專利名稱：純化三聚氰胺熔化物的方法
技術領域：
本發明涉及通過在高壓過程中熱解脲來制備純三聚氰胺的方法，以及通過分開汽提來純化所得三聚氰胺熔化物的方法。
背景技術：
在制備三聚氰胺的高壓過程中，脲在吸熱液相反應中反應，得到三聚氰胺。在此反應中，每摩爾三聚氰胺形成3mol的CO2和6mol的NH3，并且取決于反應器中的壓力和溫度條件，液態三聚氰胺含有另外變化量的溶解的NH3和CO2，也含有高分子量和低分子量副產物及未反應脲。
US-A 3,116,294公開了CO2可通過用氣態NH3逆流汽提粗三聚氰胺熔化物來除去CO2。在WO 00/21940中披露汽提有利地在充滿液態三聚氰胺的塔中實施，而不是在充滿氣體的塔中。另外，可在鼓泡塔中冷卻熔化物至高于三聚氰胺熔點5-20℃的溫度。
出乎意料地，現已發現一種方法，其可通過將NH3分開導入汽提塔來得到較高純度的三聚氰胺。
發明內容
本發明因此提供一種在高壓過程中通過熱解脲來制備純三聚氰胺的方法，其特征在于將所形成的三聚氰胺熔化物加入汽提設備中，在該汽提設備中，三聚氰胺熔化物在逆流下，-在第一階段與熱的新鮮氣態NH3接觸，并另外與在來自第二階段的NH3接觸，熔化物的溫度保持同樣的溫度或變得更高，-在第二階段與冷的氣態NH3接觸，使得其冷卻至高于取決于壓力的三聚氰胺熔點1-30℃的溫度，以及，如果需要，-在第三階段放置10分鐘-10小時，-隨后以任何希望方式加工該三聚氰胺熔化物。
為了實施本發明的方法，在溫度為325-450℃，優選350-425℃，并且壓力為50-450巴，優選50-250巴下，脲反應形成液態三聚氰胺和廢氣。為了避免形成副產物，或為了改進反應器中的混和，取決于三聚氰胺反應器的構造，將每摩爾脲高達10摩爾NH3、優選高達2摩爾NH3的過量NH3氣引入反應器中。
在本發明的過程之后，不需要將反應器中形成的反應混合物加入分離器中，并在那里使液相、即三聚氰胺熔化物完全由氣相、即廢氣中分離。
在反應器頂部排出的廢氣包括氣態NH3、CO2和少量的氣態三聚氰胺，如果需要，將該廢氣與來自三聚氰胺設備中其它高壓部分的廢氣一起加入脲滌氣器中，所述來自三聚氰胺設備中其它高壓部分的廢氣同樣包括氣態NH3、CO2和少量的氣態三聚氰胺。在該脲滌氣器中存在脲熔化物，其洗滌熱廢氣中存在的氣態三聚氰胺，同時變得更熱，而廢氣放出三聚氰胺并冷卻。該預熱的、含三聚氰胺的脲熔化物然后加入三聚氰胺反應器中并轉化為三聚氰胺。
離開反應器的三聚氰胺熔化物另外含有變化量的溶解的NH3和CO2，也含有相對高分子量和低分子量的副產物及未反應脲。CO2、副產物及未反應脲應盡可能完全地由三聚氰胺熔化物中除去。
根據本發明，這可通過在汽提設備中分開汽提來實現，在該汽提設備中，三聚氰胺熔化物在逆流下，在第一階段與熱的新鮮氣態NH3接觸，并另外與在來自第二階段的熱NH3接觸，熔化物的溫度保持同樣的溫度或增加，并且以此方式純化的三聚氰胺熔化物在第二階段與冷的氣態NH3接觸，使得熔化物冷卻至僅高于取決于壓力的三聚氰胺熔點1-30℃的溫度。取決于設備的構造，此溫度為高于取決于壓力的三聚氰胺熔點1-30℃，優選1-20℃，特別優選1-10℃。
三聚氰胺熔化物所處條件為NH3壓力為50-450巴，優選反應器壓力。然而，也可在顯著低于反應器壓力的壓力下成功地實施汽提。在優選實施方案中，進入汽提設備的三聚氰胺熔化物的溫度約與反應器溫度相同。然而，也可增加或降低溫度。
為了在第一階段實施汽提，所加入新鮮氨的溫度約與第一階段中存在的熔化物的溫度相同。然而，也可加入具有略高溫度的NH3，使得第一階段中的熔化物溫度整體增加。
在加入新鮮熱NH3的同時，將通過第二階段后所得的已加熱NH3也加入到第一階段中，使得在最優汽提所需的高溫下汽提設備中所用NH3的總量，能夠用于第一極端中氣體過程中的汽提過程。
新鮮熱NH3的入口存在于汽提設備中的任何區域，其中已在第二階段中冷卻的三聚氰胺熔化物已大約達到進入第一階段的三聚氰胺熔化物溫度。
汽提設備的用量、溫度和特定結構決定了所述區域的位置，在所述區域中實質上沒有對三聚氰胺熔化物進行更多冷卻，并且在所述區域中開始第一階段，并引入新鮮熱NH3。
新鮮熱NH3氣體可在一個或多個點引入。
在汽提設備的底部以一定量和一定溫度將冷的NH3引入第二階段，將三聚氰胺熔化物冷卻到恰好高于其熔點的溫度。然而，應確保在操作中發生任何波動時該溫度不降至低于熔點，以便三聚氰胺結晶。
冷的NH3的溫度范圍為150-300℃，優選150-200℃，所需冷的NH3的量取決于三聚氰胺熔化物的加入溫度、產量、汽提設備的尺寸和構造，并因此可在寬廣范圍內變化。
在通過第二階段期間，冷的NH3吸收了冷卻三聚氰胺熔化物期間除去的熱量，并在該過程中自身加熱。在此第二階段，特別地除去相對高分子量的副產物。
在本發明的另一實施方案中，在第二階段之下的空間用于第三階段，在該第三階段中，溫度已經高于三聚氰胺熔點的三聚氰胺熔化物在主要NH3壓力下放置。以此方法可實現額外的老化作用。
在第二和第三階段出口得到的純三聚氰胺熔化物可以任何希望方式加工，或例如通過熔化物減壓、通過在流化床中凝固、通過用水、用液態或氣態氨淬火、或者通過由氣相升華和凝華來凝固。
本發明方法適合于所有類型的氣—液塔。可使用很多種類的填充，例如多孔板、篩板、浮閥塔板或有序填充如Sulzer填充。
圖1所示為汽提設備，其中A是該汽提設備的第一階段，B是該汽提設備的第二階段，1是進入第一階段的三聚氰胺熔化物，2是離開第二階段的三聚氰胺熔化物，3是熱的氣態NH3，4是冷的NH3，5是排出的NH3。
具體實施例方式
下面的實施例1表明，在相同量用于汽提的NH3時，在不同溫度下根據本發明分開添加NH3，比在比較例1中于反應器底部恒定溫度下未分開的NH3添加得到更高純度的NH3。比較例2表明如果塔具有介于三聚氰胺熔化物入口和出口之間的溫度分布，則不可能引入制備純三聚氰胺所需的“冷的”NH3的量，因為在汽提設備出口的三聚氰胺溫度之后不能再保持在所需溫度。仍得到低品質的三聚氰胺。
實施例1分開的NH3添加將溫度為370℃的每小時4kg的三聚氰胺在頂部引入長度為1米、直徑為8cm的塔中，用Sulzer填充來填充，并處于180巴的NH3壓力下。三聚氰胺中含氧組分(CO2、三聚氰酸二酰胺、三聚氰酸一酰胺、脲基三聚氰胺和異氰酸)的含量為2.9重量％。在塔的底部將溫度為160℃的0.43kg的NH3，以及將溫度為370℃的2.9kg/h的NH3在370℃三聚氰胺熔化物的溫度范圍的起始處引入。
在溫度為340℃的塔的底部，所得三聚氰胺的純度為99.6重量％，含氧組分的含量為0.21重量％。
比較例1未分開的NH3添加如實施例1所述，在塔的頂部引入4kg含氧組分含量為2.9重量％且溫度為370℃的三聚氰胺。然而引入塔的底部的NH3的總量為3.33kg/h，溫度為370℃。
在塔的底部，所得三聚氰胺熔化物的純度為99.0重量％，其含氧組分的含量為0.22重量％。
比較例2未分開的NH3添加如實施例1所述，在塔的頂部引入4kg含氧組分含量為2.9重量％且溫度為370℃的三聚氰胺。塔的底部引入溫度為330℃的NH3，直到塔的底部的溫度為340℃。
在塔的底部，所得三聚氰胺熔化物的含氧組分的含量為0.45重量％，三聚氰胺的純度為99.2重量％。
權利要求
1.一種在高壓過程中通過熱解脲來制備純三聚氰胺的方法，其特征在于將所形成的三聚氰胺熔化物加入汽提設備中，在該汽提設備中，三聚氰胺熔化物在逆流下，—在第一階段與熱的新鮮氣態NH3接觸，并另外與在來自第二階段的NH3接觸，熔化物的溫度保持相同或變得更高，—在第二階段與冷的氣態NH3接觸，使得其冷卻至高于取決于壓力的三聚氰胺熔點1-30℃的溫度，以及，如果需要，—在第三階段放置10分鐘-10小時，—隨后以任何希望方式加工該三聚氰胺熔化物。
2.權利要求1的方法，其特征在于，所述三聚氰胺熔化物在第二階段與冷的氣態NH3接觸，使得其溫度高于取決于壓力的三聚氰胺熔點1-20℃。
3.權利要求1的方法，其特征在于，所述三聚氰胺熔化物在第二階段與冷的氣態NH3接觸，使得其溫度高于取決于壓力的三聚氰胺熔點1-10℃。
4.權利要求1的方法，其特征在于，所述三聚氰胺熔化物直接來自反應器。
5.權利要求1的方法，其特征在于，所述三聚氰胺熔化物在第一階段中的溫度與反應器的溫度相同。
6.權利要求1的方法，其特征在于，在多個點將熱的新鮮氣態NH3加入第一階段。
7.權利要求1的方法，其特征在于，加入第二階段的冷的氣態NH3的溫度為150-300℃，優選150-200℃。
全文摘要
本發明涉及在高壓過程中通過熱解脲來制備純三聚氰胺的方法。根據該方法，在第一階段三聚氰胺熔化物與熱NH
文檔編號C07D251/62GK1604895SQ02824954
公開日2005年4月6日 申請日期2002年12月10日 優先權日2001年12月12日
發明者格哈德·曹法爾 申請人:Ami阿格羅林茨三聚氰胺國際有限公司