Способ получения меламина Советский патент 1980 года по МПК C07D251/60 

Настоящее изобретение относится к улучшенному способу получения меламина-исходного продукта в синтезе пластических масс и пестицидов. Наиболее прогрессивный способ син теза меламина заключается в том, что испаряют твердую или жидкую мочевину подают пары мочевины с газом-носителем в псевдоожиженный слой катализатора при температуре 30О-450°С или непосредственно подают мочевину с помощью инертного газа или/и аммиака в псевдоожиженный слой катализатора при температуре 300-450°С, при этом частицы катализатора обогащаются мочевиной, которая затем термически разлагается. Наиболее удобным является проведение .процесса в реакторе с двумя различными слоями частиц псевдоожиженного катализатора. Так, в первой зоне реактора испаряют мочевину и разлагают при 230ЗОО С в присутствии катализатора, та кого как активированный алюминий или диатомит, который в этих условиях не способствует превращению в меламин, пары же проходят во вторую зону с температурой 350-450-с, содержащую псевдоожиженный катализатор, способствующий превращению в меламин Cl) . Недостатком этого известного способа является недостаточно высокий выход целевого продукта (менее 95%). Наиболее близким к способу настоящего изобретения является способ получения меламина нагреванием мочевины или продуктов ее термического разложения при давлении 100-2500 кПа в присутствии катализатора и агиг.даака или газовой смеси,содержащей аммиак, по которому процесс проводят в реакторе, разделенном на две зоны, в первой из которых превращение мочевины в меламин протекает при температуре 370-450С, а во второй при 330-370С, причем между обеими зонами периодически или непрерывно обменивается небольшая (менее 5%) часть катализатора (2). Выход целевого продукта -95%. Недостатком способа является недостаточно высокий выход целевого продукта. Цель изобретения - повышение выхода меламина. Поставленная цель достигается способом получения меламина нагреванием мочевины или продуктов термического разложения ее при давлении 1002500 кПа в присутствии аммиака или газовой смеси, содержащей аммиак в реакторе, содержащем два слоя псевдо ожиженного катализатора и разделенны проницаемой перегородкой, пропускающей 5-75% катализатора, причем температура нижней зоны реактора, куда вводится сырье, 325-425°С, а верхней - 350-450°С. Способ предпочтительно осуществля ют при пропускной способности проницаемой перегородки по катализатору 10-50%. Предпочтительно осу ществление спо соба, когда температура в верхней зо не выше, чем в нижней. Наиболее благоприятно протекает процесс, когда в верхней зоне поддер живают адиабатические условия, а сре нее время пребывания реагентов в вер ней зоне составляет 0,5-20 секунд, а еще лучше - 1-10 секунд. Оптимально для проведения процесса, когда в нижней зоне температура 350-380°С, в верхней зоне - 350400°С. Способ обычно осуществляют при давлении в-реакторе 500-1200 кПа. Способ осуществляют в реакторе, содержащем ситовую тарелку или эквивалентный ей злемент, которые разделяют катализатор на две зоны. Эта ситовая тарелка или эквивалентный элемент пропускают поток катализатора, составляющий 5-75% от потока катализатора, который мог бы Проходит через сечение в отсутствие ситовой тарелки. Мочевина подается в расплавленно состоянии с помощью форсунок, лучше двухфазных форсунок. Аммиак или газовая сМесь, содержащая аммиак, используется в качест ве псевдоожижающего газа и, помимо этого, в качестве распыляющего газа Отношение между вводимым аммиаком и мочевиной может варьироваться от до 5 Нм аммиак на кг мочевины, луч ше от 1,5 до 2 . Скорость газ . в реакторе, измеренная в верхней ча ти нижней зоны, составляет 5 - 200 см/сек , и большинстве случаев применяется скорость газа 20 - 70 см/сек. В качестве катализатора можно ис пользовать один из известных катали заторов,, например, окись алюминия, окись алюминия на окиси кремния, окись кремния, окись титана, окись циркония, фосфат бора, или фосфат алюминия, или их смесь. Под выражением катализатор, каталитически активный материал здесь подразумевается любой материал, который при условиях реакции способствует превращению мочевины в меламин.. Пример 1. Получение меламина проводится в цилиндрическом реакторе с кипящим слоем, имеющим внутренний диаметр 1,45 м и общую высоту 15 м. Катализатор псевдоожижается путем подачи аммиака через газораспределительную пластину, снабженную соплами, и нагревается посредством расположенных в реакторе теплообменных трубок, по которым протекает расплавленная соль. Жидкая мочевина дозированно подается в реактор через двухфазные форсунки с аммиаком в качестве газораспылителя. Меламин выделяют из реакционных газов известным образом. На высоте 6 м над газораспределительной пластиной установлена ситовая тарелка с площадью отверстий 40%,так что поток катализатора составляет 10% от потока без ситовой тарелки. При содержании катализатора 5800 кг высота слоя в реакторе над ситовой тарелкой составляет 1,7 м. Через двухфазные форсунки подается 644 г мочевины в секунду с 405 г аммиака в качестве газораспылителя. В качестве псевдоожижающего газа подается 401 г аммиака в секунду, так что соотношение аммиак/мочевина составляет 1,8 мочевины. Нагрузка катализатора составила 0,40 кг мочевины в час на кг катализатора. Условия реакции: давление 6,5 ата и максимальная температура 390°С. Вследствие экзотермических реакций в адиабатическом слое реактора температура там на 1,5°С выше, чем температура в нижней зоне. Выход меламина на безводную мочевину составляет 98,7% от теоретического. Пример 2. Аналогично проводились опыты A-F, где изменялись отдельные параметры. Кроме того, проведено 2 опыта G и Н, в которых в слое над ситовой тарелкой был установлен теплообменник, подводивший в реактор около 25% от общего количества тепла. Из небольшого повышения разности температур между слоями катализатора в верхней и нижней зоне явствует, что -между обоими слоями катализатора возник эффективный перенос катализатора и, тем самым, тепла. Результаты, этих опытов приведены в таблице.

Формула изобретения

1.Способ получения меламина нагреванием мочевины или продуктов термического разложения ее при давлении 100-2 500 кПа в присутствии катализатора и аммиака в реакторе, содержащем два слоя псевдоожиженного катализатора, разделенных проницаемой для катализатора перегородкой, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода целевого .продукта, проницаемая перегородка пропускает 5-75% катализатора и температура нижней зоны, куда вводится сырье,325-425°С, а в верхней зоне 350-450С.

2.Способ по п. 1, отличающий с я тем, что проницаемая перегородка пропускает 10-50% катализаторе.

3.Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что температура в верхней зоне выше, чем в нижней.

4.Способ по пп. 1-3, отличающийся тем, что процесэ в верхней зоне проводят при адиабатичес5ких условиях.

5.Способ по пп. 1-4, отличающийся тем, что среднее время нахождения реагентов в верхней зоне составляет .0,5-20 сек.

0

6.Способ по пп. 1-5, отличающийся тем, что среднее время нахождения реагентов в верхней зоне составляет 1-10 сек.

7.Способ по пп. 1-6, отли5чающийся тем, что температура в нижней зоне 350-380°С, в верхней зоне 350-4000С.

8.Способ по пп. 1-7, отличающийся тем, что давление в реакторе 500-1 200 кПа.

0

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США 3158611, кл. 260-248,опублик 1961.

2.Заявка Нидерландов № 6503913,

5 кл. С 07 d, опублик. 1965 (прототип),