製備固體蜜胺的工藝的製作方法

2023-07-25 18:19:56 3

專利名稱：製備固體蜜胺的工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種製備固體蜜胺的工藝，該工藝通過將氨與液體蜜胺的分散液進行減壓處理，從而使固體蜜胺沉澱出來。
蜜胺較優的製備方法是通過低壓工藝或高壓工藝將脲裂解而製備的，例如那些在「Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry，Vol A 16，5th ed(1990)，pp.171-185」中所描述的。根據製備工藝，所合成的蜜胺由約94-98％(重量)的蜜胺以及特別是蜜白胺、蜜勒胺、脲基蜜胺、氰脲二醯胺及氰脲醯胺等主要雜質組成，必須通過特殊的工藝步驟進行進一步純化來滿足應用領域的更多的需求。
為了得到固體蜜胺，需將液體蜜胺熔體進行冷卻，例如可使用水，用含蜜胺的水溶液或懸浮液，或使用冷的惰性固體或固體蜜胺，如AT159/98所述，例如在流化床中進行。一個尤為有效的方法是將含氨的蜜胺熔體注射進一個冷卻容器並減壓處理，如WO97/20826中所述。在冷卻容器中處於氨環境下，從而使純的蜜胺固體沉澱出來。然而，此工藝並不是在所有壓力及溫度條件下都可獲得理想的結果。
因此本發明的目的是找到一種工藝，其中與使用的溫度及壓力無關，可通過減壓得到高品質的固體蜜胺，並且溫度和壓力的範圍很寬，尤其是在低的熔體壓力下。
現在已發現這一目的可以實現，即減壓處理的蜜胺熔體中除所溶解的氨以外還含有過量的氨，形成一種以氨和液體蜜胺分散液形式的兩相混合物。
因此本發明提供一種通過減壓處理液體、含氨蜜胺來製備固體蜜胺的工藝，其特徵為a)將液體含氨蜜胺與過量的氨混合，從而形成一種氨與液體蜜胺的分散液，b)適宜情況下，將該分散液在氨產生的壓力下進行老化(放置)，
c)將分散液進行減壓處理，從而使固體蜜胺沉澱出來，d)適宜情況下，將固體蜜胺在氨產生的壓力下進行老化，e)然後，在適宜情況下及任何需要的順序，可進一步減壓到環境壓力並且冷卻到室溫，將蜜胺分離出來。
氨(氣相)較適宜為超臨界的並且較適宜以細微的形式分散在液體蜜胺熔體中(液相)，從而產生一種分散非常細微的「蜜胺泡沫該混合工藝形成一種蜜胺與氨的分散液，液體蜜胺變成被氨所飽和。液體蜜胺相較適宜被氨所飽和。按照本發明，既可能是氨被分散到液體蜜胺中，也可能是液體蜜胺分散到氨中。氨的總量(溶解的氨以及在氣相中的氨)必須足夠大以便在減壓過程中散失掉與固化蜜胺時必需的同樣量的熱，這一點很重要。因此，本發明的一個顯著優點是在分散到熔體中的過量氨的幫助下，有可能在減壓過程中使熱充分的分散以便固化蜜胺，即使在蜜胺熔體處於相對低的壓力及相對高的溫度下，其中相對少的氨溶解在蜜胺熔體中。蜜胺熔體中過量氨的量尤其取決於減壓前熔體有多高的溫度、壓力、氨的飽和度以及蜜胺一旦固化其冷卻到熔點以下的程度。因此，熔體在高溫和低壓時比溫度正處於取決於所使用的氨壓力的蜜胺熔點以上時需要更大量的過量的氨。另一方面，高壓時需要更少量的過量的氨。因此過量氨的量可以在寬的限度內變化。
由於蜜胺的熔點在減壓後較低的壓力下比在高壓下高，這也可能按照本發明—特別是如果熔體的溫度不比與壓力有關的熔點高許多時，並且過量氨的量不是很大時—在固化過程中溫度保持不變或甚至升高。
按照本發明，液體含氨蜜胺與氨在壓力優選從約50到1000巴混合，液體含氨蜜胺隨後被減壓處理到約1到200巴，從而使固體蜜胺沉澱出來。按照所選擇的工藝，減壓前及減壓後的壓力可在寬的範圍內變化。減壓前壓力的上限較適宜在約600巴，特別優選在約350巴或約250巴。然而，上限也可為約150巴或約130巴。減壓前壓力的下限優選在約60到80巴。減壓後的壓力可同樣在寬的範圍內變化。如果隨後立即進行退火工藝，可減壓到相對較高的壓力，否則有可能減壓到環境壓力。因此，減壓後的壓力優選從約1到100或150巴，特別優選從約1到60巴。然而，也可從約10到20巴。
在混入氨的過程中，或在減壓前，液體含氨蜜胺的溫度範圍優選在從取決於氨壓力的蜜胺熔點以上約60℃，到稍高於取決於氨壓力的蜜胺熔點，特別優選是溫度高於取決於氨壓力的蜜胺熔點1到40℃，尤其優選高於蜜胺熔點1到20℃。最有利的是溫度只很少超過取決於氨壓力的蜜胺熔點以上一點。所需要的減壓溫度尤其優選在約350℃以下。較適宜是液體，含氨蜜胺被氨所飽和。
適合的混合裝置可用於將液體含氨蜜胺與過量的氨混合，形成一種分散液，例如藉助混合器、攪拌器、帶有自然吸氣攪拌器的反應器或藉助靜態混合器、注射器、排出器或其它合適的混合裝置。蜜胺熔體既可以與氣相又可以與液相氨混合，但是如果使用液體氨，熔體決不能固化。在此過程中熔體的溫度最好較低，並且因此達到接近所需要的溫度或達到所需要的溫度。
在減壓前，蜜胺與氨混合前或混合後，在適宜情況下可採用任何需要的方法，使壓力或溫度升高、降低或保持不變，但熔體決不能在這一過程中固化。為得到一種特別高質量的蜜胺，在減壓前，既可在液體蜜胺與氨混合前，也可在混合後，將液體蜜胺熔體在由氨產生的壓力下進行老化是有利的，這最好發生在約1分鐘到10小時，取決於選擇的工藝條件，溫度從約350℃到剛好在取決於氨壓力的蜜胺熔點以上，優選在取決於氨壓力的蜜胺熔點以上約1到60℃，特別優選在約1到40℃，更加特別優選在約1到20℃。這裡降低液體蜜胺的溫度是有利的，例如通過引入液體或氣體氨。在老化工藝中，這裡的壓力在約50到1000巴，優選在約80到600巴，特別優選在約130到400巴。如果老化發生在蜜胺與氨混合後，必須注意在老化工藝中保持分散狀態。
氨與液體蜜胺的分散液減壓時的溫度優選在取決於氨壓力的蜜胺熔點之上約1到60℃，特別優選在約1到40℃，更加特別優選在約1到20℃，從而使蜜胺在其於低壓時較高的熔點下以固體沉澱出來。
在本發明第一個實施方案中，蜜胺-氨分散液在混合工藝之後進行減壓處理。另外的氨也在這個階段加入。分散液最好在一個獨立的適宜情況下加熱的容器中進行減壓，在容器中存在氨環境。這裡蜜胺分散液可以例如通過噴嘴，例如單流體噴嘴，雙流體噴嘴或文丘裡噴嘴，或例如通過注射器或排出器噴灑到容器中。
在本發明另一個實施方案中，液體蜜胺或蜜胺與氨的分散液也可能在減壓過程中與過量的氨進行混合。這最好發生在特殊的混合及傳運裝置中，例如在注射器或排出器中，在其中氨作為推進氣體，與液體蜜胺混合，或液體蜜胺作為推進介質，與氨混合，所得分散液伴隨壓力的下降隨即被傳送進減壓容器中。
減壓處理後，在固化過程中，固體蜜胺也可能被攪動，例如通過攪拌或將蜜胺熔體減壓到例如轉鼓或流化床中，同時固化。
蜜胺的溫度在減壓過程中降低或升高，或保持不變。特別是當使用相對大過量的氨時，減壓後固體蜜胺的溫度比在減壓前分散液的溫度大部分都低。然而，按照本發明由於在相對低的壓力下蜜胺的熔點相對較高，減壓後固體蜜胺的溫度也可能，並且最好保持不變，甚至升高，這是由於結晶所釋放的熱量。
蜜胺在固化工藝後，在氨產生的壓力下進行老化被證明也是有利的。在這個過程中，減壓後，將固體蜜胺在氨環境下進行老化，適宜情況下可進行機械攪拌或在轉鼓或通過風力攪動，例如在流化床中，例如從約10秒到20小時，優選從約1分鐘到2小時，溫度範圍從約150℃到取決於氨壓力的蜜胺熔點。在退火工藝中，駐留時間可隨著溫度和壓力變大而變短。溫度最好稍微低於取決於氨壓力的蜜胺熔點，優選為低於蜜胺熔點10℃，特別優選為5℃。減壓後的壓力可在寬的範圍內變化。如果隨後直接進行退火，可減壓到相對較高的壓力，否則可能減壓到環境壓力。因此減壓後壓力優選從約1到150或100巴，特別優選從約1到60巴。然而，也可從約10到20巴。如果在減壓及固化過程中溫度保持不變或升高，在該工藝中由蜜胺熔體形成的固體蜜胺在其減壓後發生沉澱的溫度及壓力條件下老化(退火)是有利的。
本發明的工藝可以得到純度大於99％(重量)的蜜胺。根據在減壓前及減壓後所選擇的溫度和壓力條件，也可能得到純度大於99.9％(重量)的蜜胺，在某些情況下可超過99.99％(重量)，在這裡使用高氨壓力以及接近蜜胺熔點的溫度是特別有利的。
本發明的工藝可以間歇進行也可連續進行。該工藝最為適合在製備蜜胺的工藝後進行，尤其適用於任何由脲製備蜜胺所需要的高壓工藝後進行，其中，蜜胺首先作為一種熔體以液體形式生產出來。高壓工藝通常得到作為一種熔體的液態的蜜胺，壓力在約70到800巴，溫度在至少約360℃，取決於選擇的壓力。在蜜胺合成過程中生成的廢氣，尤其是含有NH3，CO2以及氣態蜜胺，通常通過通入脲熔體中被清洗。在該工藝中，脲熔體被熱廢氣加熱而有利地通入用於蜜胺合成的蜜胺反應器，而純化後的廢氣有利地被通入脲反應器。廢氣可直接通入脲反應器或者，例如藉助例如在蜜胺設備或脲設備中生成的碳酸銨溶液或氨基甲酸銨溶液進行濃縮。其中生成的熱例如用於預熱在脲設備中所用的氨，或產生蒸汽。
一旦廢氣去除後，蜜胺熔體最好經汽提處理，例如使用NH3，該工藝首先除去殘留的CO2。在一個老化容器中老化蜜胺熔體是更加有利的。然而，也可能將從反應器中出來的蜜胺熔體在廢氣去除後直接與過量氨混合。
本發明的工藝的優點是首先，無論蜜胺熔體與溶解的氨的飽和程度如何，這主要取決於使用的壓力以及使用的溫度，都可能向蜜胺熔體中引入不同數量的氨。這使蜜胺熔體在減壓過程中使用的溫度能夠根據與工藝相關以及與產品相關的需要並取決於熔體中過量氨的數量在寬的範圍內可簡單地控制。該工藝甚至在低壓下也可得到例如高品質的固體蜜胺。進一步的優勢在於可根據相關應用的要求，生產不同純度的蜜胺。如果在固化工藝中不發生冷卻，還具有另外的優點，即可能的退火工藝的進行都不必或只需很少外加的熱量。
權利要求
1.一種通過減壓處理液體含氨蜜胺來製備固體蜜胺的工藝，其特徵為a) 將液體含氨蜜胺與過量的氨混合，從而形成一種氨與液體蜜胺的分散液，b)適宜情況下，將該分散液在氨產生的壓力下進行老化，c)將分散液進行減壓處理，從而使固體蜜胺沉澱出來，d)適宜情況下，將固體蜜胺在氨產生的壓力下進行老化，e)然後，在適宜情況下及以任何需要的順序，可進一步減壓到環境壓力並且冷卻到室溫，將蜜胺分離出來。
2.權利要求1所述的工藝，其特徵在於液體含氨蜜胺與過量氨混合，同時進行減壓處理，從而使固體蜜胺沉澱出來。
3.權利要求2所述的工藝，其特徵在於將液體含氨蜜胺與過量的氨混合，同時在注射器或排出器的幫助下進行減壓處理。
4.權利要求1到3中任何一項所述的工藝，其特徵在於在減壓過程中於相同溫度或升高的溫度，固體蜜胺沉澱出來。
5.權利要求1到4中任何一項所述的工藝，其特徵在於液體含氨蜜胺被氨所飽和。
6.權利要求1到5中任何一項所述的工藝，其特徵在於液體含氨蜜胺與過量氨在壓力從約60到600巴，優選從約80到350巴混合，然後將液體含氨蜜胺減壓處理到約1到60巴，優選從約1到20巴，固體蜜胺隨之沉澱出來。
7.權利要求1到6中任何一項所述的工藝，其特徵在於液體含氨蜜胺與過量氨混合的溫度範圍在取決於氨壓力的蜜胺熔點以上約60℃，到稍高於取決於氨壓力的蜜胺熔點，優選在取決於氨壓力的蜜胺熔點以上1到20℃。
8.權利要求1到7中任何一項所述的工藝，其特徵在於本工藝緊接在由脲製備蜜胺的連續高壓工藝後面。
9.權利要求1到8中任何一項所述的工藝，其特徵在於減壓發生在一個單獨的容器中，該容器中存在氨的環境。
10.權利要求1到9中任何一項所述的工藝，其特徵在於在減壓過程中另外加入氨。
11.權利要求1到10中任何一項所述的工藝，其特徵在於將液體含氨蜜胺在減壓處理之前由氨產生的壓力下進行老化，優選從約1分鐘到10小時，溫度優選在取決於氨壓力的蜜胺熔點以上約1到20℃。
12.權利要求1到11中任何一項所述的工藝，其特徵在於將氨與液體蜜胺的分散液進行減壓處理的溫度在取決於氨壓力的蜜胺熔點以上約1到20℃。
13.權利要求1到12中任何一項所述的工藝，其特徵在於減壓處理後，固體蜜胺在氨環境下老化約1分鐘到2小時，溫度從約150℃到取決於氨壓力的蜜胺熔點。
14.權利要求1到13中任何一項所述的工藝，其特徵在於液體含氨蜜胺與過量氨在攪拌器、靜態混合器，注射器或排出器的幫助下進行混合，形成分散液。
全文摘要
本發明涉及一種通過減壓處理液體含氨蜜胺生產固體蜜胺的方法,該方法通過將液體含氨蜜胺與過量的氨混合,由此得到一種分散液。所述分散液任選地在氨產生的壓力下老化後被減壓處理,固體蜜胺由此沉澱出來。固體蜜胺可任選地在氨產生的壓力下老化。隨後以任何順序任選地進一步減壓處理,並隨之冷卻到室溫,將純的蜜胺分離出來。
文檔編號C07D251/62GK1343202SQ00805048
公開日2002年4月3日 申請日期2000年3月8日 優先權日1999年3月15日
發明者G·庫法爾 申請人:阿格羅林茨蜜胺有限公司