PL190496B1

PL190496B1 - Multikrystaliczny melaminowy proszek

Info

Publication number: PL190496B1
Application number: PL98337466A
Authority: PL
Inventors: Tjay Tjien Tjioe
Original assignee: Dsm Nv
Priority date: 1997-06-02
Filing date: 1998-05-15
Publication date: 2005-12-30
Also published as: KR100569572B1; ATE358125T1; PL337466A1; EP1604985A2; CA2291627A1; ES2283056T3; EP0986546B1; CN1202091C; AU731077B2; ID24238A; NO995885L; DE69837432T2; EP1604985A3; EP0986546A1; KR20010012724A; DE69837432D1; JP2002502415A; NO324479B1; AU7555598A; NO995885D0

Abstract

1 . Multikrystaliczny melaminowy proszek o nastepujacych wlasciwosciach: d90: 50 - 150 µm; d5 0 < 50 µm gestosc nasypowa (sypka) 430 - 570 kg/m3 kolor wedlug APHA mniej niz 17 melamina: 98,5% wagowych melam: 1% wagowych. PL PL PL PL PL PL PL

Description

Wynalazek dotyczy multikrystalicznego melaminowego proszku.

Wynaleziono różne procesy wytwarzania melaminy na skalę przemysłową. W niektórych procesach konieczna jest krystalizacja melaminy z roztworu wodnego lub kondensacja melaminy z jej fazy gazowej. Według innego sposobu syntetyzuje się melaminę pod wysokimciśnieniem (7 - 25 MPa), wytwarza się stopioną melaminę i rozpyla się stopioną melaminę do atmosfery amoniaku, w której zestala się ją i chłodzi, dzięki czemu wytwarza się krystaliczny proszek o dostatecznej czystości bez dodatkowych etapów oczyszczających.

Krystaliczna melamina otrzymana za pomocą krystalizacji z roztworu wodnego jest bardzo czysta, ale kryształy melaminy są stosunkowo duże, tak więc stopień rozpuszczalności i reaktywność w rozpuszczalniku takim, jak na przykład, woda lub mieszanina woda/formaldehyd nie są optymalne. Dlatego, w ten sposób otrzymana, melaminę zwykle rozdrabnia się, aby otrzymać odpowiednie rozmiary cząstki. Mniejsze cząstki, jednakże, w tym cząstki otrzymane za pomocą mielenia, mają większą reaktywność, ale mniejszą gęstość nasypową i gorszą charakterystykę płynięcia. Dlatego też nie otrzymuje się optymalnego produktu, jeśli chodzi o kombinacje reaktywności, gęstości usypowej i charakterystykę płynięcia. Krystaliczna melamina otrzymana za pomocą kondensacji z fazy gazowej jest bardzo drobna i dlatego również ma stosunkowo słabą charakterystykę płynięcia.

Krystaliczna melamina otrzymana przez rozpylanie stopionej melaminy do atmosfery amoniaku jest multikrystaliczna i ma odpowiednie charakterystyki reaktywności oraz płynięcia. Jednakże w praktyce okazało się, że melamina proszkowa zawiera wysokie stężenie zanieczyszczeń (zwłaszcza melamu). Ponadto, do wielu zastosowań ma ona nieodpowiedni kolor, zwłaszcza dotyczy to żywic melamino-formaldehydowych stosowanych w laminatach

190 496 i/lub powłokach. Zaproponowano sposób rozpylania melaminy pod stosunkowo wysokim ciśnieniem, aby zredUkować stężenie melamu co zostało opisane w EP-A-747366.

W europejskim opisie zgłoszeniowym EP-A-747366 opisany jest wysokociśnieniowy proces wytwarzania melaminy z mocznika, w którym mocznik poddawany jest pirolizie w reaktorze, który pracuje przy ciśnieniu od 10,34 do 24,13 MPa i w temperaturze od 354 do 454°C, z wytworzeniem produktu reaktora. Ten produkt reaktora, zawierający ciekłą melaminę, CO2 i NH3 przenosi się pod ciśnieniem jako mieszany strumień do separatora.

W separatorze tym, w którym utrzymuje się zasadniczo to samo ciśnienie i tę samą temperaturę co w reaktorze, produkt reaktora rozdziela się na strumień gazowy i strumień ciekły. Strumień gazowy zawiera głównie gazy odlotowe CO2 i NH3 oraz pary melaminy. Strumień ciekły zawiera głównie stopioną melaminę. Strumień gazowy przenosi się do skrubera, a strumień ciekły przenosi się do jednostki chłodzącej produkt. W skruberze, pracującym w temperaturze i pod ciśnieniem prawie takim samym jak warunki reaktora, strumień gazowy przemywa się stopionym mocznikiem. Ciepło uzyskane w skruberze zarówno podgrzewa wstępnie stopiony mocznik, jak i chłodzi strumień gazowy do temperatury od 177 do 232°C. Stopiony mocznik przemywa również strumień gazowy usuwając pary melaminy z gazów odlotowych. Wstępnie ogrzany stopiony mocznik, razem z melaminą wymytą z gazów odlotowych CO2 i NH3 wprowadza się następnie do reaktora.

W jednostce chłodzącej produkt stopioną melaminę schładza się i zestala się za pomocą ciekłego czynnika chłodzącego z wytworzeniem stałego produktu melaminowego o wysokiej czystości bez potrzeby dalszego oczyszczania. Korzystnie, ciekłym czynnikiem chłodzącym jest czynnik, który stanowi gaz w temperaturze stopionej melaminy i ciśnieniu w jednostce chłodzącej produkt. Europejski opis EP-A-747366 wskazuje jako korzystny czynnik chłodzący ciekły amoniak pod ciśnieniem w jednostce chłodzącej produkt wynoszącym powyżej 41,4 bara. Pomimo, że zgodnie z opisem EP-A-747366 czystość stałego produktu melaminowego otrzymanego w ujawnionym procesie wynosiła więcej niż 99% wagowych, to jednakże taki stopień czystości trudno jest utrzymać na skalę produkcyjną. Okazało się także, że produkty wytworzone w ten sposób mogą mieć lekko zażółcony kolor. Stanowi to wadę dla żywic melaminowoformaldehydowych stosowanych w laminatach i/lub powłokach.

Przykładami innych publikacji dotyczących obniżenia stężenia melamu są WO-A-96/20182, WO-A-96/20183 i WO-A-96/23778.

Jednakże publikacje te nie są skierowane na inne charakterystyki melaminy.

Celem wynalazku jest otrzymanie ulepszonego krystalicznego proszku melaminy, który można otrzymać w postaci suchego proszku o wysokiej czystości bezpośrednio ze stopionej melaminy pochodzącej z wysokociśnieniowego reaktora. Bardziej dokładnie przedmiotem wynalazku jest otrzymanie krystalicznego proszku melaminy o wysokim stopniu rozpuszczalności w wodzie, akceptowalnej charakterystyce płynięcia, wysokiej czystości i o dobrym kolorze.

Wynalazek dotyczy multikrystalicznego proszku melaminy o następujących właściwościach:

dę(): 50 - 150 pm; d₅0 < 50 pm gęstość nasypowa (sypka): 430 - 570 kg/m³kolor według APHA mniej niż 17 czystość >98,5% wagowych melaminy mniej niż 1 % melamu.

Ten produkt ma większe cząstki niż proszek melaminy otrzymany z gazowej melaminy, na skutek czego proszek melaminy według wynalazku ma lepszą charakterystykę płynięcia i wyższą gęstość nasypową. Produkt według wynalazku ma większą reaktywność niż melamina wykrystalizowana z wody (dając identyczny rozkład rozmiaru cząstek) i ma inną kombinację rozkładu rozmiaru cząstek, charakterystyk płynięcia i gęstości upakowania.

Rozkład rozmiaru cząstek mierzono techniką dyfrakcji laserowej zastosowanej do suchego proszku w powietrzu (Sympatec); gęstość nasypową (luźno usypaną) mierzono zgodnie z ASTM 1895.

Korzystnie, d90 wynosi od 70 do 120 pm, d50 < 40 pm, a gęstość nasypowa wynosi 450 - 550 kg/m³, korzystniej 470 -530 kg/m³.

190 496

Typową metodą określania koloru melaminy jest tak zwana kolorymetria APHA. Polega ona na wytwarzaniu żywicy formaldehydowo-melaminowej przy stosunku F/M wynoszącym 3,0, zastosowaniu roztworu formaldehydowego o 35% wagowych formaldehydu, 7,5 - 11,2% wagowych metanolu i 0,028% wagowych kwasu (zwłaszcza kwasu mrówkowego). Teoretyczna zawartość substancji stałych w tak wytworzonym roztworze wynosi 56% wagowych. Następnie 25 gramową próbkę melaminy rozpuszcza się powoli w 51 gramach powyższego roztworu formaldehydowego, przy czym mieszaninę ogrzewa się do 85°C. Po około 3 minutach melamina rozpuszcza się. Do roztworu tego dodaje się 2 ml 2,0 mola/l roztworu węglanu sodu, a następnie roztwór miesza się w ciągu 1-2 minut i raptownie schładza się do 40°C. Następnie analizuje się kolor za pomocą spektrofotometru Hitachi U100 stosując 4 cm szklane płytki. Przeprowadza się pomiary wygaszania przy długości fali 380 nm i 640 nm stosując wodę jako odnośnik.

Kolor APHA oblicza się według następującego wzoru:

APHA = f * (E 380 -E 640) z

E 380 = wygaszanie przy 380 nm E 640 = wygaszanie przy 640 nm f = czynnik kalibracyjny.

Czynnik kalibracyjny [f] określa się za pomocą pomiarów wygaszania przy 380 nm za pomocą standardowych roztworów chlorku kobaltu i sześciochloroplatynianu potasu. Standardowe roztwory 500 APHA zawierają 1,245 grama sześciochloroplatynianu potasu (IV), 1,000 gram chlorku kobaltu (II) i 100 ml 12 M roztworu kwasu chlorowodorowego w 1 litrze standardowego roztworu. Z tych standardowych roztworów wytwarza się roztwór kalibracyjny 10 i 20 APHA.

Czynnik kalibracyjny f oblicza się według następującego wzoru: f = APHA (roztwór standardowy) / E 380.

Uzyskany kolor melaminy, gdy stosuje się melaminę wytworzoną zgodnie z wynalazkiem jest niższy niż 17 APHA, korzystnie niższy niż 15 APHA, a najkorzystniej niższy niż 12 APHA. Zażółcenie produktu można mierzyć zgodnie z metodą Hunterlab - C.I.E. Zgodnie z tą metodą 60 g proszku melaminy wprowadza się do kuwet spektrofotometru Hunterlab ColorQUEST®. Pomiar przeprowadza się zgodnie z metodą Hunterlab C.I.E., określa się wartości L', a' i b'. W metodzie Hunterlab C.I.E., wartość b'jest miarą zmiany niebiesko-żółtej, wartość b'jest dodatnia, gdy produkt jest żółty i ujemna, gdy produkt jest niebieski. Większa wartość dodatnia oznacza produkt bardziej żółty.

Kolor proszku melaminy ma wartość b' mniejszą niż 1, korzystnie mniejszą niż około 0,8, ponieważ żywice wytworzone z melaminy są całkowicie wodno-białe.

Stężenie melamu w tym proszku melaminy wynosi korzystnie mniej niż 0,5% wagowych, a jeszcze korzystnie mniej niż 0,3% wagowych. Czystość melaminy korzystnie wynosi więcej niż 99% wagowych, jeszcze korzystniej pomiędzy 99,5 i 99,8% wagowych, czystość ta zbliża się do czystości melaminy wykrystalizowanej z wody.

Proszek melaminowy według wynalazku zawiera cząstki multikrystaliczne. Oznacza to, że większe cząstki (> 20 pm) są złożone z dużej ilość kryształów. Na mikrografie elektronowym skaningowym cząstki te zdecydowanie różnią się od melaminy wykrystalizowanej z wody. Cząstki według wynalazku mają strukturę podobną do kalafiora. W przeciwieństwie melamina wykrystalizowana z wody zawiera zasadniczą ilość kryształów o rozmiarach większych niż 50 pm. Na fotografiach SEM obrazy krystalograficzne kryształu (relatywnie duże płaskie powierzchnie) są znacznie bardziej dostrzegalny w melaminie wykrystalizowanej z wody. Różnice w strukturze kryształów wynikające z różnych metod można również zaobserwować na figurach 1 i 2. Figura 1 przedstawia fotografie SEM (figura 1A: 50x; i figura IB: 1500x) cząstek wytworzonych według wynalazku i ujawnia tak zwaną strukturę kalafiora. Natomiast figura 2 przedstawia fotografie SEM melaminy wykrystalizowanej z wody (figura 2A: 50x i figura 2B: 500x). Fotografie obu produktów wykonane za pomocą Philips Sem 515 przy napięciu przyspieszającym wynoszącym 15 kV.

190 496

Zgłaszający znalazł również, że melaminę o stałej wysokiej czystości można wytwarzać bezpośrednio ze stopionej melaminy z wysokociśnieniowego reaktora melaminy. Stopioną melaminę, która ma temperaturę pomiędzy temperaturą topnienia melaminy a 450°C, rozpyla się za pomocą środków rozpylających do zbiornika chłodzenia. W zbiorniku chłodzenia stopioną melaminę chłodzi się za pomocą odparowującego czynnika chłodzącego w środowisku amoniaku przy ciśnieniu amoniaku wynoszącym 4,5 - 25 MPa, stopiona melamina przekształca się w proszek melaminy o temperaturze pomiędzy 200°C i temperaturze zestalania się melaminy. Następnie proszek melaminowy schładza się do temperatury poniżej 50°C, proszek porusza się mechanicznie przez co najmniej część zakresu chłodzenia i schładza się bezpośrednio lub pośrednio, ciśnienie amoniaku zwalnia się przy temperaturze poniżej 270°C.

Proszek melaminowy ma słabe charakterystyki płynięcia i fluidyzacji i niski współczynnik wyrównywania temperaturowego (słaba przewodność cieplna). Dlatego standardowe sposoby chłodzenia, takie jak złoże fluidalne lub złoże ruchomego wypełnienia, nie mogą być wprost zastosowane na skalę produkcyjną. Jednakże zgłaszający znalazł, że na kolor proszku melaminowego ma niekorzystny wpływ zwłaszcza zbyt długie przebywanie melaminy w wysokiej temperaturze. Dlatego krytyczne znaczenie ma skuteczna kontrola czasu przebywania w wysokiej temperaturze. Wreszcie ważna jest możliwość skutecznego schładzania proszku melaminowego.

Nieoczekiwanie okazało się, że możliwe jest schładzanie proszku melaminowego, niezależnie od jego słabych charakterystyk płynięcia i przewodnictwa cieplnego, gdy zastosuje się mechaniczne wzruszanie połączone z bezpośrednim i pośrednim schładzaniem. Określenie schładzania pośrednie oznacza takie schładzanie, w którym mechanicznie wzruszany proszek melaminowy kontaktuje się ze schłodzoną powierzchnią. Określenie schładzanie bezpośrednie oznacza takie schładzanie, w którym mechanicznie wzruszany proszek melaminowy kontaktuje się z czynnikiem chłodzącym takim jak amoniak lub strumień powietrza. Oczywiście możliwa jest również kombinacja mechanizmu schładzania bezpośredniego i pośredniego.

Proszek melaminowy wytworzony za pomocą rozpylania stopionej melaminy do zbiornika zestalania, utrzymuje się pod ciśnieniem amoniaku wynoszącym 4,5 - 25 MPa w temperaturze powyżej 200°C przez czas kontaktu. Okres tego czasu kontaktu korzystnie wynosi od 1 minuty do 5 godzin, jeszcze korzystniej od 5 minut do 2 godzin. Podczas tego czasu kontaktowania się temperatura produktu melaminowego może pozostawać zasadniczo stała lub produkt melaminowy może być schłodzony do temperatury powyżej 200°C, korzystnie powyżej 240°C, najkorzystniej powyżej 270°C. Produkt melaminowy można schładzać w zbiorniku zestalania lub w oddzielnym zbiorniku chłodzenia.

Korzystnie, czas przebywania w temperaturze powyżej 200°C jest taki, że zakłócenie koloru jest mniejsze niż zakłócenie koloru odpowiadające b' wynoszącym około 1. W niższych temperaturach dopuszcza się dłuższy czas przebywania zanim zazółcenie wykroczy poza opis. Zaletą popwyższego sposobu jest to, że wytwarza się proszek melaminowy o czystości, która stale jest wyższa niż 98,5%, a korzystnie wyższa niż 99%. Melamina o wysokiej czystości wytwarzana tym sposobem nadaje się do każdego zastosowania melaminy, włączając w to żywice melamino-formaldehydowe stosowane w laminatach i/lub powłokach.

Do wytwarzania melaminy jako surowiec stosuje się korzystnie mocznik, mocznik dostarcza się do reaktora w postaci stopionej i poddaje reakcji w podwyższonej temperaturze i podwyższonym ciśnieniu. Mocznik reaguje z wytworzeniem melaminy i produktów ubocznych CO2 i NH3, zgodnie z następującym równaniem reakcji:

CO(NH2)2 -> C3N6H6 + 6 NH3 + 3 C02

Wytwarzanie melaminy z mocznika można prowadzić przy wysokim ciśnieniu, korzystnie pomiędzy 5 i 25 MPa, bez obecności katalizatora, w temperaturze reakcji pomiędzy 325 a 450°C, korzystnie pomiędzy 350 a 425°C. Produkty uboczne, C02 i NH3 zawraca się zwykle do towarzyszących fabryk mocznika. Powyższy cel wynalazku osiąga się stosując aparaty odpowiednie do wytwarzania melaminy z mocznika. Odpowiednimi aparatami mogą być skruber, reaktor mający zarówno zintegrowany separator gaz/ciecz jak i oddzielny separator gaz/ciecz, ewentualnie postreaktor, pierwszy zbiornik chłodzący i, ewentualnie, dodatkowe zbiorniki

190 496 chłodzące. Gdy stosuje się oddzielny separator gaz/ciecz, ciśnienie i temperatura w separatorze są zasadniczo identyczne jak temperatura i ciśnienie w reaktorze.

W wykonaniu wynalazku melaminę wytwarza się z mocznika w aparacie zawierającym skruber, reaktor melaminowy mający albo zintegrowany separator gaz/ciecz lub oddzielny separator gaz/ciecz, pierwszy zbiornik chłodzący i drugi zbiornik chłodzący. W tym wykonaniu stopiony mocznik wprowadza się do skrubera pracującego pod ciśnieniem od 5 do 25 MPa, korzystnie od 8 do 20MPa, i w temperaturze powyżej temperatury topnienia mocznika. Skruber może być zaopatrzony w płaszcz chłodzący lub wewnętrzne elementy chłodzące do dodatkowego ustalania temperatury.

Po przejściu przez skruber, stopiony mocznik kontaktuje się z gazami odlotowymi pochodzącymi z reaktora melaminy lub oddzielnego separatora gaz/ciecz. Gazy reakcyjne stanowią głównie CO2 i NH3 i mogą zawierać również pary melaminy. Stopiony mocznik wymywa pary melaminy z gazów odlotowych CO2 i NH3, i zawraca tę melaminę do reaktora. W procesie wymywania gazy odlotowe schładzają się od temperatury reaktora, to jest od 350 do 425°C, do temperatury od 170 do 240°C, mocznik ogrzewa się do temperatury od 170 do 240°C. Gazy odlotowe, CO2 i NH3, usuwa się u góry skrubera i, na przykład, mogą być one zawracane do towarzyszącej fabryki mocznika, gdzie mogą stanowić surowiec do wytwarzania mocznika.

Wstępnie ogrzany stopiony mocznik odprowadza się ze skrubera razem z melaminą wymytą z gazów odlotowych i przekazuje do wysokociśnieniowego reaktora pracującego pod ciśnieniem pomiędzy 5 i 25 MPa, korzystnie pomiędzy 8 i 20 MPa. Do tego przekazania można zastosować pompy wysokociśnieniowe lub, gdy skruber jest umieszczony powyżej reaktora, wykorzystuje się grawitację, lub można zastosować połączenie pomp i grawitacji.

W reaktorze stopiony mocznik ogrzewa się do temperatury pomiędzy 325 a 450°C, korzystnie pomiędzy 350 a 425°C, pod ciśnieniem pomiędzy 5 i 25 MPa, korzystnie 8 i 20 MPa, konwertując mocznik w melaminę, CO2 i NH3. Do stopionego mocznika może być dodana pewna ilość amoniaku do reaktora, w postaci, na przykład, ciekłej lub gorącej pary. Dodatkowy amoniak, chociaż tylko ewentualny, może przyczynić się, na przykład, do zapobiegania tworzenia się produktów kondensacji melaminy, takich jak melam, melem i melon, lub do ułatwienia mieszania w reaktorze. Ilość dodawanego do reaktora dodatkowo amoniaku może wynosić do 10 moli amoniaku na mol mocznika, korzystnie do 5 moli amoniaku na mol mocznika, a najkorzystniej do 2 moli amoniaku na mol mocznika. CO2 i NH3, wytwarzane w reakcji, oraz dodatkowo dostarczony amoniak, zbierają się w sekcji oddzielania, na przykład, na górze reaktora, lub w oddzielnym separatorze gaz/ciecz usytuowanym we współprądzie z reaktorem, i oddziela się je od ciekłej melaminy. Gdy stosuje się oddzielny, współprądowy separator gaz/ciecz można korzystnie wprowadzić dodatkowo amoniak do separatora. W tym przypadku ilość amoniaku wynosi 0,01-10 moli amoniaku na mol melaminy, korzystnie 0,1-5 moli amoniaku na mol melaminy. Dodanie dodatkowego amoniaku do separatora ułatwia szybką separację dwutlenku węgla od produktu reakcji, dzięki czemu zapobiega się tworzeniu produktów ubocznych zawierających tlen. Tak jak to opisano wyżej, mieszanina gazowa usunięta z separatora gaz/ciecz może być wprowadzona do skrubera w celu usunięcia par melaminy i wstępnego ogrzania stopionego mocznika.

Stopioną melaminę, o temperaturze pomiędzy temperaturą topnienia melaminy i 450°C, odprowadza się z reaktora lub ze współprądowego separatora gaz/ciecz i rozpyla się do zbiornika chłodzącego, aby wytworzyć stały produkt melaminowy. Jednakże, przed rozpyleniem, stopioną melaminę można schłodzić od temperatury reaktora do temperatury bliższej temperaturze topnienia melaminy, ale ciągle od niej wyższej.

Stopioną melaminę odprowadza się z reaktora w temperaturze korzystnie powyżej 390°C, jeszcze korzystniej powyżej 400°C, i schładza się co najmniej o 5°C, korzystnie o co najmniej 15°C, zanim rozpyli się ją do zbiornika chłodzącego. Najkorzystniej stopioną melaminę schładza się do temperatury wyższej o 5-20°C od temperatury zestalania się melaminy. Stopioną melaminę można schłodzić w separatorze gaz/ciecz lub w oddzielnym aparacie współprądowym z separatorem gaz/ciecz. Chłodzenie można przeprowadzić za pomocą wstrzyknięcia czynnika chłodzącego, na przykład gazowego amoniaku o temperaturze poniżej temperatury stopionej melaminy lub poprzez przejście stopionej melaminy przez wymiennik

190 496 ciepła. Ponadto, amoniak można wprowadzić do stopionej melaminy w taki sposób, że mieszaninę gaz/ciecz rozpyla się za pomocą środków do rozpylania. W tym przypadku amoniak wprowadza się pod ciśnieniem wyższym niż ciśnienie stopionej melaminy i korzystnie pod ciśnieniem pomiędzy 10 i 45 MPa, jeszcze korzystnie pomiędzy 15 i 30 MPa.

Czas przebywania stopionej melaminy pomiędzy reaktorem i środkami rozpylającymi wynosi korzystnie więcej niż 10 minut, bardziej korzystnie więcej niż 30 minut. Czas przebywania wynosi zwykle mniej niż 7 godzin, a korzystnie mniej niż 5 godzin.

Stopioną melaminę, ewentualnie razem z gazowym amoniakiem, przesyła się do środków rozpylających, gdzie rozpyla się ją do pierwszego zbiornika chłodzącego w celu zestalenia stopionej melaminy i wytworzenia suchego proszku melaminowego. Środkami rozpylającymi są urządzenia, które przekształcają strumień ciekłej melaminy w kropelki, przez co stopiona melamina wypływa z dużą szybkością do pierwszego zbiornika chłodzącego. Środkami rozpylającymi mogą być dysze lub zawory. Szybkość wypływu stopionej melaminy ze środka rozpylającego wynosi zwykle więcej niż 20 m/s, a korzystnie więcej niż 50 m/s.

Zbiornik chłodzący zawiera amoniak i pracuje przy ciśnieniu wynoszącym 4,5 - 25 Mpa, a korzystnie 6-11 Mpa.W ten sposób wytworzony proszek melaminowy ma temperaturę pomiędzy 200°C i temperaturą zestalania się melaminy, korzystnie pomiędzy 240°C i temperaturą zestalania, najkorzystniej pomiędzy 270°C i temperaturą zestalania. Kropelki melaminy ze środków rozpylających chłodzi się za pomocą odparowującego czynnika chłodzącego, na przykład, ciekłego amoniaku, z wytworzeniem proszku melaminowego. Stopiona melamina może zawierać pewną ilość ciekłego amoniaku rozpylonego w pierwszym zbiorniku chłodzącym.

Po rozpyleniu proszek melaminowy schładza się do temperatury poniżej 50°C, proszek porusza się mechanicznie przez co najmniej część zakresu chłodzenia i schładza się bezpośrednio lub pośrednio i nie zwalnia się ciśnienia amoniaku aż do czasu, gdy proszek melaminowy osiągnie temperaturę poniżej 270°C.

Proszek melaminowy wytworzony poprzez rozpylenia stopionej melaminy do zbiornika chłodzącego utrzymuje się pod zwiększonym ciśnieniem amoniaku wynoszącym 4,5 - 25 MPa, korzystnie 6-11 MPa, w temperaturze powyżej 200°C przez czas kontaktowania. Okres tego czasu kontaktowania korzystnie wynosi od 1 minuty do 5 godzin, jeszcze korzystniej pomiędzy 5 minutami a 2 godzinami. Podczas tego czasu kontaktowania temperatura produktu melaminowego może pozostawać zasadniczo stała lub może być zmniejszona do temperatury powyżej 200°C. Zakres chłodzenia, podczas którego proszek melaminowy jest mechanicznie wzruszany i chłodzony pośrednio lub bezpośrednio korzystnie wynosi co najmniej 35°C, zwłaszcza co najmniej 60°C, ponieważ pozwala na otrzymanie produktu o różnym kolorze.

Jeśli melaminę rozpyla się i schładza do temperatury powyżej 270°C, korzystnie stosuje się środki, dla mechanicznego poruszania proszku melaminowego i schładzania go, przy ciśnieniu amoniaku wynoszącym 4 do 25 MPa. Jednakże, gdy stopioną melaminę rozpyla się i w tym samym czasie schładza się do temperatury poniżej 270°C, korzystnie poniżej 250°C, a najkorzystniej poniżej 200°C, środki te należy stosować pod niższym ciśnieniem (0,05 - 0,2 MPa), co jest korzystniejsze z uwagi na koszty inwestycyjne.

Przedstawiany sposób można zastosować zarówno do procesu ciągłego jak i okresowego. W przypadku procesu okresowego, można zastosować dwa lub więcej zbiorniki chłodzące, przy czym stopioną melaminę rozpyla się kolejno do różnych zbiorników chłodzących. Gdy pierwszy zbiornik chłodzący zawiera już żądaną ilość proszku melaminowego, zamyka się środki rozpylające do pierwszego zbiornika chłodzącego i otwiera się środki rozpylające do drugiego zbiornika chłodzącego. Gdy wypełnią się kolejne zbiorniki chłodzące, proszek melaminowy w pierwszym zbiorniku można dalej obrabiać. W procesie ciągłym ciekłą melaminę zwykle rozpyla się do pierwszego zbiornika chłodzącego z zakumulowanym proszkiem melaminowym przeniesionym do drugiego zbiornika chłodzącego, gdzie ma miejsce etap chłodzenia. Można także stosować mieszane procesy, ciągłe i okresowe.

Proszek melaminowy musi być schłodzony od temperatury pomiędzy temperaturą topnienia melaminy i około 200°C do temperatury poniżej 50°C.

W czasie etapu rozpylania stopioną melaminę korzystnie chłodzi się do temperatury pomiędzy 10 i 160°C poniżej temperatury zestalania. Następnie proszek melaminowy wytwo8

190 496 rzony w ten sposób korzystnie chłodzi się o co najmniej 35°C, jeszcze korzystniej o co najmniej 60°C, przy czym proszek wzrusza się mechanicznie i schładza się go bezpośrednio lub pośrednio.

Chłodzenie przeprowadza się za pomocą urządzeń zaopatrzonych w środki do wzruszania mechanicznego proszku melaminowego i do chłodzenia go bezpośrednio lub pośrednio. Przykładami środków do mechanicznego wzruszania proszku melaminowego są bębny ślimakowe i obrotowe, talerze obrotowe, dyski obrortowe, segmentowe talerze obrotowe, rury obrotowe itp. Proszek melaminowy można schładzać pośrednio za pomocą kontaktowana ochłodzonej powierzchni trwale połączonych i/lub poruszających się części urządzenia chłodzącego. Trwale połączone lub poruszające się powierzchnie urządzenia można, z kolei, chłodzić za pomocą ochłodzonych cieczy takich jak woda lub olej. Skuteczny współczynnik przenikania ciepła odpowiedniego urządzenia chłodzącego do pośredniego chłodzenia proszku melaminowego wynosi pomiędzy 10 i 300 W/m²K, w przeliczeniu na powierzchnię chłodzenia urządzenia.

Korzystnie należy stosować urządzenia chłodzące, które zawierają środki o powierzchni chłodzenia wynoszącej 50 -5000 m². Proszek można chłodzić bezpośrednio za pomocą gazowych lub odparowujących czynników chłodzących wstrzykiwanych do zbiornika, korzystnie gazowego lub ciekłego amoniaku. Oczywiście możliwe jest stosowanie kombinacji chłodzenia pośredniego i bezpośredniego.

Urządzenia chłodzące są wysoce odpowiednie zarówno do chłodzenia proszku melaminowego pod wysokim ciśnieniem (4 -25 MPa) jak i niskim ciśnieniem (0,05 - 0,2 MPa) do temperatury około 50 - 70°C. Korzystnie gazowy amoniak usuwa się całkowicie (do zawartości poniżej 1000 ppm, korzystnie poniżej 300 ppm, a najkorzystniej poniżej 100 ppm) za pomocą przedmuchania powietrza przez proszek melaminowy. Wynalazek będzie wyjaśniony bardziej szczegółowo w następującym przykładzie.

Przykład

Stopioną melaminę o temperaturze 402°C wprowadzono za pomocą urządzenia rozpylającego do wysokociśnieniowego zbiornika i ochłodzono za pomocą ciekłego amoniaku, który również rozpylono do zbiornika. Temperatura w zbiorniku wynosiła 296°C. Wysokociśnieniowym zbiornikiem był obracający się bęben ze ścianami, które mogły być schładzane oraz zaopatrzony we wlot gazu. Ciśnienie amoniaku w zbiorniku zmieniało się pomiędzy 8,6 i 12 MPa. Po 1 minucie produkt ochłodzono do temperatury otoczenia.

Gdy proszek melaminowy miał temperaturę około 180°C, uwolniono cały NH3 i przepuszczono powietrze przez zbiornik.

Końcowy produkt miał następujące właściwości: dętj: 106 pm; d50 = 38 (im gęstość nasypowa (sypka): 490 kg/m3 kolor według APHA: 10 99,2% wagowych melaminy 0,4% melamu < 0,2% wagowych melemu stężenia amoniaku 150 ppm

P r z y k ł a dp o r ó w n a w c z y

Stopioną melaminę o temperaturze 400°C wprowadzoną do rury pod ciśnieniem amoniaku wynoszącym 13,6 MPa ochłodzono gwałtownie do temperatury otoczenia poprzez kontaktowanie zamkniętej rury z mieszaniną wody i lodu. Produkt końcowy zawierał 1,4% wagowych melamu i 0,4% wagowych melemu.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Multikrystaliczny melaminowy proszek o następujących właściwościach:

dęo: 50 - 150 (im; d50 < 50 pm gęstość nasypowa (sypka) 430 - 570 kg/m³kolor według APHA mniej niż 17 melamina: > 98,5% wagowych melam: <1% wagowych.
2. Multikrystaliczny melaminowy proszek według zastrz. 1, znamienny tym, że d90 wynosi od 70 do 120 pm, a d50 jest mniejsze niż 40 pm.
3. Multikrystaliczny melaminowy proszek według zastrz. 1-2, znamienny tym, że jej kolor jest mniejszy niż 15 APHA.
4. Multikrystaliczny melaminowy proszek według zastrz. 1-3, znamienny tym, że stężenie melamu jest mniejsze niż 0,5% wagowych.
5. Multikrystaliczny melaminowy proszek według zastrz. 1-4, znamienny tym, że czystość melaminy jest większa niż 99% wagowych.
6. Multikrystaliczny melaminowy proszek według zastrz. 5, znamienny tym, że czystość melaminy wynosi pomiędzy 99,5 i 99,8% wagowych.
7. Multikrystaliczny melaminowy proszek według zastrz. 1-6, znamienny tym, że gęstość nasypowa (sypka) wynosi od 450 do 550 kg/m³.
8. Multikrystaliczny melaminowy proszek według zastrz. 1-7, znamienny tym, że zażółcenie proszku melaminowego (b') jest mniejsze niż 1.
9. Multikrystaliczny melaminowy proszek według zastrz. 8, znamienny tym, że zażółcenie (b') jest mniejsze niż 0,8.