專利名稱：一種二氯異氰尿酸鈉的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種二氯異氰尿酸鈉的制備方法，特別是涉及一種采用通氯氯化及次氯酸 鈉氯化聯(lián)合制備二氯異氰尿酸鈉的方法。
背景技術(shù)：
二氯異氰尿酸鈉(簡(jiǎn)稱DCCNa)是氯代異氰尿酸類產(chǎn)品中重要的品種之一，又名羊毛整 理劑DC、優(yōu)氯凈，學(xué)名為l, 3_二氯-均三嗪三酮鈉，外觀為白色粉末狀晶體,略有氯氣味,分 子式(^1凡酤03 ,分子量219. 95 ，理論有效氯含量為64. 5 % ，熔點(diǎn)230 —235 。C (分解),25 。C時(shí)每100mL水可溶解本品25g ， 1呢水溶液的pH值為6. 5。粉末狀產(chǎn)品的體積比重為O. 50 —0. 65g/cm3 ，粒狀產(chǎn)品的體積比重為O. 90 —0. 96g/cm3; 二氯異氰尿酸鈉晶體中含有2個(gè) 分子結(jié)晶水,稱為二水二氯異氰尿酸鈉(簡(jiǎn)稱DCCNa 2H20),其理論有效氯含量為55. 4 % , 穩(wěn)定性大于不含結(jié)晶水的二氯異氰尿酸鈉。二氯異氰尿酸鈉在常溫下能與氨、銨鹽、酰胺、 苯胺反應(yīng)放出NCl3氣體，還能與金屬氧化物和酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，是一種較為活潑的強(qiáng)氧化 劑。
目前，各國(guó)科研生產(chǎn)人員提出了許多合成二氯異氰尿酸鈉的方法，主要有以下幾種
1、 二氯異氰尿酸中和法工藝
二氯異氰尿酸中和法的工藝過(guò)程為先將氰尿酸與燒堿反應(yīng)，制得氰尿酸二鈉，簡(jiǎn)稱 二鈉鹽，分子式為N&H(CN0)3。將二鈉鹽氯化，生成二氯異氰尿酸結(jié)晶。過(guò)濾后，將濕濾 餅與燒堿或純堿、小蘇打迅速混合進(jìn)行中和反應(yīng)，即可生成二氯異氰尿酸鈉。
該法的優(yōu)點(diǎn)為原料消耗和能耗較低，生產(chǎn)成本較低。這是因?yàn)槎犬惽枘蛩嵩谒械?溶解度很小(25'C時(shí)的溶解度為0.8g/100g水)，產(chǎn)物隨廢液排走的量較少，過(guò)濾的收率 較高；中和反應(yīng)為固相反應(yīng)，損失也很少；氯化溫度在20'C左右，不需低溫冷卻，用電量 少。缺點(diǎn)是產(chǎn)品有效氯和pH值波動(dòng)較大，產(chǎn)品穩(wěn)定性較差，氣味大，生產(chǎn)環(huán)境較差。
2、 次氯酸鈉氯化法工藝
次氯酸鈉氯化法的工藝過(guò)程為先將燒堿與氯氣反應(yīng)制取次氯酸鈉，然后與氰尿酸反 應(yīng)，并加入中和劑，郎可一步生成二氯異氰尿酸鈉。由于采用液相法生產(chǎn)，二氯異氰尿酸鈉結(jié)晶體從溶液中析出，因此該方法生產(chǎn)的二氯異氰尿酸鈉產(chǎn)品純度較高，有效氯及PH 值波動(dòng)較小，氣味小，穩(wěn)定性好，溶解快而完全。但其收率相對(duì)于二氯異氰尿酸中和法的 要稍低些，能耗也要高些.
除了上述2種生產(chǎn)方法外，還有三氯異氰尿酸氯化成鹽法、次氯酸氯化法、食鹽法、 碳酸鹽法等。三氯異氰尿酸氯化成鹽法雖然產(chǎn)品純度高、質(zhì)量好，但由于工藝流程長(zhǎng)、收 率低、能耗高、生產(chǎn)成本高，在20世紀(jì)80年代中期前我國(guó)有部分廠家采用該法，現(xiàn)大都 改為上述介紹的2種方法生產(chǎn)或者停產(chǎn)，而后幾種方法未見(jiàn)我國(guó)有工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)的報(bào) 道。
如何在得到高質(zhì)量(色澤好、有效氯含量高)的二氯異氰尿酸鈉，又能夠降低氯氣的 消耗和排放，解決上述方法中存在的產(chǎn)品生產(chǎn)消耗高或生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)氣味大、環(huán)境污染嚴(yán)重的 問(wèn)題，是近年來(lái)科研、生產(chǎn)人員一直在思索和研究的難題。采用異氰尿酸二鈉鹽部分氯化， 使中間產(chǎn)物有效氯達(dá)到一定的水平。然后采用次氯酸鈉繼續(xù)氯化達(dá)到要求的有效氯含量。 使用的次氯酸鈉由尾氣吸收得到，如果能夠解決產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定的問(wèn)題，應(yīng)該能夠較好地 解決以上存在的難題。國(guó)內(nèi)外未見(jiàn)采用類似方法生產(chǎn)二氯異氰尿酸鈉的相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)，在 國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)中也未見(jiàn)相關(guān)報(bào)道。
根據(jù)我們的研究，在國(guó)內(nèi)主要的合成二氯異氰尿酸鈉工藝中，目前主要使用的是氰尿 酸直接氯化法工藝。在此工藝中，氰尿酸部分溶于液堿中，在一定的溫度下滴堿通氯制備 二氯異氰尿酸，然后把制成的二氯異氰尿酸與純堿干法混合制備二氯異氰尿酸鈉。此工藝 過(guò)程中第一步通氯合成收率一般不足90%,同時(shí)氯氣不能全部被氰尿酸鈉鹽溶液吸收造成 氯氣泄漏。此過(guò)程一方面造成二氯異氰尿酸合成成本增加，另一方面造成生產(chǎn)環(huán)境及周邊 環(huán)境受氯氣污染嚴(yán)重。第二步二氯異氰尿酸與純堿混合制備二氯異氰尿酸鈉也由于有大量 的刺激性氣體(主要是氯氣和三氯化氮)產(chǎn)生造成環(huán)境污染。目前，生產(chǎn)企業(yè)還沒(méi)有解決 以上兩個(gè)方面問(wèn)題的成熟方法，使部分生產(chǎn)企業(yè)由于污染嚴(yán)重、消耗過(guò)高而處于停產(chǎn)或半 停產(chǎn)狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高收率的二氯異氰尿酸鈉的工業(yè)合成方法，同時(shí)解決在直接 通氯工藝中氯氣不能完全利用而造成的生產(chǎn)環(huán)境氣味大，對(duì)周邊環(huán)境影響嚴(yán)重的問(wèn)題。 本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的
1、 二氯異氰尿酸的合成在反應(yīng)容器中投入一定數(shù)量的氰尿酸，按摩爾比1: 2. 0-2. 4
投入含量30%的液堿，控制反應(yīng)溫度15 4(TC，攪拌使氰尿酸完全溶解轉(zhuǎn)化為氰尿酸二鈉 鹽溶液(溶液呈澄清透明)。緩緩?fù)ㄈ肼葰猓?dāng)溶液pH由大于13降至4.5左右時(shí)，停止 通氯，以檢驗(yàn)成品二氯異氰尿酸鈉的方法測(cè)定中間體的有效氯含量。此時(shí)有效氯含量應(yīng)當(dāng) 在20%至50%之間?？刂茰囟仍?0 40'C滴加8 10%次氯酸鈉溶液(由未反應(yīng)氯氣用液堿 吸收制備)，當(dāng)溶液pH降至3.5左右，產(chǎn)物有效氯含量達(dá)到65 70%時(shí)，反應(yīng)物放入抽濾 槽中抽濾制得二氯異氰尿酸產(chǎn)物，產(chǎn)物為純白色晶體，收率95%以上。
2、 二氯異氰尿酸鈉的制備步驟l中制得的二氯異氰尿酸和純堿以摩爾比l: 0.4 0.55混合，充分?jǐn)嚢柚频枚犬惽枘蛩徕c成品。此過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣由引風(fēng)機(jī)引入尾氣 吸收塔吸收處理。
3、 尾氣的吸收和次氯酸鈉的制備尾氣吸收塔為增強(qiáng)聚丙烯材質(zhì)填料吸收塔，尾氣 吸收為二級(jí)吸收。在一塔塔釜中加入適量的30%液堿，用水稀釋到15 20%， 二塔塔釜加 入30%液堿，二氯異氰尿酸制備通氯過(guò)程中未吸收的尾氯以引風(fēng)機(jī)引入吸收塔，開(kāi)啟吸收 塔循環(huán)泵，當(dāng)一塔塔釜液體次氯酸鈉含量達(dá)到8%以上時(shí)，將一塔液體打入反應(yīng)計(jì)量高位 槽，二塔液體打入一塔，二塔打入新的30%液堿。
另外二氯異氰尿酸合成尾氣吸收塔和步驟2中尾氣吸收塔共用。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例h
在一個(gè)500ml帶電動(dòng)攪拌的四口瓶中分別加入100g氰尿酸、300g水，裝好通氯管、 溫度計(jì)、恒壓滴液漏斗和尾氣吸收裝置。在攪拌狀態(tài)下加入200g含量30%的液堿，繼續(xù) 攪拌至氰尿酸完全溶解，控制反應(yīng)溫度2(TC，緩緩?fù)ㄈ肼葰庵敝寥芤簆H降至4.5。控制 反應(yīng)體系溫度25'C，滴加10%次氯酸鈉溶液50g，繼續(xù)攪拌10分鐘。抽濾得到白色結(jié)晶。 干重143. 2g,有效氯含量68. 5%。
將上述白色結(jié)晶與40g純堿混合得到白色二氯異氰尿酸鈉產(chǎn)物157g，產(chǎn)品水溶液pH 為6.6，有效氯含量62.3%。
實(shí)施例2:
在一個(gè)兩噸帶攪拌的反應(yīng)釜中分別加入200kg氰尿酸、600kg水，打開(kāi)尾氣吸收裝置。 在攪拌狀態(tài)下加入400kg含量3(^的液堿，攪拌至氰尿酸完全溶解，打開(kāi)冰鹽水控制反應(yīng) 溫度18 22°C ，緩緩?fù)ㄈ肼葰庵敝寥芤簆H降至4. 4 4. 6?？刂品磻?yīng)體系溫度25 30°C ， 滴加10%次氯酸鈉溶液100kg，繼續(xù)攪拌30分鐘。真空抽濾得到白色結(jié)晶。干重285kg,
有效氯含量67. 3%。
將上述白色結(jié)晶與80kg純堿混合得到白色二氯異氰尿酸鈉產(chǎn)物310kg，產(chǎn)品水溶液 pH為6.5，有效氯含量62. 1%。 比較例1:
在一個(gè)500ml帶電動(dòng)攪拌的四口瓶中分別加入100g氰尿酸、300g水，裝好通氯管、 溫度計(jì)、恒壓滴液漏斗和尾氣吸收裝置。在攪拌狀態(tài)下加入60g含量3(m的液堿，控制反 應(yīng)溫度25'C，繼續(xù)滴加30%液堿160g，同時(shí)緩緩?fù)ㄈ肼葰庵敝寥芤簆H降至2.2。繼續(xù)攪 拌10分鐘，抽濾得到白色結(jié)晶。干重134.7g,有效氯含量65W。
將上述白色結(jié)晶與37g純堿混合得到白色二氯異氰尿酸鈉產(chǎn)物145g，產(chǎn)品水溶液pH 為6.2，有效氯含量58.7%。
權(quán)利要求
1、一種二氯異氰尿酸鈉的制備方法，其特征在于異氰尿酸的氯化采用通氯氯化和次氯酸鈉輔助氯化。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氯異氰尿酸鈉的制備方法，其特征在于氯化所使用的次氯酸 鈉由氯化過(guò)程中未吸收完的氯氣通過(guò)尾氣吸收得到。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的二氯異氰尿酸鈉的制備方法，其特征在于采用吸收塔兩級(jí) 吸收尾氣。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氯異氰尿酸鈉的制備方法，其特征在于它包括步驟(1)異氰 尿酸溶于液堿制取氰尿酸二鈉鹽；步驟(2)向氰尿酸二鈉鹽溶液中通氯氣氯化；步驟(3)向步驟(2)所得懸濁液中滴加次氯酸鈉制取二氯異氰尿酸；步驟(4)離心分離 所得二氯異氰尿酸；步驟(5)以純堿中和二氯異氰尿酸得到二氯異氰尿酸鈉；步驟(6) 后處理。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的二氯異氰尿酸鈉的制備方法，其特征在于步驟(2)所得到的 中間產(chǎn)物有效氯含量在20% 50%，步驟(3)所得到的產(chǎn)物有效氯在65 70%。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的二氯異氰尿酸鈉的制備方法，其特征在于最終所得二氯異氰 尿酸鈉的有效氯含量>62% (干基)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其特征在于步驟(2)的氯化溫度控制在15 4(TC，步驟(3)所要求的氯化溫度20 40。C，總反應(yīng)時(shí)間為1 4小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種二氯異氰尿酸鈉的制備方法。本方法以異氰尿酸和氯氣、燒堿為主要原料，采用通氯氯化及次氯酸鈉氯化聯(lián)合方法生產(chǎn)二氯異氰尿酸鈉。與異氰尿酸直接氯化法相比，產(chǎn)品收率由不足90％提高到95％以上，產(chǎn)品色度有明顯改善，單釜產(chǎn)品合成時(shí)間由3.5～4小時(shí)降至2小時(shí)以下；產(chǎn)品單耗中氰尿酸由0.68噸降至0.65噸以下，氯氣單耗由0.72噸降至0.70噸以下，燒堿(30％)單耗由1.4噸降到1.3噸以下，純堿單耗與直接氯化法相近。與直接氯化法相比，未完全吸收的氯氣通過(guò)液堿吸收轉(zhuǎn)化為次氯酸鈉，生成的次氯酸鈉含量10％左右，可以直接用于目標(biāo)產(chǎn)品的生產(chǎn)回用。本發(fā)明從根本上解決了二氯異氰尿酸鈉產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中氯氣消耗過(guò)高引起的成本過(guò)高及環(huán)境污染嚴(yán)重兩方面的問(wèn)題。
文檔編號(hào)C07D251/36GK101186595SQ20061007023
公開(kāi)日2008年5月28日 申請(qǐng)日期2006年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月17日
發(fā)明者劉思全, 李懷谷, 許慶峰 申請(qǐng)人:濟(jì)南大學(xué)