試論氰尿酸固相法合成工藝技術(shù)

邊麗麗(陜西陜化煤化工集團有限公司)

綜上所述，可以看出返料法的關(guān)鍵是降低返料倍數(shù)，隨著研究工作的不斷深入，當(dāng)前主要的工藝為三股進料，此種工藝主要

固相法具有較多的缺陷，但是在當(dāng)前仍然是應(yīng)用最廣的一種工藝形式，其與液相熱解法同為尿素?zé)峤夥ǖ膬煞N形式，反應(yīng)產(chǎn)物主要包括雙氰胺、縮二脲、縮三脲等物質(zhì)，排放出的氨氣能夠被硫酸或者磷酸吸收，作為氮肥的生產(chǎn)材料，因此我國眾多制造廠都使用固相法來合成氰尿酸。本文由此開展探討，主要做了以下研究。

一、直接加熱縮合

固相法合成技術(shù)可以分為眾多的其他方式，這其中最早采用的是直接加熱法，并且在當(dāng)前也有少部分的廠家利用此種方式生產(chǎn)，此方法的操作簡單，主要原理是將固體的尿素放置在高溫環(huán)境中，使其直接加熱縮合。

二、熔融法

當(dāng)工業(yè)窯爐以及反應(yīng)裝置中的溫度到達200-290℃時候，固體尿素就會熔融犯戒，產(chǎn)生氨基甲酸酯、粗氰尿酸以及氰尿酰胺鹽等，其中縮二脲當(dāng)中的粗氰尿酸當(dāng)中有含量超過一般的氰尿酸，然后這些物質(zhì)進行酸洗、破碎、分離和干燥之后成為更高含量的氰尿酸，一般含量為98%以上。但是熔融法也有一定的缺陷，體現(xiàn)在過程中因為尿素熔融出現(xiàn)的液相常常與攪拌器或者反應(yīng)器粘連，這就導(dǎo)致眾多不良問題出現(xiàn)，例如導(dǎo)熱性降低，氨難以溢出，而近壁部位的溫度太高時會導(dǎo)致胺類和過度縮合出現(xiàn)其他產(chǎn)物，同時也會降低原料的利用率，只有采取酸洗才能夠提高反應(yīng)產(chǎn)物的純度，最后就是生產(chǎn)方式為間歇型，因此裝料或者卸料的時候溫度波動不穩(wěn)定，這就影響了反應(yīng)器的使用壽命。

三、返料法

針對以上熔融法當(dāng)中存在的諸多缺陷，學(xué)者們一直在研究如何在粗氰尿酸返料下將尿素?zé)峤舛苯赢a(chǎn)生氰尿酸的工藝方式，就是在反應(yīng)器中加入適當(dāng)?shù)哪蛩睾头盗虾螅跍囟冗_到220-280°C時進行熱解縮合反應(yīng)，并且當(dāng)尿素在熔融過程中產(chǎn)生液相時李榮返料迅速吸收，從而避免上述所說的粘連情況，同時將混合物料攪拌后再利用螺旋葉片傳送混合物料，保證生產(chǎn)的連貫性。返料法與熔融法相比最大的區(qū)別在于其側(cè)重于優(yōu)化反應(yīng)條件，顯著提高了原料的利用率，但是返料的倍數(shù)為尿素≥3：1，返料倍數(shù)直線上漲必然會提高耗能量，降低設(shè)備的生產(chǎn)效率，同時最后產(chǎn)生的氰尿酸含量較低，在后續(xù)工作中必須采取酸洗工藝彌補此缺陷，因此在后來出現(xiàn)多股進料的優(yōu)化方式，將尿素分配注入反應(yīng)器的不同入口中，將首股和粗氰尿酸按照1：1的比例加入，雖然這種方式減少了返料倍數(shù)，但是對于反應(yīng)器的要求更高，必須將反應(yīng)器的機構(gòu)復(fù)雜化。為了兼顧生產(chǎn)效率和產(chǎn)出物質(zhì)的純度，在后期又出現(xiàn)了一種新工藝，即將第一旋轉(zhuǎn)式圓柱型反應(yīng)器中加入再循環(huán)氰尿酸以及尿素，然后經(jīng)過處理得到氰尿酸脲球體，此環(huán)節(jié)的溫度不應(yīng)高于350℃，并且在180℃以上，上述流程完成后再加入到第二反應(yīng)器中，進行熱解后其出口的換管和固相分離連接，此時出口位置的交換管低于其液面，讓水溶液吸收熱解當(dāng)中的固相產(chǎn)物，定時清理掉其中的懸浮物，并將新鮮溶液注依據(jù)的是尿素在反應(yīng)溫度下只需要5mi n左右的時間就可以產(chǎn)生固態(tài)的粗氰尿酸的特征，粗氰尿酸返料先于第一投料口加入，然后由反應(yīng)器前部產(chǎn)生的固態(tài)粗氰尿酸也發(fā)揮了返料的功能，能夠有效降低返料倍數(shù)為1∶1，但是反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)要做出調(diào)整。后來又產(chǎn)生了連續(xù)化固相法氰尿酸縮合工藝，這一方式的特點在于尿素和氰尿酸的混合比例為1∶1.7，經(jīng)過縮合、干燥工藝后，置入280°C的縮合反應(yīng)器中保持15mi n的時間，這種方式盡管避免了粘連以及尿素揮發(fā)問題，但是反應(yīng)裝置也相對復(fù)雜，返料比值高，設(shè)備的最大生產(chǎn)能力難以發(fā)揮，并且最終產(chǎn)生的氰尿酸含量也偏低（92%），依然也要后續(xù)加工工藝的處理，這導(dǎo)致工藝成本上升，性價比較低。

四、熔鹽熱解法

此方式主要是通過能夠溶于水但是不溶于氰尿酸的鹽類和尿素混熔，并且處于高溫環(huán)境下，熔鹽中的尿素的熱解縮合物為氰尿酸，此種工藝能夠使氰尿酸結(jié)晶出來，避免與氨結(jié)合出現(xiàn)胺類產(chǎn)物的不良反映，最后通過常溫下氰尿酸與水不相溶的特性將其提取出來。具體的工藝流程為：在盛有熔融鹽的反應(yīng)器中加入尿素，然后給予適當(dāng)?shù)膲毫?，控?20℃左右的溫度保持半小時至一小時，產(chǎn)物冷卻后加入水，經(jīng)過洗滌、干燥后得出較高含量的氰尿酸，這種工藝的優(yōu)勢在于操作簡便，不管是連續(xù)化生產(chǎn)還是間歇生產(chǎn)都能夠采用，缺陷體現(xiàn)在加水后原本分離氰尿酸的鹽類轉(zhuǎn)化為水溶液，但是如果循環(huán)利用就必須使用濃縮結(jié)晶，這就導(dǎo)致生產(chǎn)過程變得較為復(fù)雜，耗能量也會進一步上升，另外尿素的轉(zhuǎn)化率有限，只能保證65%左右，并且此工藝對于設(shè)備的損害較為嚴重，生產(chǎn)成本上升。

五、熔融金屬熱解法

金融熔融法是指在金屬表面進行尿素的熱解縮合，產(chǎn)生氰尿酸粗品之后再進行加工得到最終產(chǎn)品，這種方式具有一定的優(yōu)勢，但是過于依靠高溫，且粗品的轉(zhuǎn)移也涉及較高的技術(shù)要求。

結(jié)束語

綜上所述，固相法合成工藝存在一定優(yōu)勢但是也伴隨一系列的問題，例如加熱途中液相出現(xiàn)粘連等，但是其問題可以通過優(yōu)化工藝來解決，當(dāng)前存在的問題僅是因為技術(shù)不成熟，從長遠來看還是具備較大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

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