连续工艺生产光电级氰酸钾的方法技术

本发明专利技术涉及一种连续工艺生产光电级氰酸钾的方法，包括如下步骤：首先将尿素和氢氧化钾混合，然后加入N,N‑二甲基甲酰胺并搅拌，再将混合物放入到隧道箱式反应器中，加热并保温反应，得到粗产品；将所述粗产品经醇类溶剂精制处理后干燥，然后用水洗涤，再将经过洗涤后的粗产品先通过阴离子交换树脂，再通过阳离子交换树脂，然后将过柱后的溶液在加热套上加热，蒸发至有晶体析出，再冷却静置，待降至室温，过滤收集结晶，并在55℃～65℃下烘干，得到光电级氰酸钾。本发明专利技术方法制得的氰酸钾，收率高、纯度高，产品纯度可达到99％以上，可用于光电产品的生产制备上，能够满足光电级产品的使用条件。

【技术实现步骤摘要】
连续工艺生产光电级氰酸钾的方法
本专利技术属于氰酸钾的合成
，具体涉及一种连续工艺生产光电级氰酸钾的方法。
技术介绍
氰酸钾是一种重要的精细化学品，可用作除草剂、落叶剂及有机合成，此外，还可以用于制备玻璃制造、陶瓷艺术、金属表面硬化处理、肥料、杀虫剂等。氰酸钾的合成方法有多种，较早是由氧化剂如氧气、空气、过氧化物或氧化铅将氰化钾转化为氰酸钾，该法因使用氰化钾，毒性大，操作不安全，并且产率低。吴红等(氰酸钾合成研究进展.化学工业与工程技术,2003,24(03):31～33)报道，合成氰酸钾的原料有含氮化合物如尿素、双氰胺、三聚氰胺，钾盐有碳酸钾、氢氧化钾、亚硝酸钾等。从反应相态看，有固态熔融法、吸收法、液相反应法和液固相反应法等。其中，液固相反应法，原料来源易得，操作简单，易与溶剂分离、经济性好等特点，适合于工业化生产。ErnerW等(US3167387)以碳酸钾和尿素为原料，以亚砜或砜类物质为溶剂，合成了氰酸钾。该专利技术的特点是采用了对尿素及碳酸钾有较强溶解能力的溶剂，如甲乙基亚砜、二乙基亚砜等。但此反应收率较低，收率仅为90％，且有大量氨气逸出，环境污染较大。在此基础上，DodgeW等(US4495107)于1985年提出了一种不同的合成氰酸钾的方法。他认为，ErnerW提出的合成方法采用的溶剂为极性较强的砜及亚砜类物质，该类物质既可溶解碳酸钾又可溶解尿素，使反应物形成均匀的混合物；另外，该法需使用过量的尿素，而过量的尿素会留在产物氰酸钾晶体中，使产物纯度下降。他认为要得到纯度较高的氰酸钾，反应所用溶剂应选择性地溶解尿素而不溶解碳酸钾，如1,2-二氯苯、苯基氰、1,3,5-三甲苯等，其中1,2-二氯苯较为理想。该法可用于合成氰酸钠(钾、锂、铷、铯)，反应的原料配比采用碳酸盐过量20％。但该专利技术收率仅为87.5％，且由于原料中碳酸盐过量，致使产物氰酸钠中混有碳酸盐，造成分离困难，也是该专利技术的缺点。日本化成公司的高山义弘与高木清秀公开了合成氰酸钾的方法(EP0122031)。合成反应通常按回流方式进行，所以需使用带有冷凝器的反应装置。溶剂的用量一般为尿素用量的0.5～10倍，最好为1～3倍。氰酸钠的收率为95，根据X射线测定，其纯度仅为94％，且产品中含有较多的碳酸盐杂质，无法满足光电级产品的使用。PreeD和OldenburgE提出用金属和尿素作为原料制备金属氰酸盐的方法(US2801154)。该法的特点是将金属细粉末(小于20μm)与尿素分散于一惰性溶剂中进行反应，可得高纯度的金属氰酸盐。制得的氰酸盐不需重结晶，只要从反应器中取出即可。使用本方法得到的氰酸钾收率只有90.2％，且产品中含有的金属粉末在后续的纯化中存在一定困难。目前，国内氰酸钾生产主要存在着生产工艺不成熟，产品纯度较低，达不到国外厂家的要求等问题。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提出一种连续工艺生产光电级氰酸钾的方法。本专利技术的一种连续工艺生产光电级氰酸钾的方法，包括如下步骤：S101：首先将尿素和氢氧化钾按照摩尔比(1.3～1.7)：1混合，然后加入N,N-二甲基甲酰胺并搅拌1h～2h，再将混合物放入到隧道箱式反应器中，加热至140℃～180℃，并保温反应2h～4h，得到粗产品；其中，尿素与N,N-二甲基甲酰胺的质量比为(7～9)：1；S102：将所述粗产品经醇类溶剂精制处理后干燥，然后用水洗涤，再将经过洗涤后的粗产品先通过阴离子交换树脂处理2次～3次，再通过阳离子交换树脂处理2次～3次，然后将过柱后的溶液在加热套上加热，蒸发至有晶体析出，再冷却静置，待降至室温，过滤收集结晶，并在55℃～65℃下烘干，得到光电级氰酸钾。本专利技术方法制得的氰酸钾，收率高、纯度高，产品纯度可达到99％以上，可用于光电产品的生产制备上，能够满足光电级产品的使用条件。另外，本专利技术上述的连续工艺生产光电级氰酸钾的方法，还可以具有如下附加的技术特征：进一步地，所述尿素和所述氢氧化钾均为电子级纯度，其含量均在99.999％以上。进一步地，在所述隧道箱式反应器中，在出料口处设置有刮板，用于控制所述隧道箱式反应器中料浆的厚度为0.3cm～2cm。进一步地，所述的醇类溶剂至少包括甲醇、乙醇、1-丙醇、异丙醇、正丁醇和2-丁醇中的一种。进一步地，所述的醇类溶剂为乙醇。进一步地，所述阳离子交换树脂柱为经过氯化钾溶液转型处理的钾型阳离子交换树脂柱，所述阴离子交换树脂柱为经过氰酸钠溶液转型处理的氰酸型阴离子交换树脂柱。进一步地，钾型阳离子交换树脂柱的转型处理的步骤为：先用7倍～9倍树脂体积的1mol/L的氢氧化钠溶液冲洗25min～35min，再用7倍～9倍树脂体积的电子级水冲洗25min～35min，再用7倍～9倍树脂体积的1mol/L氯化钾溶液冲洗25min～35min，得到钾型阳离子交换树脂柱。进一步地，所述氰酸型阴离子交换树脂柱的转型处理的步骤包括：先用7倍～9倍树脂体积的1mol/L的氢氧化钠溶液冲洗25min～35min，用7倍～9倍树脂体积的电子级水冲洗25min～35min，再用7倍～9倍树脂体积的1mol/L氰酸钠溶液冲洗25min～35min，得到氰酸型阴离子交换树脂柱。本专利技术的另一个目的在于提出所述的方法在制备光电级氰酸钾中的应用。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。本专利技术是通过如下技术方案实现的：一种采用连续工艺生产光电级氰酸钾的方法，以电子级纯度的尿素和氢氧化钾为原料，以N,N-二甲基甲酰胺为溶剂，尿素与氢氧化钾的摩尔比为1.3～1.7:1，溶剂与尿素的质量比为7～9:1，在混合釜内充分搅拌1～2h后，连续缓慢放料到隧道箱式反应器中，在反应温度为140～180℃的条件下，在反应器中停留反应2～4h，可以得到氰酸钾含量在98％以上的的粗产品。粗产品经醇类溶剂精制后对产品进行干燥处理，可得到纯度在99％以上的氰酸钾。再将经过洗涤后的氰酸钾水溶液通过离子交换树脂柱处理，使得其能够满足光电级产品的使用。通过本专利技术方法制得的氰酸钾，收率高、纯度高，能够满足光电级产品的使用条件。所述的电子级纯度的尿素、氢氧化钾，其含量均在99.999％以上，以保障产品质量。所述光电级产品指最后产品中氯以及各种重金属(钴、铜、汞)的质量分数均在0.001％以下。所述的隧道箱式反应器，微负压，在出料口与反应器结合处存在刮板，可以控制反应器中料浆的厚度为0.3～2cm，长度在几米至数十米不等，皮带轮输送。所述的醇类洗涤剂可为甲醇、乙醇、1-丙醇、异丙醇、正丁醇或2-丁醇，其中甲醇、乙醇或异丙醇较为合适，优选乙醇。所述的阳离子交换树脂柱为经过氯化钾溶液转型处理的钾型阳离子交换树脂柱，阴离子交换树脂柱为经过氰酸钠溶液转型处理的氰酸型阴离子交换树脂柱。所述的氰酸钾的合成方法，包括如下步骤：1)将称量好的溶剂、尿素和氢氧化钾加入反应器中，充分搅拌1～2h，连续缓慢放料到隧道箱式反应器中，反应温度为140～180℃，停留时间为2～4h。2)将反应后的物料从反应器中导出，冷却至室温，真空抽滤，再冷却至室温，得本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种连续工艺生产光电级氰酸钾的方法，其特征在于，包括如下步骤：S101：首先将尿素和氢氧化钾按照摩尔比(1.3～1.7)：1混合，然后加入N,N‑二甲基甲酰胺并搅拌1h～2h，再将混合物放入到隧道箱式反应器中，加热至140℃～180℃，并保温反应2h～4h，得到粗产品；其中，尿素与N,N‑二甲基甲酰胺的质量比为(7～9)：1；S102：将所述粗产品经醇类溶剂精制处理后干燥，然后用水洗涤，再将经过洗涤后的粗产品先通过阴离子交换树脂处理2次～3次，再通过阳离子交换树脂处理2次～3次，然后将过柱后的溶液在加热套上加热，蒸发至有晶体析出，再冷却静置，待降至室温，过滤收集结晶，并在55℃～65℃下烘干，得到光电级氰酸钾。

【技术特征摘要】
1.一种连续工艺生产光电级氰酸钾的方法，其特征在于，包括如下步骤：S101：首先将尿素和氢氧化钾按照摩尔比(1.3～1.7)：1混合，然后加入N,N-二甲基甲酰胺并搅拌1h～2h，再将混合物放入到隧道箱式反应器中，加热至140℃～180℃，并保温反应2h～4h，得到粗产品；其中，尿素与N,N-二甲基甲酰胺的质量比为(7～9)：1；S102：将所述粗产品经醇类溶剂精制处理后干燥，然后用水洗涤，再将经过洗涤后的粗产品先通过阴离子交换树脂处理2次～3次，再通过阳离子交换树脂处理2次～3次，然后将过柱后的溶液在加热套上加热，蒸发至有晶体析出，再冷却静置，待降至室温，过滤收集结晶，并在55℃～65℃下烘干，得到光电级氰酸钾。2.根据权利要求1所述的连续工艺生产光电级氰酸钾的方法，其特征在于，所述尿素和所述氢氧化钾均为电子级纯度，其含量均在99.999％以上。3.根据权利要求1所述的连续工艺生产光电级氰酸钾的方法，其特征在于，在所述隧道箱式反应器中，在出料口处设置有刮板，用于控制所述隧道箱式反应器中料浆的厚度为0.3cm～2cm。4.根据权利要求1所述的连续工艺生产光电级氰酸钾的方法，其特征在于，所述的醇类溶剂至少包括甲醇、乙醇、1-丙醇、异丙醇、正丁醇和2-丁醇...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱及雨，李运宏，邱鹏云，黄朋勉，周胜，
申请(专利权)人：湖南立德科技新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43