从尿素中生产高纯度三聚氰胺的方法技术

本发明专利技术涉及获得高纯度三聚氰胺的方法，该方法的特征在于其包括如下步骤：用含有氨的水溶液淬火三聚氰胺熔体，除去三聚氰胺合成中的废气和含有的诸如三聚氰酸二酰胺、三聚氰酸一酰胺和缩聚物的三聚氰胺杂质，在此条件下基本上将缩聚物转化为三聚氰胺，获得基本上不含缩聚物的三聚氰胺溶液；从所述三聚氰胺溶液中通过三聚氰胺结晶回收三聚氰胺，获得三聚氰胺晶体和三聚氰胺结晶母液；在此条件下处理所述结晶三聚氰胺母液，将至少部分三聚氰酸二酰胺含量转化为三聚氰酸一酰胺和三聚氰胺，获得至少三聚氰酸二酰胺含量减少的经处理的母液。本发明专利技术还涉及用于实施上述方法生产高纯度三聚氰胺的高压非催化设备和适用于该设备的装置。

【技术实现步骤摘要】

一般而言，本专利技术涉及一种从尿素中生产高纯度三聚氰胺(melamine)的高压非催化方法。特别是，本专利技术涉及一种通过适当的物理化学处理从如脲基-三聚氰胺 (ureido-melamine)、氧代三嗪(oxotriazines)、蜜白胺(melam)、蜜勒胺(melem)等不纯物中纯化三聚氰胺的方法。本专利技术还涉及生产高纯度三聚氰胺的高压非催化设备。
技术介绍
三聚氰胺合成的现代方法可分为两类低压催化法和高压非催化法。所有方法都具有三个阶段的特征a)通过尿素裂解合成三聚氰胺；b)三聚氰胺纯化和回收；c)废气处理。现有技术中已有概述Ullmann’ s Encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol. A16, p. 171-181(1990)。在高压非催化方法中，来自废气洗涤器的尿素熔体被直接输送到高压反应器，在70bar-200bar的压力范围和360_420°C的温度范围下反应。尿素按照下列反应式热解为三聚氰胺6尿素一三聚氰胺+6NH3+3C02该反应的产物为粗三聚氰胺，为液相，称为三聚氰胺熔体，含有多种类型的杂质，杂质通常是三聚氰胺分子本身的前体或衍生物，或者未反应的尿素。根据不同的生产方法，粗三聚氰胺中杂质的浓度按重量计在6-12%之间。它们至少包括氧氨基三嗪(oxy-amino-triazines)(如三聚氰酸二酰胺(ammeline)和三聚氰酸一酰胺(ammelide))、三聚氰胺缩聚物(如蜜白胺、蜜勒胺、三聚二氰亚胺(melon))、脲基-三聚氰胺、尿素、溶解的氨和二氧化碳。然而三聚氰胺使用者要求一般不低于99. 8%的非常高纯度的商业产品。因此粗三聚氰胺必须通过分离所述杂质来纯化，直到达到所需的纯度水平。在该
中已针对这个问题进行了大量的工作，目的是找出一种通过简单的方法获得高纯度三聚氰胺的适当的解决办法，其具有合理的投资以及运营成本。在这方面，根据在高压非催化三聚氰胺生产过程中主要使用的技术，通过分解经高压反应器获得的三聚氰胺熔体，随后从水溶液中结晶三聚氰胺，纯化/回收纯的三聚氰胺。美国专利US 3161638 (联合化学公司)公开了上述类型的基本纯化方法。该文献公开了一种生产高纯度三聚氰胺的方法，其中来自三聚氰胺合成反应器(液体和气体状态)的所有流出物都减压并在水溶液(以下称为回收的母液)的存在下冷却至约160°C，使得所有的三聚氰胺、未反应的尿素和各种杂质，都流入至下游处理的溶液中。首先使淬火的流出物(溶液)进入低压汽提塔(stripper),通过直接接触蒸汽除去气相，其中包括大量的水饱和的氨气和二氧化碳，所述气相被回收到尿素合成设备，然后在无水氨气的存在下，将所述溶液在热压蒸馏器(digester)中加热至约170°C，所述无水氨气被加入到温热的溶液中，至其达到按重量计的12-15%的水平。在上述条件下停留在热压蒸馏器的期间，缩聚物几乎完全转化为三聚氰胺，较小的量转化为氧氨基三嗪(0ΑΤ)。过滤从热压蒸馏器纯化的氨溶液，然后输送到温度降至40_50°C的结晶器中，从而使大部分三聚氰胺结晶。结晶器中的氨气用于使OAT保留在溶液中，从而分离具有高纯度(+99. 9%，按重量计)特征的产物。然后在液体/固体分离器中从含有反应中生成的OAT的水蒸汽中和用于三聚氰胺水解的各种水循环的设备中分离结晶的三聚氰胺。 该水蒸汽(称为母液)，而非0ΑΤ，还含有残留的三聚氰胺(约为按重量计的O. 8-1%)和大量的氨气，不能被直接循环到淬火装置，因为如果如此，OAT含量将继续增加，一旦达到饱和浓度，它会沉淀在结晶中污染产物。因此，美国专利US 3161368提供了一种纯化母液的方法，在将母液回收至淬火前，首先在氨气回收部分中分离氨气，然后冷却所得不含氨的溶液，以便产生沉淀和分离0ΑΤ,然后从水循环中除去OAT。然而，尽管上述示例的方法目前在部分设备中已有工业化应用，但需要高能耗和昂贵的装备，尤其是从母液分离OAT。美国专利US 2004/0162429 (Eurotecnica)公开了对上述方法的改进。具体地，该专利申请公开了一种用于生产高纯度三聚氰胺的方法，其中从含有三聚氰胺、未反应的尿素、OAT和缩聚物的热解反应器中输出的液相，被输送到下游反应器(后反应器)，其在与热解反应器同等的温度和压力条件下运行，在下游反应器中液相与过热的无水氨气密切接触，所述氨气的加入量按液体三聚氰胺粗品的重量计，比例为1:10到1:1。过热的氨气流经粗三聚氰胺的液体物质，使OAT转化成三聚氰胺，从而其含量下降到低于6000ppm,而缩聚物的含量减少到低于以重量计的1%。然后在淬火装置中，在最小以重量计为10%的氨水溶液的存在下，在160_170°C下处理纯化的液体三聚氰胺，以去除缩聚物。将从淬火装置中输出的含有按重量计7-8%三聚氰胺的水溶液冷却，通过从母液中结晶分离得到高纯度的三聚氰胺。这样，有可能将大部分母液(约80%)直接回收到淬火装置，而不会污染产物晶体。然而，美国专利US2004/0162429阐明的这一方法仍然需要昂贵的后反应器，这严重影响到高压三聚氰胺设备的投资和营运成本。此外，三聚氰胺浓度相对较低的后果是要处理大量的母液。
技术实现思路
因此基于本专利技术的技术问题，本专利技术提供一种以简单而可靠的方式、以及低能耗和投资成本来获得高纯度三聚氰胺的方法，以克服现有技术的上述缺点。通过获得高纯度三聚氰胺的方法解决上述技术问题，该方法的特征在于其包括如下步骤用含有氨的水溶液淬火三聚氰胺熔体，除去三聚氰胺合成中的废气和含有的诸如三聚氰酸二酰胺、三聚氰酸一酰胺和缩聚物的三聚氰胺杂质，在此条件下基本上将缩聚物转化为三聚氰胺，获得基本上不含缩聚物的三聚氰胺溶液；从所述三聚氰胺溶液中通过三聚氰胺结晶回收三聚氰胺，获得三聚氰胺晶体和三聚氰胺结晶母液；在将至少部分三聚氰酸二酰胺转化为三聚氰酸一酰胺和三聚氰胺的条件下处理所述结晶三聚氰胺母液，获得至少三聚氰酸二酰胺含量减少的经处理的母液。在本专利技术的方法中，优选地，所述淬火步骤在150-190°C的温度范围进行，用含有浓度范围为20%-35%的氨的水溶液淬火10分钟-30分钟，得到三聚氰胺，其中三聚氰胺的浓度范围按重量计为8-16%。 更优选地，所述三聚氰胺熔体在160-180°C的温度和15_80bar的压力下淬火，其是根据所选温度下溶液的总蒸汽压和氨的浓度确定。更优选地，溶液中三聚氰胺浓度按重量计为9%_13%。根据本专利技术的一个具体实施方案，在淬火步骤中还向所述含有氨的水溶液加入气已经发现在本专利技术所选的三聚氰胺熔体淬火操作条件下，与三聚氰胺相关的杂质，即三聚氰胺合成过程中形成的缩聚物，通过与氨气反应，全部转化为三聚氰胺。同时，所选的操作条件能够避免形成额外的0ΑΤ。根据本专利技术，将在淬火步骤获得的三聚氰胺和氨水溶液(含有基本上以三聚氰酸二酰胺和三聚氰酸一酰胺的形式存在的0ΑΤ)经过结晶的步骤，冷却到30-60°C，优选地冷却到40-50°C，可以分离高纯度的三聚氰胺晶体。结晶压力略高于一个大气压，根据在所选温度下氨水溶液的蒸汽压确定。在所选条件下，三聚氰酸二酰胺C3N3 (NH2)2 (OH)和三聚氰酸一酰胺C3N3 (NH2) (OH本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于生产高纯度三聚氰胺的高压非催化设备，包括用于三聚氰胺合成的反应器（2），用于从反应器（2）排出的三聚氰胺熔体中获得三聚氰胺溶液的淬火部分（3），三聚氰胺结晶部分（4）和用于从三聚氰胺母液中分离晶体的液/固分离部分（5），所述反应器（2）和所述部分（3，4，5）彼此流体连通，其特征在于，进一步包括：处理部分（6）；装置（16），用于将从所述液/固分离部分（5）出来的三聚氰胺结晶母液流体输送到所述处理部分（6），和装置（10），用于将从所述处理部分（6）出来的经处理的母液流体输送到所述淬火部分（3）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：葛朗卡罗·塞欧里，
申请(专利权)人：卡萨尔尿素公司，
类型：发明
国别省市：