專利名稱：含三聚氰胺和醛的水流的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制備含三聚氰胺和醛的水流的方法，或一種用于制備含三聚氰胺、尿素和醛的水流的方法。
目前，在MF和MUF樹脂的制備過程中，被稱為三聚氰胺-甲醛預(yù)縮合物(MF)或三聚氰胺-尿素-甲醛預(yù)縮合物(MUF)的流作為原料以有限規(guī)模使用。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，MF和MUF樹脂由固體三聚氰胺、尿素顆?；蚰蛩匦∏蚝图兹┧芤簛碇苽?。這些原料通常被長途運輸?shù)綐渲S。在甲醛水溶液的運輸過程中，需要安全措施，并且在一些情況下可能危及周圍的環(huán)境。由于這個原因，樹脂工廠通常建在甲醛工廠附近。為了能夠制造樹脂，將固體三聚氰胺以及可選的尿素顆?；蚰蛩匦∏蛉苡谒泻?或溶于甲醛溶液中。
現(xiàn)有技術(shù)中的方法的缺點在于，在制備固體三聚氰胺的過程中，需要花費高成本將水從三聚氰胺中除去，并且在三聚氰胺的重結(jié)晶過程中，需要將大量注意力花費到三聚氰胺的顆粒尺寸分布上。隨后，將固體三聚氰胺運輸?shù)綐渲S，在那里為了能夠制造樹脂必須將上述三聚氰胺重新溶于水中。
本發(fā)明的目的是消除上述缺陷。
該目的可以通過如下方法來實現(xiàn)將含三聚氰胺的水流與含醛流接觸，所述含三聚氰胺的水流來自三聚氰胺工廠。該目的還可以通過如下方法來實現(xiàn)將含三聚氰胺的水流和含尿素流與含醛流接觸，所述含三聚氰胺的水流來自三聚氰胺工廠。這種用于制備含三聚氰胺和醛的水流或制備含三聚氰胺、尿素和醛的水流的方法不需將水從含三聚氰胺的水流中除去，以形成固體三聚氰胺。也不需將三聚氰胺重結(jié)晶，以得到具有較高純度和具有特定顆粒尺寸分布的三聚氰胺。這大大節(jié)省了能源、資本和勞動力成本。
根據(jù)本發(fā)明方法的另一優(yōu)點在于，含三聚氰胺和醛的水流和含三聚氰胺、尿素和醛的水流長期穩(wěn)定，并且可以進(jìn)行長途運輸，而不會造成任何安全和環(huán)境危害。
另一個優(yōu)點在于，采用本方法可以經(jīng)濟地制備大量含三聚氰胺和醛的水流或含三聚氰胺、尿素和醛的水流，所述水流可作為制備MF和MUF樹脂的原料。
含三聚氰胺和醛的水流或含三聚氰胺、尿素和醛的水流是預(yù)縮合物。預(yù)縮合物是一種包含游離和/或溶解和/或反應(yīng)形式的三聚氰胺、醛和可選尿素的水溶液。含三聚氰胺和醛的水流或含三聚氰胺、尿素和醛的水流的粘度較低，這使得可以將這些產(chǎn)品儲存在容器中并通過泵運輸。
含三聚氰胺的水流來自三聚氰胺工廠。三聚氰胺工廠包括反應(yīng)部分(包括反應(yīng)器、冷卻器和汽提器)，接著是回收部分(在該部分中，從副產(chǎn)物中純化出三聚氰胺)。含三聚氰胺的水流可以例如在緊鄰三聚氰胺反應(yīng)器的下游分離出來，也可以在工藝更下游處將含三聚氰胺的水流從分離出來。優(yōu)選地，含三聚氰胺的水流從工廠的汽提器下游分離出來。上述分離導(dǎo)致含三聚氰胺的水流的壓力降低，該水流隨后用于制備預(yù)縮合物。可以將數(shù)條來自三聚氰胺工廠的反應(yīng)器下游各處的水流組合成一條水流。同樣地，可以將在三聚氰胺工廠中制備的全部三聚氰胺或僅僅一部分三聚氰胺用作含三聚氰胺的水流。優(yōu)選地，含三聚氰胺的水流的量相對于離開反應(yīng)器的全部流大于5wt％，更優(yōu)選大于10wt％，特別優(yōu)選大于20wt％。但優(yōu)選地，含三聚氰胺的水流的量相對于離開反應(yīng)器的全部流小于95wt％，更優(yōu)選小于75wt％，特別優(yōu)選小于50wt％。
假設(shè)為了得到純?nèi)矍璋范顾苽涞娜咳矍璋分械闹辽僖徊糠譀]有通過例如回收部分中的所有下游步驟，那么根據(jù)本發(fā)明的方法提供了一種最優(yōu)化三聚氰胺工廠的可能性，而不必提高三聚氰胺合成部分和回收部分所有部件的生產(chǎn)能力。
含三聚氰胺的水流優(yōu)選包括5-50wt％的水，特別優(yōu)選10-25wt％的水。水可以被添加到含三聚氰胺的水流中或從含三聚氰胺的水流中除去。
含三聚氰胺的水流優(yōu)選被純化，但該水流用于制備預(yù)縮合物時，上述步驟不是必要的。進(jìn)行純化步驟，以得到滿足樹脂制備要求的預(yù)縮合物。純化可以在制備預(yù)縮合物之前實施，也可以純化預(yù)縮合物本身。含三聚氰胺的水流或預(yù)縮合物的純化可以例如通過如下方法來實施將含三聚氰胺的水流通過過濾器、旋液分離器或離心機和/或?qū)⑵溆美缢M(jìn)行洗滌。上述方法除去了三聚氰胺的副產(chǎn)物，例如，尿素、胍、CO2、NH3、蜜白胺和蜜勒胺。如果三聚氰胺是在催化的三聚氰胺制備工藝中得到的，則如果希望的話，可以通過過濾預(yù)縮合物除去催化劑殘余物。
含醛流所含的醛例如包括，甲醛、糠醛和/或乙二醛。優(yōu)選地，含醛流包含甲醛。含甲醛流可以是氣相的，也可以是例如甲醛的水或甲醇溶液。含甲醛流可以基本由甲醛組成，例如來自甲醛工廠的幾乎純的甲醛氣相流，但這并非必然，在甲醛水溶液的實例中，該含甲醛流通常被稱為福爾馬林。實踐中，福爾馬林通常包含20wt％-60wt％的甲醛和0wt％-15wt％的甲醇。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，含甲醛流是氣相，并且來自甲醛工廠，在甲醛工廠中，甲醛以公知的方式制備，該制備工藝通常采用甲醇作為原料在催化反應(yīng)中進(jìn)行。該方法具有如下優(yōu)點在離開甲醛工廠時，含甲醛流可以根據(jù)本發(fā)明與含三聚氰胺的水流和可選含尿素流直接接觸。
除了含三聚氰胺的水流和含醛流以外，當(dāng)還使用含尿素流以制備含有三聚氰胺、尿素和醛的水流時，上述含尿素流可以是固體尿素(顆粒的或小球的)或含尿素的水流。固體尿素可以與含三聚氰胺的水流混合，使其溶解，由此得到可以形成預(yù)縮合物的反應(yīng)混合物。含尿素的水流可以由固體尿素來制備，或可以從尿素工廠分離出來。尿素工廠包括合成部分和一個或更多個回收部分，接著是蒸發(fā)部分和成粒或造粒部分。合成部分是NH3和CO2在高壓和高溫下轉(zhuǎn)化成尿素的部分。在該反應(yīng)中，釋放出水。離開合成部分的流是合成溶液，該合成溶液，除了尿素和水以外，還可以包含NH3、CO2和氨基甲酸酯。如果根據(jù)慣例，目的是得到純的固體尿素，則將合成溶液在回收部分、蒸發(fā)部分中進(jìn)行數(shù)步其它步驟，然后通過成?；蛟炝Ｐ纬晒腆w尿素。本發(fā)明的另一優(yōu)點為，直接從尿素工廠分離含尿素的水溶液。由于以這種方法含尿素流不必通過尿素工廠的蒸發(fā)部分和成?；蛟炝２糠?，所以這進(jìn)一步節(jié)省了能源、資本和勞動力成本。
如果將含尿素的水流從尿素工廠分離出來，那么該水流例如是合成溶液或一條在回收部分中形成的尿素水流。可以將數(shù)條來自尿素工廠合成部分下游各處的水流組合成一條水流。同樣地，可以將在尿素工廠中制造的全部尿素或僅僅一部分尿素用作含尿素流。優(yōu)選地，含尿素流的量相對于離開反應(yīng)器的全部流小于20wt％，更優(yōu)選小于10wt％，特別優(yōu)選小于5wt％。
假設(shè)為了得到純?nèi)矍璋范顾苽涞娜磕蛩刂械闹辽僖徊糠譀]有通過在例如回收部分中的所有其它步驟，那么根據(jù)本發(fā)明的方法提供了一種最優(yōu)化尿素工廠的可能性，而不必提高尿素合成部分和回收部分所有部件的生產(chǎn)能力。優(yōu)選地，含尿素流的水含量高于5％且低于50％。水可以被添加到含尿素流中或從含尿素流中除去。
為了制備含三聚氰胺和甲醛的水流或含三聚氰胺、尿素和甲醛的水流，在包括三聚氰胺合成部分(在其中形成含三聚氰胺的水流)和可選回收部分(在其中純化三聚氰胺)的工廠中可以實現(xiàn)含三聚氰胺的水流、可選含尿素流和含甲醛流的組合，上述工廠還包括混合部分和將含甲醛流和可選含尿素流運輸?shù)交旌喜糠?，并將含三聚氰胺的水流從三聚氰胺工廠運輸?shù)交旌喜糠值难b置，在該混合部分中，含三聚氰胺的水流與含甲醛流和可選含尿素流互相接觸，結(jié)果形成了含三聚氰胺和甲醛的水流或形成了含三聚氰胺、尿素和甲醛的水流。工廠還可以包括尿素合成部分(在該合成部分中，形成了含尿素流)和可選回收部分(在該回收部分中，從含尿素流中完全或部分地除去除尿素以外的其它化合物)，其中添加到混合部分中的含尿素流來自尿素合成部分。
在混合部分中，含三聚氰胺的水流、可選含尿素流和含甲醛流彼此接觸，結(jié)果形成了MF或MUF預(yù)縮合物。在或多或少的程度上，上述過程伴有通常在三聚氰胺、甲醛和可選尿素之間進(jìn)行的縮合反應(yīng)。所述反應(yīng)通常自發(fā)進(jìn)行。由于這個原因，許多方法和條件都適用在結(jié)合部分中。通常不需要特定的催化劑?；旌喜襟E可以以間歇方式來實施，也可以以連續(xù)方式來實施。混合步驟可以在大氣壓下實施，但可選地，該步驟也在高壓或低壓下實施。出于經(jīng)濟上的考慮，通常選擇常壓。在混合步驟過程中，溫度可以在寬范圍內(nèi)變化，通常為50℃-150℃，優(yōu)選地，溫度為60℃-140℃，更優(yōu)選為70℃-120℃。
在根據(jù)本發(fā)明的方法形成的含三聚氰胺和醛的水流中，甲醛與三聚氰胺的摩爾比(F/M比)優(yōu)選為0.5-20.0，特別優(yōu)選為1.5-12.0。
在含三聚氰胺、尿素和甲醛的水流中，甲醛與尿素的摩爾比(以F/(NH2)2比表示)優(yōu)選為0.5-5.0，特別優(yōu)選為1.0-3.0。
含三聚氰胺和甲醛的水流或含三聚氰胺、尿素和甲醛的水流包含的甲醛相對于三聚氰胺和可選尿素摩爾過量。這可確保上述水流長期穩(wěn)定并適于長途運輸。含三聚氰胺和甲醛的水流和含三聚氰胺、尿素和甲醛的水流可以包含痕量的其它組分。這些組分的實例是，未反應(yīng)的原料化合物、甲醛合成的副產(chǎn)物或尿素或三聚氰胺制備過程中的副產(chǎn)物，以及添加劑。上述添加劑的實例是，醇、胺、氨基醇和其它有機、無機化合物。可以例如通過噴霧干燥將含三聚氰胺和甲醛的水流或含三聚氰胺、尿素和甲醛的水流轉(zhuǎn)化成固體物質(zhì)。該固體物質(zhì)比水流的穩(wěn)定期甚至更長。
如果含甲醛流是氣相，則混合步驟可以例如通過如下方法實施在例如容器或吸收柱中使含甲醛流通過含三聚氰胺的水流和/或含尿素的水流。在制備甲醛的已知工藝中使用上述吸收柱，以在水的協(xié)助下由甲醛氣流制備福爾馬林。在本發(fā)明的實施方式中，可以在包括吸收柱的甲醛制備工藝中通過將來自三聚氰胺工廠的含三聚氰胺的水流和可選的含尿素流而不是水進(jìn)料到吸收柱中來進(jìn)行混合步驟。
如果含三聚氰胺的水流和/或含尿素的水流中的水的總量不足以進(jìn)行希望的應(yīng)用，則有利的是將水流加到混合部分中。還可以添加水或?qū)⑺畯囊呀?jīng)形成的MF或MUF預(yù)縮合物中除去。
由此形成的MF或MUF預(yù)縮合物可以以各種不同的方式應(yīng)用。實例是用在MF樹脂或MUF樹脂中，或用在MF或MUF粘合劑中。在這些應(yīng)用中，如果MF或MUF中存在摩爾過量的甲醛，則需要將三聚氰胺和/或尿素添加到預(yù)縮合物中。這使F/M比降低，結(jié)果以這種方式可以由MF預(yù)縮合物制備例如MF樹脂或MF粘合劑。這些步驟是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。
本發(fā)明基于以下兩幅圖和實施例來闡述，但并非局限于此。


圖1描述了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)制備MF樹脂的方法。在與MF樹脂工廠位置不同的三聚氰胺工廠中制備三聚氰胺。三聚氰胺(M)通過將尿素(U)加入三聚氰胺工廠中的三聚氰胺反應(yīng)器(R)中來制備。三聚氰胺工廠還包括冷卻器(Q)、汽提器(S)、回收部分(O)和干燥器(D)。將三聚氰胺工廠制造的固體三聚氰胺儲存并運輸。甲醛工廠位于與MF樹脂工廠相同的位置，該甲醛工廠包括合成部分(FH)和吸收部分(A)。在合成部分中，引入空氣(L)和甲醇，甲醛在催化劑的協(xié)助下在高溫下形成。然后，將甲醛運輸?shù)轿詹糠?，在該吸收部分中，氣相甲醛被吸收到水中。然后，將甲醛溶液投料到MF樹脂工廠。通過從三聚氰胺工廠長途運輸以供應(yīng)制備樹脂所需的三聚氰胺，并將固體三聚氰胺首先溶于水中。然后，將三聚氰胺的水溶液投料到制備MF樹脂(MF)的樹脂工廠中。
圖2描述了根據(jù)本發(fā)明MF預(yù)縮合物(MFP)作為原料制備MF樹脂(MF)的方法。樹脂工廠的位置與制備MF預(yù)縮合物所需的三聚氰胺工廠和甲醛工廠的位置不同。將MF預(yù)縮合物運輸?shù)街苽銶F樹脂的位置?？蛇x地，將固體三聚氰胺(M)或經(jīng)溶解的固體三聚氰胺加入MF樹脂工廠中。三聚氰胺通過將尿素(U)加入三聚氰胺工廠中的三聚氰胺反應(yīng)器(R)中來制備。三聚氰胺工廠還包括冷卻器(Q)和汽提器(S)。將汽提后得到的含三聚氰胺的水流投料到根據(jù)本發(fā)明的混合部分(C)中。在包括合成部分(FH)的甲醛工廠中，甲醛在催化劑的協(xié)助下在高溫下制備。然后，將所形成的甲醛氣體加入根據(jù)本發(fā)明的混合部分中，在該混合部分中，甲醛氣體被吸收到含三聚氰胺的水流中，從而形成了MF預(yù)縮合物(MFP)。
實施例I為了制備MF預(yù)縮合物，將497g含甲醛流加入2.0L反應(yīng)器中。將含甲醛流的pH用NaOH調(diào)節(jié)至8.5，并加入466g含三聚氰胺的水流。含三聚氰胺的水流在三聚氰胺工廠中進(jìn)行汽提后立即分離。含三聚氰胺的水流包括79wt％的三聚氰胺和21wt％的水，含甲醛流包括30wt％的甲醛和70wt％的水。接著使pH恢復(fù)到8.5。將該溶液加熱到95℃。10分鐘后，開始反應(yīng)，監(jiān)測該反應(yīng)直到約40分鐘后達(dá)到濁點。濁點被定義為，添加到20℃的大量水中的一滴預(yù)縮合物不再立即溶解并出現(xiàn)渾濁的時刻。進(jìn)一步監(jiān)測該反應(yīng)，并且每10分鐘取樣以確定耐水性(WT)。在WT達(dá)到2.3時，將反應(yīng)冷卻至室溫并停止。WT被定義為，20℃下，在預(yù)縮合物出現(xiàn)渾濁以前可以添加到1克預(yù)縮合物中的水量(以克計)。將MF預(yù)縮合物在完全冷卻以前通過2μm的過濾器過濾。在達(dá)到上述WT值時，該預(yù)縮合物可以穩(wěn)定30天以上并可以被運輸，而不進(jìn)一步反應(yīng)。所得MF預(yù)縮合物的固體含量為55wt％，F(xiàn)/M摩爾比為1.7。通過噴霧干燥可以得到可無限期穩(wěn)定的MF預(yù)縮合物。
實施例II為了制備MF預(yù)縮合物，將300g含甲醛流加入2.0L反應(yīng)器中。將含甲醛流的pH用NaOH調(diào)節(jié)至7.9，并加入547g含三聚氰胺的水流。將含三聚氰胺的水流在三聚氰胺工廠中進(jìn)行汽提后立即分離。含三聚氰胺的水流包括79wt％的三聚氰胺和21wt％的水，含甲醛流包括55.4wt％的甲醛和44.6wt％的水。接著使pH恢復(fù)到7.9。將該溶液加熱到60℃。10分鐘后，開始反應(yīng)，監(jiān)測該反應(yīng)直到約45分鐘后達(dá)到濁點。濁點被定義為，添加到20℃的大量水中的一滴預(yù)縮合物不再立即溶解并出現(xiàn)渾濁的時刻。進(jìn)一步監(jiān)測該反應(yīng)，直到總反應(yīng)時間達(dá)到300分鐘。所得MF預(yù)縮合物的F/M摩爾比為10。該預(yù)縮合物可以穩(wěn)定30天以上，并且可以被運輸，而不進(jìn)一步反應(yīng)。
權(quán)利要求
1.一種用于制備含三聚氰胺和醛的水流的方法，其特征在于，含三聚氰胺的水流與含醛流接觸，所述含三聚氰胺的水流來自三聚氰胺工廠。
2.一種用于制備含三聚氰胺、尿素和醛的水流的方法，其特征在于，含三聚氰胺的水流和含尿素流與含醛流接觸，所述含三聚氰胺的水流來自三聚氰胺工廠。
3.如權(quán)利要求1-2中任意一項所述的方法，其特征在于，所述含三聚氰胺的水流在與所述含醛流接觸以前被純化。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述含尿素流來自尿素工廠。
5.如權(quán)利要求1-4中任意一項所述的方法，其特征在于，所述醛是甲醛。
6.如權(quán)利要求1、3或5中任意一項所述的方法，其特征在于，所述含三聚氰胺和甲醛的水流的F/M比為0.5-20.0。
7.如權(quán)利要求2、4或5中任意一項所述的方法，其特征在于，所述含三聚氰胺、尿素和醛的水流的F/(NH2)2比為0.5-5.0。
8.如權(quán)利要求1-7中任意一項所述的方法，其特征在于，所述含甲醛流是來自甲醛工廠的氣流。
9.如權(quán)利要求1-8中任意一項所述的方法，其特征在于，所述含三聚氰胺的水流包括5-50wt％水。
10.如權(quán)利要求1-9中任意一項所述的方法，其特征在于，所述含三聚氰胺的水流來自所述三聚氰胺工廠的汽提器。
11.如權(quán)利要求1-10中任意一項所述的方法，其特征在于，所述含三聚氰胺的水流和可選的含尿素流與所述含甲醛流在所述甲醛工廠中進(jìn)行接觸。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述含三聚氰胺的水流與所述含甲醛流在所述甲醛工廠的吸收柱中進(jìn)行接觸。
13.如權(quán)利要求1-12中任意一項所述的方法，其特征在于，所述含三聚氰胺和醛的水流通過過濾進(jìn)行純化。
14.一種用于最優(yōu)化包括三聚氰胺合成部分和回收部分的三聚氰胺工廠的方法，所述三聚氰胺合成部分包括反應(yīng)器、冷卻器和汽提器，在所述回收部分中，所述三聚氰胺被純化，其特征在于，所述三聚氰胺合成部分的生產(chǎn)能力增加超過了所述回收部分的生產(chǎn)能力，并且來自所述三聚氰胺合成部分的一部分三聚氰胺流作為含三聚氰胺的水流投料到權(quán)利要求1或2的方法中。
15.用于制備含三聚氰胺和甲醛的水流的工廠，所述工廠包括三聚氰胺合成部分和可選回收部分，在所述三聚氰胺合成部分中，形成含三聚氰胺的水流，在所述回收部分中，所述三聚氰胺被純化，其特征在于，所述工廠包括混合部分和將所述含甲醛流運輸?shù)交旌喜糠植碜运鋈矍璋饭S的所述含三聚氰胺的水流運輸?shù)交旌喜糠值难b置，在所述混合部分中，所述含三聚氰胺的水流與含甲醛流接觸，從而形成所述含三聚氰胺和甲醛的水流。
16.用于制備含三聚氰胺、尿素和甲醛的水流的工廠，所述工廠包括三聚氰胺合成部分和可選回收部分，在所述三聚氰胺合成部分中，形成含三聚氰胺的水流，在所述回收部分中，所述三聚氰胺被純化，其特征在于，所述工廠包括混合部分和將所述含甲醛流和所述含尿素流運輸?shù)交旌喜糠植碜运鋈矍璋饭S的所述含三聚氰胺的水流運輸?shù)交旌喜糠值难b置，在所述混合部分中，所述含三聚氰胺的水流與含尿素流和含甲醛流接觸，從而形成所述含三聚氰胺、尿素和甲醛的水流。
17.如權(quán)利要求16所述的工廠，還包括尿素合成部分和可選回收部分，在所述尿素合成部分中，形成含尿素流，在所述回收部分中，從所述含尿素流中完全或部分除去除尿素以外的其它化合物，其特征在于，添加到所述混合部分中的所述含尿素流來自所述尿素合成部分。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制備含三聚氰胺和醛的水流的方法，在所述方法中，含三聚氰胺的水流與含醛流接觸，所述含三聚氰胺的水流來自三聚氰胺工廠。本發(fā)明還涉及了一種用于制備含三聚氰胺、尿素和醛的水流的方法，在所述方法中，含三聚氰胺的水流和含尿素流與含醛流接觸，所述含三聚氰胺的水流來自三聚氰胺工廠。
文檔編號C07D251/56GK101044177SQ200580036245
公開日2007年9月26日 申請日期2005年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月22日
發(fā)明者諾拉·安娜·維德, 翰德里克·德克·郝文, 亨利克斯·東尼厄斯·瑪麗亞·杜伊斯特斯, 亨利克斯·馬里修斯·韋爾斯庫爾 申請人:帝斯曼知識產(chǎn)權(quán)資產(chǎn)管理有限公司