專利名稱：制備固體蜜胺的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備固體蜜胺的工藝，該工藝通過將氨與液體蜜胺的分散液進(jìn)行減壓處理，從而使固體蜜胺沉淀出來。
蜜胺較優(yōu)的制備方法是通過低壓工藝或高壓工藝將脲裂解而制備的，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(jù)制備工藝，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、氰脲二酰胺及氰脲酰胺等主要雜質(zhì)組成，必須通過特殊的工藝步驟進(jìn)行進(jìn)一步純化來滿足應(yīng)用領(lǐng)域的更多的需求。
為了得到固體蜜胺，需將液體蜜胺熔體進(jìn)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(jìn)行。一個(gè)尤為有效的方法是將含氨的蜜胺熔體注射進(jìn)一個(gè)冷卻容器并減壓處理，如WO97/20826中所述。在冷卻容器中處于氨環(huán)境下，從而使純的蜜胺固體沉淀出來。然而，此工藝并不是在所有壓力及溫度條件下都可獲得理想的結(jié)果。
因此本發(fā)明的目的是找到一種工藝，其中與使用的溫度及壓力無關(guān)，可通過減壓得到高品質(zhì)的固體蜜胺，并且溫度和壓力的范圍很寬，尤其是在低的熔體壓力下。
現(xiàn)在已發(fā)現(xiàn)這一目的可以實(shí)現(xiàn)，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(fā)明提供一種通過減壓處理液體、含氨蜜胺來制備固體蜜胺的工藝，其特征為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(chǎn)生的壓力下進(jìn)行老化(放置)，
c)將分散液進(jìn)行減壓處理，從而使固體蜜胺沉淀出來，d)適宜情況下，將固體蜜胺在氨產(chǎn)生的壓力下進(jìn)行老化，e)然后，在適宜情況下及任何需要的順序，可進(jìn)一步減壓到環(huán)境壓力并且冷卻到室溫，將蜜胺分離出來。
氨(氣相)較適宜為超臨界的并且較適宜以細(xì)微的形式分散在液體蜜胺熔體中(液相)，從而產(chǎn)生一種分散非常細(xì)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(fā)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(shí)必需的同樣量的熱，這一點(diǎn)很重要。因此，本發(fā)明的一個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)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，即使在蜜胺熔體處于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于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(diǎn)以下的程度。因此，熔體在高溫和低壓時(shí)比溫度正處于取決于所使用的氨壓力的蜜胺熔點(diǎn)以上時(shí)需要更大量的過量的氨。另一方面，高壓時(shí)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(nèi)變化。
由于蜜胺的熔點(diǎn)在減壓后較低的壓力下比在高壓下高，這也可能按照本發(fā)明—特別是如果熔體的溫度不比與壓力有關(guān)的熔點(diǎn)高許多時(shí)，并且過量氨的量不是很大時(shí)—在固化過程中溫度保持不變或甚至升高。
按照本發(fā)明，液體含氨蜜胺與氨在壓力優(yōu)選從約50到1000巴混合，液體含氨蜜胺隨后被減壓處理到約1到200巴，從而使固體蜜胺沉淀出來。按照所選擇的工藝，減壓前及減壓后的壓力可在寬的范圍內(nèi)變化。減壓前壓力的上限較適宜在約600巴，特別優(yōu)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(yōu)選在約60到80巴。減壓后的壓力可同樣在寬的范圍內(nèi)變化。如果隨后立即進(jìn)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(huán)境壓力。因此，減壓后的壓力優(yōu)選從約1到100或150巴，特別優(yōu)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范圍優(yōu)選在從取決于氨壓力的蜜胺熔點(diǎn)以上約60℃，到稍高于取決于氨壓力的蜜胺熔點(diǎn)，特別優(yōu)選是溫度高于取決于氨壓力的蜜胺熔點(diǎn)1到40℃，尤其優(yōu)選高于蜜胺熔點(diǎn)1到20℃。最有利的是溫度只很少超過取決于氨壓力的蜜胺熔點(diǎn)以上一點(diǎn)。所需要的減壓溫度尤其優(yōu)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于將液體含氨蜜胺與過量的氨混合，形成一種分散液，例如借助混合器、攪拌器、帶有自然吸氣攪拌器的反應(yīng)器或借助靜態(tài)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，并且因此達(dá)到接近所需要的溫度或達(dá)到所需要的溫度。
在減壓前，蜜胺與氨混合前或混合后，在適宜情況下可采用任何需要的方法，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(zhì)量的蜜胺，在減壓前，既可在液體蜜胺與氨混合前，也可在混合后，將液體蜜胺熔體在由氨產(chǎn)生的壓力下進(jìn)行老化是有利的，這最好發(fā)生在約1分鐘到10小時(shí)，取決于選擇的工藝條件，溫度從約350℃到剛好在取決于氨壓力的蜜胺熔點(diǎn)以上，優(yōu)選在取決于氨壓力的蜜胺熔點(diǎn)以上約1到60℃，特別優(yōu)選在約1到40℃，更加特別優(yōu)選在約1到20℃。這里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，這里的壓力在約50到1000巴，優(yōu)選在約80到600巴，特別優(yōu)選在約130到400巴。如果老化發(fā)生在蜜胺與氨混合后，必須注意在老化工藝中保持分散狀態(tài)。
氨與液體蜜胺的分散液減壓時(shí)的溫度優(yōu)選在取決于氨壓力的蜜胺熔點(diǎn)之上約1到60℃，特別優(yōu)選在約1到40℃，更加特別優(yōu)選在約1到20℃，從而使蜜胺在其于低壓時(shí)較高的熔點(diǎn)下以固體沉淀出來。
在本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施方案中，蜜胺-氨分散液在混合工藝之后進(jìn)行減壓處理。另外的氨也在這個(gè)階段加入。分散液最好在一個(gè)獨(dú)立的適宜情況下加熱的容器中進(jìn)行減壓，在容器中存在氨環(huán)境。這里蜜胺分散液可以例如通過噴嘴，例如單流體噴嘴，雙流體噴嘴或文丘里噴嘴，或例如通過注射器或排出器噴灑到容器中。
在本發(fā)明另一個(gè)實(shí)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(jìn)行混合。這最好發(fā)生在特殊的混合及傳運(yùn)裝置中，例如在注射器或排出器中，在其中氨作為推進(jìn)氣體，與液體蜜胺混合，或液體蜜胺作為推進(jìn)介質(zhì)，與氨混合，所得分散液伴隨壓力的下降隨即被傳送進(jìn)減壓容器中。
減壓處理后，在固化過程中，固體蜜胺也可能被攪動，例如通過攪拌或?qū)⒚郯啡垠w減壓到例如轉(zhuǎn)鼓或流化床中，同時(shí)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(dāng)使用相對大過量的氨時(shí)，減壓后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(fā)明由于在相對低的壓力下蜜胺的熔點(diǎn)相對較高，減壓后固體蜜胺的溫度也可能，并且最好保持不變，甚至升高，這是由于結(jié)晶所釋放的熱量。
蜜胺在固化工藝后，在氨產(chǎn)生的壓力下進(jìn)行老化被證明也是有利的。在這個(gè)過程中，減壓后，將固體蜜胺在氨環(huán)境下進(jìn)行老化，適宜情況下可進(jìn)行機(jī)械攪拌或在轉(zhuǎn)鼓或通過風(fēng)力攪動，例如在流化床中，例如從約10秒到20小時(shí)，優(yōu)選從約1分鐘到2小時(shí)，溫度范圍從約150℃到取決于氨壓力的蜜胺熔點(diǎn)。在退火工藝中，駐留時(shí)間可隨著溫度和壓力變大而變短。溫度最好稍微低于取決于氨壓力的蜜胺熔點(diǎn)，優(yōu)選為低于蜜胺熔點(diǎn)10℃，特別優(yōu)選為5℃。減壓后的壓力可在寬的范圍內(nèi)變化。如果隨后直接進(jìn)行退火，可減壓到相對較高的壓力，否則可能減壓到環(huán)境壓力。因此減壓后壓力優(yōu)選從約1到150或100巴，特別優(yōu)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后發(fā)生沉淀的溫度及壓力條件下老化(退火)是有利的。
本發(fā)明的工藝可以得到純度大于99％(重量)的蜜胺。根據(jù)在減壓前及減壓后所選擇的溫度和壓力條件，也可能得到純度大于99.9％(重量)的蜜胺，在某些情況下可超過99.99％(重量)，在這里使用高氨壓力以及接近蜜胺熔點(diǎn)的溫度是特別有利的。
本發(fā)明的工藝可以間歇進(jìn)行也可連續(xù)進(jìn)行。該工藝最為適合在制備蜜胺的工藝后進(jìn)行，尤其適用于任何由脲制備蜜胺所需要的高壓工藝后進(jìn)行，其中，蜜胺首先作為一種熔體以液體形式生產(chǎn)出來。高壓工藝通常得到作為一種熔體的液態(tài)的蜜胺，壓力在約70到800巴，溫度在至少約360℃，取決于選擇的壓力。在蜜胺合成過程中生成的廢氣，尤其是含有NH3，CO2以及氣態(tài)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于蜜胺合成的蜜胺反應(yīng)器，而純化后的廢氣有利地被通入脲反應(yīng)器。廢氣可直接通入脲反應(yīng)器或者，例如借助例如在蜜胺設(shè)備或脲設(shè)備中生成的碳酸銨溶液或氨基甲酸銨溶液進(jìn)行濃縮。其中生成的熱例如用于預(yù)熱在脲設(shè)備中所用的氨，或產(chǎn)生蒸汽。
一旦廢氣去除后，蜜胺熔體最好經(jīng)汽提處理，例如使用NH3，該工藝首先除去殘留的CO2。在一個(gè)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(yīng)器中出來的蜜胺熔體在廢氣去除后直接與過量氨混合。
本發(fā)明的工藝的優(yōu)點(diǎn)是首先，無論蜜胺熔體與溶解的氨的飽和程度如何，這主要取決于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(shù)量的氨。這使蜜胺熔體在減壓過程中使用的溫度能夠根據(jù)與工藝相關(guān)以及與產(chǎn)品相關(guān)的需要并取決于熔體中過量氨的數(shù)量在寬的范圍內(nèi)可簡單地控制。該工藝甚至在低壓下也可得到例如高品質(zhì)的固體蜜胺。進(jìn)一步的優(yōu)勢在于可根據(jù)相關(guān)應(yīng)用的要求，生產(chǎn)不同純度的蜜胺。如果在固化工藝中不發(fā)生冷卻，還具有另外的優(yōu)點(diǎn)，即可能的退火工藝的進(jìn)行都不必或只需很少外加的熱量。
權(quán)利要求
1.一種通過減壓處理液體含氨蜜胺來制備固體蜜胺的工藝，其特征為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(chǎn)生的壓力下進(jìn)行老化，c)將分散液進(jìn)行減壓處理，從而使固體蜜胺沉淀出來，d)適宜情況下，將固體蜜胺在氨產(chǎn)生的壓力下進(jìn)行老化，e)然后，在適宜情況下及以任何需要的順序，可進(jìn)一步減壓到環(huán)境壓力并且冷卻到室溫，將蜜胺分離出來。
2.權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于液體含氨蜜胺與過量氨混合，同時(shí)進(jìn)行減壓處理，從而使固體蜜胺沉淀出來。
3.權(quán)利要求2所述的工藝，其特征在于將液體含氨蜜胺與過量的氨混合，同時(shí)在注射器或排出器的幫助下進(jìn)行減壓處理。
4.權(quán)利要求1到3中任何一項(xiàng)所述的工藝，其特征在于在減壓過程中于相同溫度或升高的溫度，固體蜜胺沉淀出來。
5.權(quán)利要求1到4中任何一項(xiàng)所述的工藝，其特征在于液體含氨蜜胺被氨所飽和。
6.權(quán)利要求1到5中任何一項(xiàng)所述的工藝，其特征在于液體含氨蜜胺與過量氨在壓力從約60到600巴，優(yōu)選從約80到350巴混合，然后將液體含氨蜜胺減壓處理到約1到60巴，優(yōu)選從約1到20巴，固體蜜胺隨之沉淀出來。
7.權(quán)利要求1到6中任何一項(xiàng)所述的工藝，其特征在于液體含氨蜜胺與過量氨混合的溫度范圍在取決于氨壓力的蜜胺熔點(diǎn)以上約60℃，到稍高于取決于氨壓力的蜜胺熔點(diǎn)，優(yōu)選在取決于氨壓力的蜜胺熔點(diǎn)以上1到20℃。
8.權(quán)利要求1到7中任何一項(xiàng)所述的工藝，其特征在于本工藝緊接在由脲制備蜜胺的連續(xù)高壓工藝后面。
9.權(quán)利要求1到8中任何一項(xiàng)所述的工藝，其特征在于減壓發(fā)生在一個(gè)單獨(dú)的容器中，該容器中存在氨的環(huán)境。
10.權(quán)利要求1到9中任何一項(xiàng)所述的工藝，其特征在于在減壓過程中另外加入氨。
11.權(quán)利要求1到10中任何一項(xiàng)所述的工藝，其特征在于將液體含氨蜜胺在減壓處理之前由氨產(chǎn)生的壓力下進(jìn)行老化，優(yōu)選從約1分鐘到10小時(shí)，溫度優(yōu)選在取決于氨壓力的蜜胺熔點(diǎn)以上約1到20℃。
12.權(quán)利要求1到11中任何一項(xiàng)所述的工藝，其特征在于將氨與液體蜜胺的分散液進(jìn)行減壓處理的溫度在取決于氨壓力的蜜胺熔點(diǎn)以上約1到20℃。
13.權(quán)利要求1到12中任何一項(xiàng)所述的工藝，其特征在于減壓處理后，固體蜜胺在氨環(huán)境下老化約1分鐘到2小時(shí)，溫度從約150℃到取決于氨壓力的蜜胺熔點(diǎn)。
14.權(quán)利要求1到13中任何一項(xiàng)所述的工藝，其特征在于液體含氨蜜胺與過量氨在攪拌器、靜態(tài)混合器，注射器或排出器的幫助下進(jìn)行混合，形成分散液。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種通過減壓處理液體含氨蜜胺生產(chǎn)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(chǎn)生的壓力下老化后被減壓處理,固體蜜胺由此沉淀出來。固體蜜胺可任選地在氨產(chǎn)生的壓力下老化。隨后以任何順序任選地進(jìn)一步減壓處理,并隨之冷卻到室溫,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(yōu)先權(quán)日1999年3月15日
發(fā)明者G·庫法爾 申請人:阿格羅林茨蜜胺有限公司