制备三聚氰胺的方法技术

本发明专利技术涉及一种制备三聚氰胺的方法，其中在一个反应器或串联连接的多个反应器中在３７０－４３０℃的温度下在固体催化剂存在下转化脲，冷却和过滤在脲转化中形成的气体，通过凝华除去三聚氰胺并将三聚氰胺除去后得到的一部分气体（“循环气”）再循环到反应器中，该方法包括在４－１０巴的绝对压力下进行上述所有步骤。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种在催化剂存在下通过脲的热转化而制备三聚氰胺(2，4，6_三氨 基-1，3，5-三嗪)的改进方法。三聚氰胺可以通过与含羰基的化合物反应而用于制备三聚氰胺树脂。该树脂尤其 用作塑料并用于油漆和涂料。通过脲分解制备三聚氰胺是化学工业在多种实施方案中使用的已知反应。可以 ^h Ullmann' s Encyclopedia of Industrial Chemistry, 1990 年第 5 版，第 A 16 卷，第 171-185页中找到综述。原则上描述了高压方法与低压方法的区别。在下文中压力数据以巴(绝对压力)表不。 通常在大于约80巴的绝对压力和大于370°C的温度下实施高压方法，以非催化的 方式在熔体中合成三聚氰胺。通常在约1-10巴的绝对压力和370_430°C的温度下在多相催化中实施低压方法。据目前所知，在催化的低压方法中，反应在两个步骤中进行。在第一个吸热步骤 中，脲分解成氨和异氰酸，异氰酸在第二个放热步骤中三聚而形成三聚氰胺，并释放出二氧 化碳。总反应(第一个步骤加上第二个步骤)是吸热的。低压方法基本上有三种实施方案，将在下文中进行简要介绍。进一步的细节可以 })K Ullmann' s Encyclopedia of Industrial Chemistry, 1990 年第 5 版，第 A 16 卷，第 171-185页中获得。在Linz-Chemie方法中，反应在两个步骤中进行。在第一个步骤中，在350°C和3. 5 巴(绝对压力)下，脲熔体在砂流化床中分解成氨和异氰酸。接下来在固定床反应器中，异 氰酸在450°C和大气压下被催化转化成三聚氰胺。催化剂通常是氧化铝催化剂。用水冷却 (“骤冷”)含有气态三聚氰胺的反应气，并因此从反应器气体中取出三聚氰胺。在固/液 分离步骤中，以相对复杂的方式进一步后处理三聚氰胺含水悬浮液。DSM-Stamicarbon方法是一种在约7巴(绝对压力)下进行的一步法。所用的催 化剂是在流化床中使用的硅酸铝或含沸石的催化剂。所用的流化气体是从后处理步骤回收 的纯氨。用水冷却含有气态三聚氰胺的反应气，并因此从反应器气体中取出三聚氰胺。在 固/液分离步骤中，以相对复杂的方式进一步后处理三聚氰胺含水悬浮液。在以前的BASF方法中，最终在低压(约2巴(绝对压力))下也使用流化床，使用 氧化铝或氧化铝-二氧化硅催化剂，且氨和二氧化碳用作流化气体(也称作工艺气体)。相 比于Linz-Chemie和DSM-Stamicarbon方法，在结晶装置(也称作“结晶器”)中通过冷却 到约200°C使热的气态三聚氰胺凝华，并得到细的晶体粉末，然后将其转移到在气流中的旋 风分离器中，并在那里从气体中分离出来。然后，将除了氨和二氧化碳之外还可以包含其它 杂质的气体供入所谓的脲涤气器中，然后在脲涤气器中在约135°C下除去杂质并冷却气体。 然后将一部分气体作为用于流化床的气体(“流化气体”)供入反应器中，并因此重新进入 循环系统。另一部分气体供入用于冷却的结晶器中，最后一部分气体作为废气离开循环系 统。尽管在工业规模上使用现有的方法，但是仍然有改进的空间。用于三聚氰胺合成的高压方法具有约30000吨/年的较低单线生产能力。单线生产能力是指每年可以从反应和后处理单元获得的三聚氰胺的最大量。BASF低压方法例如也具有约40000吨/年的相对低的单线生产能力。在稍高压力下的DSM方法确实具有约80000吨/年的较高单线生产能力。但是，该方法的缺点是通过用水骤冷(湿后处理)除去三聚氰胺较复杂，特别是在装置和能量方 面。在根据现有技术方法的三聚氰胺合成中，并不是所有的工艺都已经被弄懂了。还 有很大的探索空间，例如如果想要解释副产物和三聚氰胺的转化产物形成的位置、本质以 及反应条件的话。根据反应条件，三聚氰胺的转化产物例如可以是蜜勒胺、氰尿酰胺和蜜白 胺，其描述于 Ullmann'sEncyclopedia of Industrial Chemistry, 1990 年第 5 版,第 A 16 卷，第171-185页中，且认为它们是通过三聚氰胺分子的反应形成的。其它副产物或转化产物是三聚氰酸二酰胺、三聚氰酸一酰胺或三聚氰酸(由-OH 正式取代三聚氰胺的一个、两个或三个-NH2),其也描述于Ullmarm，s Encyclopedia of Industrial Chemistry，1990年第5版，第A 16卷，第171-185页中。不清楚这些产物是否 是由更小的分子在三聚氰胺合成方法中使用的条件下形成和/或通过已形成的三聚氰胺 的(部分)水解形成。因此，从所需的主产物三聚氰胺中除去少量的副产物和三聚氰胺的转化产物，或 根本不允许形成显著量的副产物和转化产物，并均具有工业规模三聚氰胺合成的高的年生 产能力是一个巨大挑战。在合成过程中和/或在后处理过程中，当三聚氰胺合成方法中的一个或多个基本 参数(例如压力和温度)改变时，三聚氰胺的产率和其它特性(例如形态、纯度)存在改变 的危险。本专利技术的目的是提供一种由脲制备三聚氰胺而不破坏三聚氰胺产物的性能如形 态和纯度的经济上更有吸引力的方法。该目的通过权利要求书中所述的方法实现。在下文中将详细描述本专利技术的方法。本专利技术方法的主要特征与在Ullmarm’ s Encyclopedia of Industrial Chemistry，1990 年第 5 版，第 A 16 卷，第 171-185 页中描述 的BASF方法类似。合成三聚氰胺的工艺气体在由脲合成三聚氰胺的过程中形成，其由氨和CO2以约 1 1的质量比组成。在作为流化气体供入流化床反应器之前，通常将该气体压缩约0.5-2 巴，然后将其加热到370-430°C。该气流从脲涤气器中出来，在本专利技术的一个优选实施方案 中，该气流在三聚氰胺分离后直接从气体循环系统中出来，如下详述。可以在一个反应器或串联连接的多个反应器中进行脲转化成三聚氰胺的反应。优 选在一个反应器或串联连接的两个反应器中进行反应。当在串联连接的两个反应器中进行 反应时，在第一个和第二个反应器中催化剂可以流化床的形式存在，但是在第二个反应器 中催化剂优选以固定床的形式存在。在串联连接的两个反应器的情况下，还提到了主反应 器和次级反应器。优选在一个反应器中制备三聚氰胺。特别优选在一个反应器中在流化床中制备三聚氰胺。将由氨和二氧化碳以约1 1的质量比组成的热流化气体供入填充了催化剂的反 应器中，并使该固体流化。在流化床反应器中使用的催化剂是基于无机路易斯酸，优选路易斯酸性金属氧化 物如氧化铝或硅铝氧化物的用于催化合成三聚氰胺的常规催化剂。将脲熔体与作为雾化气体的氨一起喷雾到反应器中。反应器温度是370-430°C，优 选390-420°C ；反应器压力是4-10巴(绝对压力)，优选5_8巴(绝对压力)。反应气通过安装的旋风分离器离开反应器，该旋风分离器将夹带的催化剂细颗粒 级分除去，并使其返回到流化床中。在反应器的出口，工艺气体由三聚氰胺、副产物、未转化 的异氰酸、氨和二氧化碳组成。脲转化成三聚氰胺的转化率是70-97重量％，基于脲计；脲转化成三聚氰胺的转 化率优选是80-97重量％，基于脲计；脲转化成三聚氰胺的转化率特别是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备三聚氰胺的方法，其中在一个反应器或串联连接的多个反应器中在３７０－４３０℃的温度下在固体催化剂存在下转化脲，冷却和过滤在脲转化中形成的气体，通过凝华除去三聚氰胺并将三聚氰胺除去后得到的一部分气体（“循环气”）再循环到反应器中，该方法包括在４－１０巴的绝对压力下进行上述所有步骤。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：A克恩，HU普勒布斯特勒，T约翰，W施泰纳，H马斯，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]