胺 10％OAT0.3％縮聚物 0.23％尿素 0.47％NH316.7％CO23.8％將上述溶液用蒸汽在下列條件下汽提塔底壓力5bars(5×105Pa)且溫度160℃。從塔底回收的溶液具有下列組成(重量)H2O 88.7％三聚氰胺 9.5％OAT0.32％縮聚物 0.24％尿素 0.4％NH30.51％
CO20.33％向上述水溶液加入氨，直到濃度高于13％(重量)，然后留在合適的塔中，在2.5×106Pa(25bars)和172℃下反應(yīng)。上述溶液加入氨的停留時(shí)間大約為15分鐘，且在塔出口的縮聚物的濃度低于所選擇分析方法的最小量可監(jiān)測(cè)值。
由于基于紫外分光光度技術(shù)分析方法的最小監(jiān)測(cè)值，對(duì)于三聚氰胺而言是10ppm，因此可知用本發(fā)明方法得到的三聚氰胺溶液，基本上無縮聚物。
實(shí)施例2(比較例)在用蒸汽汽提處理之前(例如，CO2的存在量相當(dāng)于冷卻塔內(nèi)的條件)，將實(shí)施例1的三聚氰胺粗品溶液進(jìn)行同樣的氨處理。三聚氰胺產(chǎn)品中殘留的縮聚物的濃度可清晰的檢測(cè)到，甚至在如前面實(shí)施例所述的條件下用氨處理數(shù)小時(shí)后，它的三聚氰胺濃度仍然大于2000ppm。
權(quán)利要求
1.一種按照高壓、沒有催化劑的方法，通過轉(zhuǎn)化來源于三聚氰胺合成中的縮聚物和其他副產(chǎn)物，純化衍生于尿素的三聚氰胺的方法，它包括以下步驟-將來源于合成反應(yīng)器且含有縮聚物以及其他三聚氰胺合成副產(chǎn)物的三聚氰胺粗品溶液溶解在水中；-將該溶液經(jīng)受能夠除去溶解的CO2的處理，降低CO2的濃度到低于0.5％(重量)；-將得到的三聚氰胺溶液與氨在100-250℃溫度下作用，氨的用量為5-25％(重量)，并使混合物反應(yīng)數(shù)分鐘；和-回收縮聚物含量低于1000ppm，優(yōu)選低于100ppm的溶液。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述溶液中CO2的濃度降低到低于0.2％(重量)。
3.按照權(quán)利要求1和/或2的方法，其特征在于所述溶液處理中氨的用量為12-15％，并且處理的溫度為160-180℃。
4.按照上述權(quán)利要求的方法，其特征在于所述三聚氰胺粗品溶液通過用水處理反應(yīng)混合物得到。
5.按照上述權(quán)利要求的方法，其特征在于通過惰性氣體，優(yōu)選蒸汽，汽提溶液，使CO2減少。
全文摘要
一種按照高壓、沒有催化劑的方法純化衍生于尿素的三聚氰胺的方法，通過轉(zhuǎn)化縮聚物和來源于三聚氰胺合成中的其他副產(chǎn)物進(jìn)行，該方法包括以下步驟將含有縮聚物以及其他三聚氰胺合成副產(chǎn)物的三聚氰胺液態(tài)粗品溶解在水中，使該溶液經(jīng)受能夠除去溶解CO
文檔編號(hào)C07D251/62GK1407974SQ00815703
公開日2003年4月2日 申請(qǐng)日期2000年11月3日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月16日
發(fā)明者S·諾埃 申請(qǐng)人:歐洲技術(shù)集團(tuán)有限公司