一種熱解法氰尿酸生產(chǎn)工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種熱解法氰尿酸生產(chǎn)工藝，它是將溫度為132～140℃的液態(tài)尿素以5～6m/s流速、5～10m3/h流量連續(xù)泵入通有壓力為3～4Mpa、溫度為450～500℃、流量為500～1000m3/h的過熱蒸汽的滾筒窯爐內(nèi)，在250～280℃條件下尿素發(fā)生聚合反應(yīng)后生成粗品氰尿酸，出滾筒窯爐的粗品氰尿酸經(jīng)精制后制得純度為98.5～99％的氰尿酸。本發(fā)明可節(jié)約熔化尿素所需的熱能，可有效降低能耗，本發(fā)明用硫磺制酸副產(chǎn)的高溫蒸汽來(lái)提供熱能，克服了熱空氣熱利用率低、燃煤量大、污染物后續(xù)處理費(fèi)用高等不足，對(duì)環(huán)境不造成污染，熱能損失小，原料消耗低，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，產(chǎn)品收率高。操作簡(jiǎn)便，安全性高，工作環(huán)境好，勞動(dòng)強(qiáng)度低，減少了碳排放，降低了環(huán)境污染，提高了熱利用率，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。
【專利說(shuō)明】
一種熱解法氰尿酸生產(chǎn)工藝
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及氰尿酸，具體涉及氰尿酸生產(chǎn)工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]氰尿酸(英文名稱cyanuric acid)又名三聚氰酸(tricyanic acid) ;2，4，6_三輕基-1，3，5-三嗪；2，4，6三羥基-均三嗪(2，4，6-化丨32丨1^^401);均三嗪三醇(87111-triazinetr1l)?；瘜W(xué)式為C3H3N303。氰尿酸可用于合成氯代衍生物，鹽類、脂類;三氯異氰尿酸;二氯異氰尿酸鈉或鉀;可用于合成氰尿酸-甲醛樹脂、環(huán)氧樹脂、抗氧劑、涂料、油漆、粘合劑、農(nóng)藥除草劑、金屬氰化緩蝕劑、高分子材料改性劑等;可用于藥物鹵三羥嗪的生產(chǎn)；合成新型漂白劑;可用于游泳池氯穩(wěn)定劑、殺菌、去污;還可直接用于尼龍、賽克，阻燃劑及化妝品添加劑、層壓塑料及高溫玻璃鋼等生產(chǎn)原料等。
[0003]目前氰尿酸生產(chǎn)全部采用以尿素為原料經(jīng)熱聚脫氨的工藝路線來(lái)合成。
[0004]尿素?zé)峋鄯ê铣汕枘蛩岬墓に嚕菍⒛蛩赜诔夯蛭⒇?fù)壓下于200?300°C加熱脫氨熱聚環(huán)化后生成氰尿酸，其副反應(yīng)產(chǎn)物主要是氰尿酸酰胺(一酰胺、二酰胺、密胺)等。其熱聚環(huán)化反應(yīng)過程如下:
[0005]3 (NH2)2CO——C3N3H3O3+3NH3
[0006]副反應(yīng)產(chǎn)物的過程如下:
[0007 ] 4 (順2) 2CO--C3N3H2O2 (順2) +4NH3+CO2
[0008]5(NH2) 2CO——C3N3H2O2 (NH2) +5NH3+CO2
[0009]熱聚環(huán)化反應(yīng)后得氰尿酸粗品，粗品再經(jīng)精制得純品氰尿酸。
[0010]尿素?zé)峋勖摪杯h(huán)化合成氰尿酸的工藝，由于采用的熱分解的方法之不同又分為溶劑法和固相法兩條工藝。
[0011]1、熔劑法:將尿素在某些高沸點(diǎn)有機(jī)溶劑中常壓下或氮?dú)獗Ｗo(hù)下負(fù)壓加熱至沸騰回流下進(jìn)行熱聚環(huán)合反應(yīng)，此法可得到高收率及高純度的氰尿酸。所用的有機(jī)溶劑有環(huán)丁砜、四甲基脲等。尿素溶劑法熱聚合成氰尿酸的工藝比較先進(jìn)，產(chǎn)品的收率和粗品質(zhì)量均較高，尤其以環(huán)丁砜為溶劑熱解尿素合成氰尿酸時(shí)，可以得到高收率(收率相當(dāng)于理論量的92%?95%)、高質(zhì)量(氰尿酸質(zhì)量可達(dá)到92%?94%)的粗品氰尿酸，具有生產(chǎn)工藝較短、容易控制、生產(chǎn)設(shè)備少、副產(chǎn)氨氣容易回收、粗品容易精制提純等特點(diǎn)。但所用的高沸點(diǎn)溶劑價(jià)格昂貴、溶劑回收困難、溶劑回收損失的價(jià)值高于提高收率減少尿素消耗的價(jià)值，其生產(chǎn)成本高于固相法的生產(chǎn)成本，因此國(guó)內(nèi)外早期采用溶劑法生產(chǎn)氰尿酸的企業(yè)相繼改為尿素固相熱聚法的生產(chǎn)工藝進(jìn)行生產(chǎn)。
[0012]2、固相法:將尿素直接加熱或尿素和少量添加劑直接加熱聚合環(huán)制取氰尿酸的方法。由于采用的熱聚方式的不同又分為如下幾種方法:
[0013]I)循環(huán)熱聚法:將尿素和一部分循環(huán)粗品氰尿酸混合后進(jìn)行加熱脫氨聚合制取氰尿酸的方法。
[0014]2)兩段式熱聚法:先將尿素于165?240°C加熱分解為縮二脲、多縮脲、酰胺、氰尿酸等的混合物后，然后再于240?270°C加熱聚合生成氰尿酸的方法。
[0015]3)金屬浴法:將尿素加入到熔融的金屬浴中(如金屬錫)于270?280°C進(jìn)行熱聚的方法。
[0016]4)流化床熱聚法:將尿素或尿酸與氰尿酸混合后，于流化床中進(jìn)行熱聚反應(yīng)的方法。
[0017]5)連續(xù)式熱聚法:如回轉(zhuǎn)爐熱聚法、雙滾筒熱聚法等。
[0018]固相熱聚脫氨法氰尿酸生產(chǎn)工藝采用的是搪瓷盆間歇式或半連續(xù)式熱聚法進(jìn)行氰尿酸的合成。其工藝過程為:
[0019]原料尿素分裝于陶瓷砂鍋或搪瓷盆內(nèi)，然后置于料車上用液壓裝置間斷推入熱解爐內(nèi)，在250?280°C條件下尿素發(fā)生聚合反應(yīng)，生成的粗品氰尿酸從熱解爐的另一端間斷推出。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)全部采用熱空氣為熱解爐提供熱源，熱空氣由煤氣發(fā)生爐出來(lái)的煤氣燃燒制得，溫度約650?850 °C。煤氣發(fā)生爐需要消耗大量燃煤，每生產(chǎn)一噸氰尿酸消耗燃煤330Kg，5萬(wàn)噸/年氰尿酸消耗燃煤16500噸，燃煤產(chǎn)生大量廢氣:燃煤16500噸產(chǎn)生264噸SO2、42240噸CO2，須配套脫硫、除塵廢氣處理設(shè)施，不但投資大，而且經(jīng)廢氣處理后還有大量污染物排放到大氣中，造成環(huán)境污染。為保證熱解爐內(nèi)250?280°C的反應(yīng)條件，出熱解爐的熱空氣溫度須維持在230?280°C，這部分熱空氣的熱量不能利用，不僅造成了熱能的浪費(fèi)，同時(shí)由于空氣由鼓風(fēng)機(jī)鼓入煤氣燃燒器，送入熱解爐內(nèi)排管，再由引風(fēng)機(jī)引出，需消耗大量動(dòng)力。同時(shí)煤氣發(fā)生爐還存在煤氣泄漏、中毒、爆燃等安全隱患。
[0020]綜上所述，目前氰尿酸的熱解熱源提供方法主要是煤氣發(fā)生爐發(fā)生的煤氣燃燒制得的650?850°C的熱空氣，其熱利用率低，燃煤量大，污染物后續(xù)處理費(fèi)用高，不符合國(guó)家環(huán)保政策，不利于企業(yè)的健康發(fā)展，且動(dòng)力消耗大，安全風(fēng)險(xiǎn)大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0021]本發(fā)明提供一種熱解法氰尿酸生產(chǎn)工藝，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的弊端。
[0022]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，這種熱解法氰尿酸生產(chǎn)工藝包括以下步驟:
[0023]將132?140°C的液態(tài)尿素以5?6m/s流速、5?10m3/h流量連續(xù)栗入通有壓力為3?4Mpa、溫度為450?500°C、流量為500?1000m3/h的過熱蒸汽的滾筒窯爐內(nèi)，在250?280°(:條件下尿素發(fā)生聚合反應(yīng)后生成粗品氰尿酸，出滾筒窯爐的粗品氰尿酸經(jīng)精制后制得純度為98.5?99%的氰尿酸。
[0024]所述過熱蒸汽采用硫酸生產(chǎn)中副產(chǎn)的過熱蒸汽。
[0025]本發(fā)明取得的技術(shù)進(jìn)步:
[0026]1、由于將固體尿素間歇進(jìn)入工業(yè)隧道窯爐進(jìn)行熱解改為液體尿素連續(xù)進(jìn)入滾筒窯爐熱解的工藝，每噸固體尿素熔化為液體尿素需要100萬(wàn)kcal的熱量(相當(dāng)于200kg標(biāo)煤的熱量)，
[0027]可節(jié)約熔化固體尿素所需的熱能，可為尿素企業(yè)減少排放到大氣中100萬(wàn)kcal的熱量(尿素廠把液體尿素經(jīng)造粒塔變成固體顆粒尿素需用風(fēng)機(jī)吹入空氣將熱量帶出)，生產(chǎn)I噸氰尿酸消耗尿素1.75噸，生產(chǎn)I噸氰尿酸可節(jié)能175萬(wàn)kcal熱量，即可節(jié)約折合相當(dāng)于350kg標(biāo)準(zhǔn)煤，因而有效降低了能耗。
[0028]2、現(xiàn)有熱解工藝是將煤氣發(fā)生爐產(chǎn)生的650?850°C高溫?zé)釟庠匆牍I(yè)隧道爐內(nèi)的碳鋼排管內(nèi)，來(lái)保證爐內(nèi)的工藝溫度，反應(yīng)后經(jīng)引風(fēng)機(jī)排出去的廢氣溫度為230?280°C，這部分廢熱氣的熱量不易回收利用，所以只能排到大氣中，熱利用率僅為60%，且工業(yè)隧道窯爐占地面積大，散熱面積大，年產(chǎn)3萬(wàn)噸氰尿酸工業(yè)隧道窯爐占地面積1440m2，散熱面積1920m2，而本發(fā)明用硫磺制酸的高溫蒸汽來(lái)提供熱能，熱解后的余熱還可用于氰尿酸精制，冷凝水回收無(wú)廢熱排放，也減少了碳排放，本發(fā)明滾筒窯爐年產(chǎn)5萬(wàn)噸氰尿酸占地面積140m2，散熱面積420m2，大大降低了熱量散失，熱能利用率可提高到95%以上，同時(shí)節(jié)約了土地占用。這種以過熱蒸汽代替燃煤加熱的熱空氣為熱解爐提供熱源的方法，克服了熱空氣熱利用率低、燃煤量大、污染物后續(xù)處理費(fèi)用高等不足。
[0029]3、現(xiàn)有的熱解工藝年產(chǎn)3萬(wàn)噸氰尿酸用工80人，采用本發(fā)明后年產(chǎn)3萬(wàn)噸氰尿酸用工12人，現(xiàn)有隧道窯爐間歇式進(jìn)料，每次進(jìn)料要開閉兩次爐門，造成爐內(nèi)一方面進(jìn)去冷空氣，另一方面爐內(nèi)氨氣泄漏造成環(huán)境污染，本發(fā)明采用連續(xù)封閉生產(chǎn)，對(duì)環(huán)境不造成污染，熱能損失小，產(chǎn)品收率高。提高了自動(dòng)化程度，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了勞動(dòng)力，改善了工作環(huán)境。
[0030]4、現(xiàn)有的熱解工藝的工業(yè)隧道窯爐幾十米長(zhǎng)，溫度不均勻，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，原料消耗高，而滾筒窯爐體積小，蒸汽傳熱溫度穩(wěn)定，所以原料消耗低，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。
[0031 ]綜上所述，本發(fā)明操作簡(jiǎn)便，安全性高，工作環(huán)境好，勞動(dòng)強(qiáng)度低，自動(dòng)化程度高，用工少，減少了碳排放，降低了環(huán)境污染，提高了熱利用率，降低了能耗，降低了原料消耗，提尚了廣品質(zhì)量。
【具體實(shí)施方式】
[0032]實(shí)施例1:將溫度為135°C的液體尿素以5?6m/s流速、8m3/h流量栗入連續(xù)通有壓力為3.5Mpa、溫度為460°C、流量為700m3/h的過熱蒸汽的滾筒窯爐，在265°C條件下尿素發(fā)生聚合反應(yīng)后生成粗品氰尿酸，出滾筒窯爐的粗品氰尿酸加水配制成含水率65%的料漿后加入濃硫酸，控制硫酸質(zhì)量濃度在28?30 %、反應(yīng)溫度110?120 °C下反應(yīng)，反應(yīng)8?12小時(shí)后經(jīng)降溫、離心、洗滌、烘干，制得純度為98.5?99%的氰尿酸，所述過熱蒸汽采用硫酸生產(chǎn)中副產(chǎn)的過熱蒸汽。
[0033]實(shí)施例2:將溫度為132°C的液體尿素以5?6m/s流速、5m3/h流量栗入連續(xù)通有31^&、450°(:、流量為5001113/11的過熱蒸汽的滾筒窯爐，在250°(:條件下尿素發(fā)生聚合反應(yīng)后生成粗品氰尿酸，出滾筒窯爐的粗品氰尿酸加水配制成含水率65%的料漿后加入濃硫酸，控制硫酸質(zhì)量濃度在28?30 %、反應(yīng)溫度110?120 °C下反應(yīng)，反應(yīng)8?12小時(shí)后經(jīng)降溫、離心、洗滌、烘干，制得純度為98.5?99 %的氰尿酸，所述過熱蒸汽采用硫酸生產(chǎn)中副產(chǎn)的過熱蒸汽。
[0034]實(shí)施例3:將溫度為138°C的液體尿素以5?6m/s流速、8m3/h流量栗入連續(xù)通有41^&、500°(:、流量為8001113/11的過熱蒸汽的滾筒窯爐，在280°(:條件下尿素發(fā)生聚合反應(yīng)后生成粗品氰尿酸，粗品氰尿酸經(jīng)螺旋輸送器連續(xù)輸送到粗品儲(chǔ)槽內(nèi)，出滾筒窯爐的粗品氰尿酸加水配制成含水率65%的料漿后加入濃硫酸，控制硫酸質(zhì)量濃度在28?30%、反應(yīng)溫度110?120 °C下反應(yīng)，反應(yīng)8?12小時(shí)后經(jīng)降溫、離心、洗滌、烘干，制得純度為98.5?99 %的氰尿酸，所述過熱蒸汽采用硫酸生產(chǎn)中副產(chǎn)的過熱蒸汽。
[0035]實(shí)施例4:將溫度為140°C的液體尿素以5?6m/s流速、10m3/h流量栗入連續(xù)通有41^?、500°(:、流量為10001113/11的過熱蒸汽的滾筒窯爐，在280°(:條件下尿素發(fā)生聚合反應(yīng)后生成粗品氰尿酸，出滾筒窯爐的粗品氰尿酸加水配制成含水率65%的料漿后加入濃硫酸，控制硫酸質(zhì)量濃度在28?30 %、反應(yīng)溫度110?120 °C下反應(yīng)，反應(yīng)8?12小時(shí)后經(jīng)降溫、離心、洗滌、烘干，制后制得純度為98.5?99%的氰尿酸，所述過熱蒸汽采用硫酸生產(chǎn)中副產(chǎn)的過熱蒸汽。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種熱解法氰尿酸生產(chǎn)工藝，其特征在于包括以下步驟: 將132?140°C的液態(tài)尿素以5?6m/s流速、5?10m3/h流量連續(xù)栗入通有壓力為3?4Mpa、溫度為450?500°C、流量為500?100mVh的過熱蒸汽的滾筒窯爐內(nèi)，在250?280°C條件下尿素發(fā)生聚合反應(yīng)后生成粗品氰尿酸，出滾筒窯爐的粗品氰尿酸經(jīng)精制后制得純度為98.5?99%的氰尿酸。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱解法氰尿酸生產(chǎn)工藝，其特征在于所述過熱蒸汽采用硫酸生產(chǎn)中副產(chǎn)的過熱蒸汽。
【文檔編號(hào)】C07D251/32GK105906577SQ201610290445
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年4月26日
【發(fā)明人】王建伍, 董占良
【申請(qǐng)人】王建伍, 董占良