Способ очистки меламина

1 Область техники Настоящее изобретение относится к способу очистки меламина, полученного синтезом из мочевины в соответствии с некаталитическим способом при высоком давлении, а более конкретно, к способу, который дает возможность переводить некоторые примеси, образующиеся при синтезе меламина или последующих операциях, практически, в меламин. Предшествующая область техники Хорошо известно, что в синтезе меламина при высоком давлении из мочевины образуется ряд побочных продуктов, влияющих на чистоту меламина. В частности, в реакторе во время синтеза меламина и впоследствии в емкостях, в которых расплавленный меламин находится при температуре, превышающей 350 С, в большом количестве образуются типичные продукты деаммонизирующей конденсации меламина. Продукты конденсации этой категории в дальнейшем называются поликонденсатами. Простейшим продуктом является мелам, образующийся в результате конденсации двух молекул меламина и отщепления одной молекулы аммиака. При отщеплении двух молекул аммиака из двух молекул меламина можно получить другой продукт: Еще одним побочным продуктом, образующимся при деаммонизирующей конденсации меламина, является мелон: Как правило, жидкий меламин (а поэтому при температуре, превышающей температуру плавления, составляющую 350 С) как внутри реакционного сосуда, так и во время нахождения меламина в аппаратуре для обработки нисходящим потоком подвергают химической конденсации, связанной с отщеплением аммиака,что приводит к образованию вышеуказанных продуктов или даже более сложных продуктов,называемых в общем поликонденсатами. Образование поликонденсатов возрастает при более низком парциальном давлении аммиака и более продолжительном времени пребывания рас 005007 2 плавленного меламина. Эти продукты нежелательны при использовании меламина для производства формальдегидно/меламиновых конденсационных смол, поэтому требуется, чтобы содержание поликонденсатов в конечном меламиновом продукте было менее 1000 млн. долей как минимальное допустимое содержание. К счастью, реакции, приводящие к этим побочным продуктам, являются равновесными реакциями. Поэтому меламин, загрязненный поликонденсатами, можно очистить, подвергая указанный меламин воздействию аммиака в условиях подходящих температуры и давления. Кроме того, воздействие аммиака приводит не только к удалению поликонденсатов, но,благодаря превращению поликонденсата в меламин, достигается также повышение общего выхода. Однако эксплуатационные условия, необходимые для получения приведенных выше результатов, крайне трудны и дорогостоящи, поскольку для получения меламина приемлемой чистоты требуется подвергнуть расплавленный меламин действию аммиака при парциальном давлении, превышающем 250 бар (2,5 х 107 Па),предпочтительно, выше 400 бар (4 х 107 Па). С другой стороны, для превращения поликонденсатов в меламин в водной среде необходимы менее жесткие и менее дорогостоящие эксплуатационные условия. В промышленной практике все способы синтеза меламина включают в себя стадию выделения и очистки сырого меламина, выходящего из реактора синтеза в водной среде. Указанный способ состоит из направления продукта реакции, включающего в себя жидкую фазу сырого меламина и в существенной степени NH3- и СO2-содержащую газовую фазу, в соответствующую контактную аппаратуру(башня тушения), в которой продукт охлаждают водой. Одновременно с этим снижают давление с давления реакции (выше 70 бар - 7 х 106 Па) до давления примерно 25 бар (2,5x106 Па) и при температуре ниже 165 С для ограничения как сложностей, связанных с коррозией, так и количества пара, переносимого в паровой фазе. В результате указанного контакта получают газовую фазу, содержащую NH3, CO2 и пар,и жидкую водную фазу, которая содержит меламин, поликонденсаты, непрореагировавшую мочевину, а также минорные примеси. Из этой жидкой фазы меламин выделяют путем нескольких стадий обработки и кристаллизации. Обычно указанный раствор содержит меламин в концентрации от 5 до 15 мас.% и содержит, кроме того, некоторое количество непрореагировавшей мочевины, растворенных газов, таких как NH3 и СО 2, а также прочие минорные примеси, включая поликонденсаты. Последние присутствуют в количестве от 1:30 до 1:70 по отношению к растворенному меламину. 3 При воздействии на этот раствор аммиаком происходит превращение поликонденсатов в меламин; однако эта реакция протекает с очень малой скоростью, приводя к необходимости очень продолжительного времени контакта для того, чтобы достигнуть степени превращения поликонденсатов, соответствующей необходимым требованиям чистоты. По этой причине на промышленных установках жидкий раствор, выходящий из башни тушения, сохраняют как таковой, с добавлением аммиака или без, в течение подходящего периода времени, который может составить от одного до нескольких часов. В указанном методе требуется использование больших объемов обработки, что означает, принимая во внимание условия температуры и давления и коррозионные характеристики обрабатываемых продуктов,использование специальных нержавеющих сталей, аппаратуры большой толщины и, следовательно, больших инвестиционных затрат. Кроме того, в ходе указанной обработки вследствие одновременной реакции гидролиза меламина в присутствии воды происходит нежелательная потеря продукта, причем эта потеря тем больше,чем дольше время обработки, которое необходимо для снижения количества поликонденсатов до приемлемой величины. На настоящий момент отсутствует какойлибо доступный способ очистки меламина,дающий возможность снизить содержание примесей, в частности, побочных продуктов, образующихся при деаммонизирующей конденсации меламина, в котором не требовалась бы обработка меламина в условиях повышенных температуры и давления, или дающий возможность понизить продолжительность реакции до экономически приемлемого значения. В настоящем изобретении планируется решить указанные выше проблемы. Описание изобретения Неожиданно было обнаружено, что скорость превращения поликонденсатов в меламин в водной окружающей среде в присутствии аммиака, которая, как мы видели, очень мала,можно значительно повысить, если уменьшить содержание СO2 в водном растворе, полученном в результате водяного охлаждения продуктов реакции, до величины, меньшей 0,5, а предпочтительно, меньшей 0,2 мас.%. Подробное описание изобретения Таким образом, объектом настоящего изобретения является способ очистки меламина,полученного из мочевины некаталитическим способом при высоком давлении, путем превращения поликонденсатов и прочих побочных продуктов, причем побочные продукты образуются при синтезе меламина, включающий следующие стадии:a) растворение в воде сырого жидкого меламина, выходящего из реактора синтеза, и со 005007 4 держащего поликонденсаты и прочие побочные продукты синтеза меламина;b) обработка этого раствора, дающая возможность удалить растворенный СО 2, ограничивая его концентрацию до значения менее, чем 0,5 мас.%, предпочтительно, менее чем 0,2 мас.%;c) взаимодействие полученного раствора с аммиаком, количество которого находится в интервале от 5 до 25%, предпочтительно от 12 до 15 мас.%, при температуре в интервале от 130 до 250 С, предпочтительно от 160 до 180 С,и выдерживание этой смеси для взаимодействия в течение нескольких минут;d) сбор раствора, концентрация поликонденсатов в котором меньше 1000 млн. долей,как правило, меньше 100 млн. долей. Снижение содержания СО 2 на второй стадии b) можно, предпочтительно, достигнуть,продувая этот раствор газом, инертным по отношению к компонентам раствора. Предпочтительно, продувочный газ для раствора представляет собой водяной пар, не оставляющий после себя никакого постороннего компонента. Фактически, подвергая раствор сырого меламина, выходящий из башни тушения, продувающему действию пара, аммиак и СO2 удаляют практически полностью. Эту операцию осуществляют таким образом, чтобы снизить любую остаточную концентрацию СО 2 в растворе меламина насколько возможно, и, в любом случае, до концентрации СO2 менее 0,5 мас.%, предпочтительно, менее 0,2%, из расчета на общую массу раствора меламина. При воздействии на раствор сырого меламина, выходящий из башни тушения, аммиаком в количестве от 5 до 25 мас.%, предпочтительно от 12 до 15 мас.%, при температуре от 130 до 250 С, предпочтительно от 160 до 180 С и при полученном равновесном давлении, первоначально присутствующие в растворе поликонденсаты исчезают за несколько минут реакции и не фиксируются в конечном меламиновом продукте при анализе с помощью ультрафиолетового спектрофотометра (аналитический предел 10 млн. долей). Из сказанного выше следует, что очень удобно подвергать раствор сырого меламина действию аммиака, когда СО 2 практически отсутствует или существенное его количество очень мало (менее 0,5 мас.% или предпочтительно менее 0,2 мас.%). Наилучший способ воплощения изобретения Следующие примеры показывают степень преимуществ, получаемых при практическом применении данного изобретения, но их не следует рассматривать как ограничение рамок изобретения. Пример 1. Некаталитический синтез меламина из мочевины по способу при высоком давлении осуществляют в реакционном сосуде с внутренней рецикруляцией, функционирующем при 390 С и 8,0 х 106 Па (80 бар). Выходящий из реактора продукт состоит из жидкой фазы и газовой фазы, имеющих следующий состав (по массе): Газовая фаза (около 65% всех выходящих из реактора продуктов): Жидкая фаза (около 35% всех выходящих из реактора продуктов): Меламин ОАТ (оксиаминотриазины) Поликонденсаты Растворенный NH3 Растворенный СО 2 Непрореагировавшая мочевина Как жидкую, так и газовую фазу приводят в контакт с водой в башне тушения при 2,5 x 106 Па изб. (25 бар изб.) и при 162 С. Из башни тушения собирают газовую фазу, содержащую воду, NH3 и СО 2, имеющую следующий состав (по массе): Н 2 О СО 2 И фазу раствора, которая содержит весь меламин, имеющую следующий массовый состав: Н 2 О Меламин ОАТ Поликонденсаты Мочевина Указанный раствор подвергают продуванию водяным паром в следующих условиях: 5 бар (5 x 105 Па изб.) и 160 С в основании колонны. Получаемый из основания колонны раствор имеет следующий состав (по массе): Н 2 О К указанному раствору прибавляют аммиак до концентрации, превышающей 13 мас.%, а затем оставляют для взаимодействия в подходящей колонне при 2,5 x 106 Па изб. (25 бар) и 172 С. Время пребывания указанного раствора с добавленным аммиаком составляло около 15 мин, а концентрация поликонденсатов на выходе из колонны была ниже минимального значения, фиксируемого с помощью выбранного аналитического метода. Поскольку минимальное фиксируемое значение по аналитическому методу, основанному на методе ультрафиолетовой спектрофотометрии, составляет 10 млн. долей из расчета на количество меламина, следовательно, по способу изобретения получают раствор меламина,практически не содержащий поликонденсатов. 6 Пример 2 (сравнительный). Аналогичную обработку аммиаком раствора сырого меламина из примера 1 проводили до операции продувки водяным паром (т.е. в присутствии СО 2 в количестве, соответствующем условиям башни тушения). Остаточная концентрация поликонденсатов в продукте меламина четко фиксировалась аналитически, и их концентрация всегда превышала 2000 млн. долей по отношению к меламину даже после нескольких часов обработки аммиаком в условиях, приведенных в предыдущем примере. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ очистки меламина, полученного из мочевины некаталитическим способом при высоком давлении, путем превращения поликонденсатов и прочих побочных продуктов,причем эти побочные продукты образуются при синтезе меламина, включающий в себя следующие стадии:a) растворение в воде сырого жидкого меламина, выходящего из реактора синтеза и содержащего поликонденсаты и прочие побочные продукты синтеза меламина;b) воздействие на раствор сырого меламина аммиаком в количестве от 5 до 25 мас.% при температуре от 130 до 250 С и выдерживание этой смеси для взаимодействия в течение нескольких минут;c) сбор раствора, концентрация поликонденсатов в котором меньше 1000 млн. долей,как правило, меньше 100 млн. долей; отличающийся тем, что перед воздействием аммиаком по b) раствор подвергают продувке водяным паром. 2. Способ очистки меламина, полученного из мочевины, путем превращения поликонденсатов и прочих побочных продуктов, причем эти побочные продукты образуются при синтезе меламина, по п.1, отличающийся тем, что концентрацию СО 2 в растворе снижают до значения, меньшего 0,2 мас.%. 3. Способ очистки меламина, полученного из мочевины, путем превращения поликонденсатов и прочих побочных продуктов, причем эти побочные продукты образуются при синтезе меламина, по п.1 или 2, отличающийся тем, что количество NН 3, используемого при обработке раствора, составляет от 12 до 15%, а температура обработки находится в интервале от 160 до 180 С. 4. Способ очистки меламина, полученного из мочевины, путем превращения поликонденсатов и прочих побочных продуктов, причем эти побочные продукты образуются при синтезе меламина, по п.1, отличающийся тем, что раствор сырого меламина получают при тушении реакционной смеси водой.