BE628659A - - Google Patents

Description

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    Procède   et appareil pour la fabrication continue de mélamine à partir d'urée. 



   On sait depuis longtemps qu'il est possible de pré- parer de la   mélamine   à partir de l'urée ou d'un dérivé fusi- ble de   l'urée   aux températures comprises entre 250  et 600 C, et sous des pressions comprises entre 20 et 1000 atmosphères. 



  L'addition de gaz ammoniac favorise le déroulement de la réaction de transformation de l'urée en   mélamine..   



   Quelques installations expérimentales pour prépa- rer la mélamine à partir de l'urée suivant divers procédés fonctionnent déjà ; on essaye, dans toutes ces installations, de remédier aux difficultés qui se produisent du fait de la corrosion, de l'échauffement de l'agent provoquant la réac- tion, du type de réacteur, de l'évacuation du produit de la réaction, etc. 



   On sait que l'urée et les produits intermédiaires qui se forment lors de sa transformation en mélamine ont une action   très   corrosive et, qu'à la température et aux pres-   sions   auxquelles se produit la réaction, un petit nombre 

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   seulement     d'alliacés   et de métaux d'usage courant   présentent   
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 une réolatanoo "..u,'1'isuute. Pour éviter la corrosion, on a propos' la denaica- tion préalable de   l'urne   soit   solide,   soit fondue par divers procédée, ainsi que l'utilisation d'alliages spéciaux de chrome, de molybdène ut de   tungstène   avec le nickel comme élément de base, ou de titunu métallique,   d'argent,   etc. 



   La chaleur   nécessaire   pour cette réaction forte- 
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 ment tndothorinique oust fournie par un réchauffage extérieur du réacteur à l'aide de U '-d\3. combustion ou de :..815 fondus; ceci oblige à renoncer aux rcv8towe;nts anticorrosifa inté- rieurs à base de Matériaux non   métalliques,   à cause de la faible conductibilité calorifique do ces   dorniura.   Le seul matériau non métallique qu'on pouvait utiliser   comme   revête- ment pour des réacteurs était le graphite, car ce dernier est bon conducteur de la chaleur. 



   Lorsque lea réacteurs sont chauffés de l'extérieur, on les construit avec du faibles diamètres pour éviter la 
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 surchauffe de leurs prois, car ces surchauffes diminuent le rendement et accélèrent la côrroaion. yuand on veut évier ces   inconvénients   par l'emploi   d'agitateurs,   on rencontre d'au-   trot     difficulté,;.   Avec   les   réacteurs de.grande capacité, dont 
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 on a suggéré la réalisation sous lu forme d'échaul;eurs de chaleur tubulaires in chauffage externe, on rencontre é ale- m. nt de truandes difficultés de construction et de fonction- nement.

   Pour réduire la charge   theruique,   on a proposé de 
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 chauffer l'urée a 3UUOC environ, avec un apport de chaleur très réduit, ou de réchauffer le gaz an,.oniuc à 5U-6U C, procédé par lequel on ne fournit cependant qu'une partie de la quantité de chaleur nécessaire   à   la réaction et, aux prix 
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 d'un excès important de tazaamoniac, ce qui conduit à des difficultés lora de la récupération de ce dernier. 



  On a cufil;éié, pour -smiorr lu rudement et pour réduire lu durJe de la réaction, lorsque le réacteur est 

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 chauffé de l'extérieur, d'ajouter   à     l'urée   un liquide orga- 
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 nique'à point d'ébullition élevé inerte et utaole dans les conditions réuctionnellus, comma - par exe.nple - de la d4cahydronaphtalène, de la tétrahydronaphtalno, ou un mélange de 73 d'éther diphénylique et de 27 de diphénylo, dans un rapport pondéral de 1:1 avec l'urée. Cette addition réduit lus surchauffes locales au voisinage des parois du réacteur, 
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 accroît l'homog6ntÍité du mélange réaetionnel et améliore la transmission de la chaleur des parois du réacteur vers l'in-   térieur   de ce dernier. 



   Enfin, on a pu accélérer la réaction par addition 
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 de -.eis d'acides phosphorique et de guanidine, ou d'oxydes ou de sels de métaux communs. Cela étant, la présente inven- tion a pour objet un procédé et un appareil destlnés z, pré- parer sous pression et à haute température de la m';lamine à partir d'urée, avec addition éventuelle d'ammoniac at de catalyseurs et qui sans avoir la plupart des inconvénients des procédés connus présentent en outre des avantages nou- 
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 vg,3 Avec le procédé selon la présente invention, on renonce complètement à réchauffer le réacteur paf-l'eatérieur. 



  Pour fournir la chaleur nécessaire à la réaction, ou utilise une addition de liquides organiques, inertes et stables dans les conditions de la réaction, lesquels sont réchauffés, au besoin, sous pression jusqu'à la température la plus élevée qu'ils peuvent supporter. 



   Pari les liquidée en question, on peut citer des carbures d'hydrogène cornue, par exemple, le   décahydronaphta-   
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 lène, les xylènos, etc., ou de préférence des substances connues comme véhicules de chaleur de la série des homolo- gues du diphényle, comme le   diphényl-méthane,   etc., ou leurs mélanges avec d'autres substances connues pour   le   même   em-   
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 ploi comme, par exemple, la "Diphyl" (73 d'éther.diphény- lique et 27 % de diphényle), etc., qui restent tous liquides 

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 dans les conditions de température et de pression   considérera   comme favorables à la réaction.

   
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 fans le car, d'un  addition du gaz aru.,ociuc,,.on ré- chauffa celui-ci jusqu'à lu température maximum quu peut supporter l'autre liquide organique isolément ou   Mélangé   à cette addition. 



   L'expérience a montré qu'il y avait avantage à ne chauffer l'urée qu'à une   température   dépassant le moinu pos- 
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 . aible non point de fusion, c' (st-l.-clil'o entra l3,? et 140*C avant con introduction danu la jotupe et au maximum z 2UO C en amont du réacteur, ce qui permet do réduire sensiblement la corrosion. Dans ces conditions, le rapport urdu/liquide 
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 organiqu.. est compris entre 1:4 ut 1:P.. 



   Les produits de la   réaction   sont, quand celle-ci cet terminée, traités dans les conditions connues pour que 
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 la mélamine se précipite sous fonao de cristaux. On obtient de cette manière un U1Ôlane de gaz, des cristaux de mtslaini- ne et un liquide organique, tous produits qu'on sépare de la manière connue, par uxumple ,.ar centrituglitior. ou décan- tation. Le liquide organique   ainsi   séparé est recyclé car ses pertes sont négligeables . 



   L'appareil selon l'invention est un récipient cy-   lindrique   à haute pression, dans lequel on introduit de l'u- rée fondue, un liquide organique et, lu cas échéant, du gaz 
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 ammoniac. Le mélange réactionnel taitire-unu à la température et nous la prucuion de régime eat évacue du réacteur - après le temps   nécessaire   à la transformation de   l'urée   en   mélami-   ne - par l'extrémité opposée du réacteur   acus la   forme de 
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 produite mlEAné8 ou séparés. 



  Le vase à réaction peut. 6tro en deux parties, z .avoir t un corps résistant extérieur en acier ordinaire avec un ou deux couvercles amovibles, ut avec un revetement à l'intérieur en ttatire résistant à la corrosion, par exem- ple un métal ou ur. alliage ou, do préférence avoc une garni- 

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 ture intérieure en métal ou alliage résistant à la corrosion et qu'on peut enlever. 



     Le    matières résistant à la corrosion utilisables dans les conditions de l'invention,   à   savoir à une tempéra- ture ne dépassant pas 380 C, sont des aciers fortement alliés et résistant à la corrosion, qu'il s'agisse d'acier inoxyda- ble du type 18/8 au chrome-nickel   seulement   ou avec d'autres corps alliés. 



   Afin de protéger le corps résistant extérieur con- tre la pénétration du mélange réactionnel dans le cas où l'on utilise des réacteurs à garniture   démontable,   on met entre cette garniture et le corps résistant une coucha du liquide organique utilisé et l'on a prévu, pour réaliser   l'équili-   brage des pressions, un obturateur hydraulique entre la cham- bre à réaction et l'intérieur de la garniture. Grâce à cet obturateur hydraulique, un très faible courant du liquide organique utilisé se déplace d'un mouvement discontinu ou contint vers l'intérieur du réacteur. 



   On peut, pour amortir les coups de   bélier   hydrau- liques lors du remplissage de l'appareil, prévoir à la par- tie supérieure de celui-ci un espace pour constituer un ma- telas amortisseur rempli de gaz de la réaction, ces gaz s'ac- cumulant dans l'espace dudit matelas grâce. par exemple, à ce qu'on évacue les produits de la réaction par une conduite se prolongeant vers l'intérieur. 



   L'appareil selon l'invention est équipé en appa- reils de mesure et de réglage nécessaires. 



   L'appareil décrit peut être réalisé et utilisé quelle que soit la capacité de production envisagée, sa sec- tion horizontale n'étant limitée que par ses possibilités de   résistance     mécanique.   



   Cette réalisation est possible grâce au transport do la chaleur par le liquide organique, par le dosage de ce dernier, en   supprimant   les surchauffes au voisinage des pa- 

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 rota du réacteur et par une répartition uniforme de la tem- pérature dans la section transversale. 
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  Pour r6L.J.1aer wiu protection contre la corrosion, le revêtement plaque sur lù corps rsiatrnC, ou la garniture amovible pouL aire recouyurte d'une couche de matière céra- mique ayant une réaistanco satisfaisante aux chocs thermi- quwa# ladite [litière pouvant Ctru fixée à l'aide d'un cias- tic approprié. La couche d'acier résistant à la corrosion ne joue plue alors quo le râla d'un ruvtteuent de sécurité en cas de discontinuité du   revêtement     céramique.   



   L'utiliuation de l'appareil tit du procédé selon 
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 l'invention permut d'obtenir une DIÓ1..lIIIIna exempte d'urée et d'une couleur   blanc- jaunâtre,   quand on utilise des cataly-   aeura   dérivés du   phosphore,   ou d'une couleur jaune, légère- 
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 ment rougettre, quand on ne se sert pas de catalyaeura.

   Le rendement est sensiblement IUJdllor6 et peut atteindre 95 si on le calcule sur la base de la réaction suivante : 
On donnera ci-dessous en regard de la figure uni- que, quatre exemples de réalisation du réacteur selon l'in-   yuntion   t 
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 L'': :PL1'.. 1 Le réacteur représenté sur la alli.fix6o ust constitué par ur, corps résistant 1 avec un couvic1e fabri- qué on acier ordinaire, alors que la garniture amovible 3 
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 est en acier du type V4,A.c.. et coaporte un obturateur hydrau- lique 4. L'obturateur hydraulique est rempli d'un liquide organique par l'intermédiaire de la tubulure 5.

   On introduit 
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 l'urée et le liquide organique dans l'a!'l,aroil pur les tubu-   lures   6 et 7 cependant que les produits de la réaction sont évacués par la conduite   prolongée   8, laquelle sert   ausai     à   la formation du   matelas   amortisseur. 
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  KXtJ'FLh 2 rin alill4( ,.\.....nt continuellement lu réacteur avec de l'urée fondue et r6cha J.cfo à 1400C ot du diphénylu chauffé 

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 à 390 C. dans la proportion de 1   à   6 par rapport à   l'urée)   on obtient de la   mélanine   sous une pression de 150 atm. en- viron. On évacue continuellement les produits de la réaction par la tubulure 8, en même temps que le   diphnylo   qui est   sépara   par centrifugation après refroidissement. La mélanine brute est lavée avec un solvant organique (benzène,   tétra-   chlorure de carbone, etc.), et/purifiée par cristallisation après dissolution dans l'eau.

   La mélamino brute a une cou- leur jaune, légèrement rougeâtre et renferme 92% de   mélandne   pure ; le rendement est d'environ 91% d'après l'équation ci- dessus, 
EXEMPLE 3 
Un procède do la manière décrite dans l'exemple précédent; cependant, on introduit dans la   réacteur   0,5 mole de gaz ammoniac par mole d'urée, qui est réchauffée préala-   blemont   à 350 C et introduite en même temps que le   diphény-   le. La mélamine brute obtenue renferme 95 % de mélamine, et le   rendement   global est d'environ 93 %. 



   EXEMPLE 4 
On procéda de la manière décrite dans l'exemple 1; cependant, l'urée introduite contient 0,1 + 0,2 %   d'anhydri-   de phosphorique sous   forme   de phosphate   d'ammonium.   Le pro- duit brut obtenu a une teinte blanc-jaunâtre, et le rendement est le môme que dans l'exemple 1. 



   On dispose, grâce à la présente lavention, d'un procédé simple qui peut être mis en oeuvre avec un appareil- lage simplifié; celui-ci est construit pour la plus grande partie avec des matières premières courantes et ne comprend que quelques pièces en aciers connus résistant à la corro- sion; le nouveau procédé permet d'obtenir des produits tech- niquement purs, de couleur claire, avec des rendements élevés.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS EMI8.1 --------¯.---------------- 1.- Procédé pour la fabrication continue de la mé- lamine à partir d'urée. à haute température ut sous preusion EMI8.2 élevée, le cas échéant avec audition Je catalyseurs connus et de gaz ammoniac et comportant le refroidissement du mé- EMI8.3 lange réactionnel et la u6paration sous forme cristalline par des procédés connus do la vidlainine formé, caractérisé en ce qu'on fournit la chaleur nécessaire à la réaction à l'aide d'un liquide organique inerte et stable ci;

   ,.ne les con- EMI8.4 ditions r6actionnelles@ liquide introduit à l'état préchauf- fé dans la zone rductionuullo, 2.- Procède selon la revendication 1, caractérise en ce qu'on peut utiliser, comme liquide organique sorvant EMI8.5 à apporter la chaleur nécessaire zur l'uccoU1pl1suollient de la réaction, due hydrocarbures tels que la ddcahydronaphtalène, les xylènes, etc. ou de préférence, des véhicules de chaleur de la série du diphunyle, du dil)h6nylinét-iane@ etc., ou des mélangea de cea carbures avec d 'nuiras subotances connues utilisables dans ce Lut, ,comme, par exucuplo, la diphyl (73 ; d'éther phênyl1que et z? ;; de diphényle).

   3.- Procède selon les revendications 1 et 2, carac- EMI8.6 téried en ce que, dans le cas où l'on ajoute du cas ammoniac, ce dernier eat porté à la infime température que la substance organique et introduit séparâmunt ou en hl3ma temps que le li- quide organique, 4.- Procédé selon loti revendications 1 à 3, carac- térisé en ce quu l'urée fondue, introduite dans la zone ou se produit la réaction, cet portée à une température ne dé- passant pas 200 C.

   3.- Procédé selon '¯un revendications 1 à 4. carac- EMI8.7 t4rind en ce quo le liquide organique utilisé est recyclé.

   6.- Appareil pour la mise en oeuvre du procédé se- ,, Ion lea revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est EMI8.8 i . Jk'.15: :' .T.'a¯ .. A - <Desc/Clms Page number 9> constitué par un récipient vertical cylindrique, pour haute$ pressions, alimenté par des conduites appropriais avec l'u- i rée fondue, liquide organique et lo cas échéant gaz ammoniac, récipient dans lequel le mélange réactionnel est maintenu à la température et noue la pression convenable, tandis qu'à près le tempo nécessaire à la réaction les produits obtenus sont évacues à l'autre extrémité du réacteur sous forme d'un mélange ou de produits séparés.

   7.- Appareil selon les revendications 1 à 6, carac- térisé en ce qu'il est réalisé en deux parties, notamment un corps résistant avec un ou deux couvercles amovibles en acier ordinaire, plaqué à l'intérieur d'un métal ou aliage résistant à la corrosion ou de préférence d'un revêtement intérieur amovible en métal ou alliacé résistant à la corro. sion.

   8.- Appareil selon lus revendication* 1 à 7, carne- térisé en ce que l'on employa comme létaux résistants à la corrosion des aciers fortement alliés, comme des aciers du type 18/8 chrome-nickel, ou avec d'autres corps alliés.

   9.- Appareil selon les revendications 1 à 8, carac- tériosé en ce qu'on vue de protéger le corps résistant contre toute pénétration du mélange réactionnel, on maintient une couche'de liquide organique entre lo revêtement amovible et le corps résistant, le liquide étant introduit par une tubu- lure servant à équilibrer les pressions entre cet espace et l'intérieur du revêtement à l'aide d'un système de fermeture hydraulique, {*race à laquelle un faible courant continu ou discontinu du liquide organique utilisé se propage vers l'in- térieur du réacteur.

   10.- Appareil selon les revendications 1 à 9, ca- ractérisé en ce que, pour amortir les coups de bélier lors du remplissage de l'appareil, on forme, à la partie supérieu- re de celui-ci, un matelas amortisseur rempli de gaz do la réaction, coa gaz s'accumulant pour forcer le matelas en ar- rivant par une conduite se prolongeant vers l'intérieur. <Desc/Clms Page number 10> EMI10.1

   11.- Apparuil aulon lus rovondicationa 1 cl 10, ca- ractérieé un cu qu'on obtiuut uno protection additionalle contre la corroalo': on rovatant la couche du placard ou le ruv3teuiont o.moviul0, d'une mut.H:l'O c6rnmiquo résistant aux ehoca therwiyuaa ut fix68 z l'uidu d'un mastic approprié.

   1... Anpuruil aolon lu l'ClVtill(iCiv7il8 1 à 11, ca- ractéritié an co qu'il oat rdalied, conformèrent à la ctaacrip- tiun, lue uxatuplaa ut le dunnin ullllu};.6.