[发明专利]从尿素中生产高纯度三聚氰胺的方法

说明书

相关申请

本申请是申请号为200980107828.4、申请日为2010年9月6日、发明名称为“从尿素中生产高纯度三聚氰胺的方法”的中国专利申请的分案申请；本申请要求2008年3月4日提交的欧洲专利申请EP08004013.2的优先权。

技术领域

一般而言，本发明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，本发明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。

本发明还涉及生产高纯度三聚氰胺的高压非催化设备。

背景技术

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.A 16,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℃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→三聚氰胺+6NH₃+3CO₂

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。

在该技术领域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℃，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℃，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（OAT）。

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℃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OAT，还含有残留的三聚氰胺（约为按重量计的0.8-1%）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OAT，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。