DE944490C

DE944490C - Verfahren zur Herstellung von Melamin

Info

Publication number: DE944490C
Application number: DEM16962A
Authority: DE
Inventors: Henry A Walter
Original assignee: Monsanto Chemicals Ltd
Current assignee: Monsanto Chemicals Ltd
Priority date: 1952-01-12
Filing date: 1953-01-13
Publication date: 1956-06-14

Description

Verfahren zur Herstellung von Melamin Ein bekanntes Verfahren zur Herstellung von Melamin besteht darin, daß Harnstoff unter Druck in Gegenwart von wasserfreiem Ammoniak erhitzt wird. Dieses Verfahren besitzt verschiedene Vorteile gegenüber anderen Methoden zur Herstellung von Melamin, doch liegen die Ausbeuten im allgemeinen um 6o % der Theorie und weniger, und das Erzeugnis ist durch Nebenprodukte, wie Ammoniumca.rbamid, Biuret, Cyanursäure u. dgl., verunreinigt. DieAufarbeitung der Reaktionsprodukte auf reines Melamin' erfordert Zeit und ist kostspielig.
Demgegenüber wurde nun gefunden, daß man reines Melamin in guter Ausbeute dadurch erhalten kann, daß man Harnstoff auf i3o bis i5o°, vorzugsweise auf etwa 135 bis i40°, in einem kontinuierlichen Strom von wasserfreiem Ammoniak erhitzt, wobei das- als Nebenprodukt gebildete Wasser aus der Reaktionszone im wesentlichen, sobald es sich bildet, entfernt wird, und darauf das Erzeugnis auf etwa 22o bis 300° in einem kontinuierlichen Strom von wasserfreiem Ammoniak erhitzt, wobei das gebildete Melamin bei seiner Bildung aus der Reaktionszone entfernt wird,-mit der Maßgabe, daß 7o bis ioo Mol wasserfreies Ammoniak auf jedes Mol Harnstoff angewendet u- erden.
Im ersten Stadium des Prozesses muß die Temperatur sorgfältig zwischen 130 und 15o° eingestellt werden und sollte sich zur Erzielung bester Ergebnisse auf etwa ig5 bis 140c> beschränken. Bei dieser Temperatur zersetzt sich der Harnstoff unter Abgabe von Wasser, das sogleich bei seiner Bildung abgeführt werden muß. Dies wird vorteilhaft durch schnelles Überleiten eines Stromes von wasserfreiem Ammoniak über den Harnstoff bewirkt.
Im zweiten Stadium muß die Temperatur zwischen etwa 220 und 3ooc> betragen. Innerhalb dieses. Temperaturbereiches bildet sich Melamin, das im wesentlichen sofort aus der Reaktionszone entfernt werden muß. Da das Melamin bei Temperaturen oberhalb 22o° sublimiert, läßt es sich leicht und schnell durch das Blasen von wasserfreiem Ammoniak über die Reaktionszone entfernen. Man kann das Melamin durch Abkühlen des Ammoniakstromes oder durch Leiten des Stromes gegen eine kühle Oberfläche gewinnen, wobei es niedergeschlagen wird.
Obgleich die Verfahrenstemperaturen durch Erhitzen des Reaktionsgefäßes von außen geregelt werden können, stellt man sie am besten durch Vorerhitzen des .wasserfreien Ammoniaks auf die gewünschte Temperatur ein und läßt dann das heiße Ammoniak über den Harnstoff -mit solcher Geschwindigkeit streichen, daß kein wesentlicher Temperaturabfall stattfindet -Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich bei gewöhnlichem Druck ausführen. Indessen ist es auch möglich, entweder verminderten oder erhöhten-Druck anzuvorenden, gewünschtenfalls bei einem oder beiden Verfahrensschritten. Beispielsweise kann man das erste Temperaturstadium bei Drucken unterhalb des gewöhnlichen Drucks und das zweite Stadium bei Drucken bis zu 175 Atm. ausführen.
Das bei dem Verfahren verwendete-Ammoniak läßt sich trocknen und wieder im Kreislauf durch die Vorrichtung leiten. Unter manchen Bedingungen kann es erwünscht sein, das Ammoniak mit bis zu 20 Volumprozent eines wasserfreien inerten Gases, z. B. Stickstoff, zu verdünnen.
Das Verfahren läßt sich kontinuierlich ausführen, indem man Harnstoff auf einem endlosen Band durch eine erste Reaktionszone führt, durch welche das Ammoniak im Gegenstrom geleitet wird, und darauf das Reaktionsprodukt in eine zweite Reaktionszone einbringt, durch die das Ammoniak in gleichgerichtetem Strom, d. h. in derselben Richtung wie das Reaktionserzeugnis geleitet wird.
Die Strömungsgeschwindigkeit des in gleicher Richtung strömenden Ammoniaks muß wesentlich größer sein als die Geschwindigkeit der Bewegung des Reaktionsproduktes, um das Entfernen des Melamins aus der zweiten Reaktionszone im wesentlichen unmittelbar bei seiner Bildung zu ermöglichen.
Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet es, Melamin aus Harnstoff in etwa. iooo/oiger Ausbeute herzustellen, wobei Nebenprodukte, wie desaminierte Triazine, Biuret, Cyanursäüre u. dgl., nicht entstehen. Das Verfahren läßt sich ohne die kostspieligen Hochdruckreaktionsgefäße ausführen, die gewöhnlich zur Herstellung von Melamin benutzt werden, und läßt sich. kontinuierlich ge- stalten.
Wo in den nachfolgenden Beispielen Teile erwähnt werden,-sind es Gewichtsteile.
Beispiel i In einem druckbeständigen, röhrenförmigen Gefäß wird über ioo Teile Harnstoff wasserfreies Ammoniak, das auf 140c> vorerhitzt ist, durch das Gefäß hindurchgeleitet. Das erste Ammoniak, das das Gefäß verläßt, enthält Feuchtigkeit, augenscheinlich infolge der Zersetzung des Harnstoffes. Wenn das das Reaktionsgefäß verlassende Ammoniak kein Wasser mehr enthält, erhöht man die Temperatur des in das Reaktionsgefäß eintretenden Ammoniaks auf 28o°. Das heiße, wasserfreie Ammoniak wird so lange weiter durch das Gefäß geleitet, bis im wesentlichen aller Harnstoff in Melamin umgewandelt worden ist. Das Melamin sublimiert bei seiner Bildung und wird aus dem Reaktionsgefäß durch den heißen Ström des wasserfreien Ammoniaks mitgeführt. Man leitet den melaminhaltigen Strom gegen eine kalte Fläche, wobei sich das Melamin niederschlägt. Es sind zwischen 70 und ioo Mol Ammoniak erforderlich, um i Mol Harnstoff in Melamin überzuführen. Man kann das Ammoniak wiedergewinnen, trocknen und wieder-verwenden.
Beispiel 2 ioo Teile Harnstoff werden in einem druckbeständigen rohrförmigen Reaktionsgefäß unter Erhöhung ihrer Temperatur auf 140c> erhitzt. Dann wirdwasserfreiesAmrnoniakvon etwa 3,0° durch das Gefäß hindurchgeleitet. Hierbei enthält das zuerst das Gefäß verlassende Ammoniak Feuchtigkeit, die offensichtlich von der Zersetzung des Harnstoffs herrührt. Sobald das das Umsetzungsgefäß verlassende Ammoniak kein Wasser mehr enthält, wird die Gefäßtemperatur auf 28o° gesteigert und das Hindurchleiten des wasserfreien Ammoniaks durch das Gefäß fortgesetzt, bis aller Harnstoff im wesentlichen in Melamin übergeführt ist. Hierbei sublimiert das Melamin, sobald es sich bildet, und wird durch den Ammoniakstrom abgeführt. Der melaminhaltige Strom wiedgegen eine kalbe Fläche geleitet, an der sich das Melamin: kondensiert. Es sind 7o bis ioo Mol Ammoniak erforderlich:, um i Mol Harnstoff in Melamin Überzuführen. Das Ammoniak läßt sich wiedergewinnen, trocknen und erneut verwenden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von Melamin, dadurch gekennzeichnet, daß man Harnstoff auf 130 bis 15o°, vorzugsweise auf etwa 135. bis 14o°, in einem kontinuierlichen Strom von wasserfreiem Ammoniak erhitzt, wobei das als Nebenprodukt gebildete Wasser aus der Reaktionszone im wesentlichen, sobald es sich bildet, entfernt wird; und darauf das Erzeugnis auf etwa ä20 bis 300° in einem kontinuierlichen Strom von wasserfreiem Ammoniak erhitzt, wobei das gebildete Melamin bei seiner Bildung aus der Reaktionszone entfernt wird, mit der Maßgabe, daß 7o bis ioo Mol wasserfreies Ammoniak auf jedes Mol Harnstoff angewendet werden.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Reaktion erforderliche Wärme durch Vorerhitzen des wasserfreien Ammoniaks zugeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausführung des Verfahrens bei gewöhnlichem, vermindertem oder erhöhtem Druck erfolgt, wobei im ersten Temperaturstadium andere Druckbedingungen angewendet werden können als im zweiten Temperaturstadium. q..
Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man das Ammoniak mit bis zu 2o Volumprozent eines inerten Gases verdünnt.
5. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Melamin nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß man Harnstoff durch eine erste Reaktionszone, -die auf 13o bis i5o°, vorzugsweise auf etwa 135 bis i40°, gehalten wird, leitet, während ein kontinuierlicher Gegenstrom von wasserfreiem Ammoniak über den Harnstoff geleitet wird, und dann das Reaktionserzeugnis durch eine zweite Reaktionszone, die bei etwa 22o bis '3oo°, vorzugsweise bis 28o°, gehalten wird, hindurchleitet, während kontinuierlich ein Strom von wasserfreiem Ammoniak in gleicher Richtung über das Reaktionsprodukt geleitet wird, wobei der gleichgerichtete Ammoniakstrom sich mit einer Geschwindigkeit bewegt, die wesentlich größer ist als die Geschwindigkeit, mit welcher das Reaktionserzeugnis sich durch die zweite Reaktionszone bewegt, mit der Maßgabe, daß das gebildete Melamin im wesentlichen sofort aus der zweiten Reaktionszone entfernt wird.