一种低温、清洁生产高纯氰酸盐的生产方法技术

本发明专利技术公开了一种低温、清洁生产高纯氰酸盐的生产方法，包括：将尿素和碳酸盐混合10-20min待用；向反应釜中加入氰酸盐底料，预热到140-150℃后加入尿素和碳酸盐的混合物；尿素和碳酸盐在160-180℃下进行充分反应，反应后的物料粉碎后得到氰酸盐产品。本发明专利技术还可采用连续的生产方式进行。本发明专利技术采用氰酸钾（钠）作为底料，提高了反应物料的分散性，使反应物物料更充分的反应，提高了产品纯度，又不会产生污染；反应在低温封闭环境下进行，不会产生毒性副产物，安全性大大提高，且产生的气体几乎能够全部回收，无三废污染，有显著的经济效益和社会效益。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，具体涉及一种以尿素和碳酸钾/钠为原料，在低温下制备氰酸盐的方法，属无机合成化学的

技术介绍
氰酸钾(钠)是一类重要的无机盐，可用于制取催眠药和麻药，还可用作除草剂、落叶齐 、杀虫剂、金属热处理剂和树脂改性剂，广泛用于玻璃制造、陶瓷艺术、金属表面硬化处理、肥料及有机合成等领域。目前，国际市场上对氰酸盐的需求较大，氰酸盐(钠、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(钠)转化为氰酸钾 (钠)，该法因使用氰化钾(钠)，毒性大，操作不安全，并且产率低。目前，世界上对氰酸钾(钠) 的合成研究较多的国家为美国及日本，另外，欧洲一些国家也有研究，相关专利报道很多， 我国这方面的报道很少。据文献报道，合成氰酸钾(钠)的原料有含氮化合物和碱金属盐， 含氮化合物有尿素、双氰胺、三聚氰胺等，碱金属盐有碳酸钾(钠)，氢氧化钾(钠)，亚硝酸钾 (钠)等，从反应相态看，有固态熔融法、液相反应法和液固相反应法等。固态熔融法是将反应物加热至高温熔融，然后冷却固化得到产物。早在1933年， Harry Kloepfer就提出采用固态熔融法合成碱金属氰酸盐，他认为可采用碱金属碳酸盐或氢化物与尿素在干燥的状态下进行反应，反应开始时将碱金属碳酸盐与不足量的尿素在 13(T150°C反应，反应一段时间后，再补加尿素以促使反应完全。在专利实例中，将5kg尿素与5. 3kg粉状碳酸钠充分混合并升温至13(T150°C反应，待反应过程中氨气逸出停止后，再补加1. 5kg尿素加热反应至无氨气逸出。采用含碱金属氰酸盐的水溶液洗涤产物可提高氰酸盐的浓度。1951年美国专利US2M6551通过在一铝制容器中熔融碳酸钾与二氰二胺、三聚氰胺或其它有机氮化合物，可获得949Γ96%的氰酸钾(仅含0. 0Γ0. 05%KCN),熔融温度 34(T550°C，碳酸钾与二氰二胺的摩尔比为2. 30:1。1卯4年，US2690956阐述了合成氰酸钠的方法，把尿素与苏打灰的混合物在约4分钟的时间内迅速加热至525 575°C，产物迅速移走、固化。专利技术者认为对该反应而言，尿素与碳酸钠的摩尔比对反应影响大，适宜的摩尔比为2. 0 2. 6摩尔，最佳摩尔比为2. 3。产物中氰酸钠的含量为95 96%，收率85%。通过采用一带有螺旋运输器的倾斜镍管，可使该操作连续进行。1%4年，Wm. p. Ter. Hors提出把2 3摩尔尿素与1摩尔的碱金属碳酸盐混合，迅速加热至熔融，产物迅速移走、固化。在专利实例中，73. 9份LiCO3与150份尿素在一煤气加热的镍制容器中反应，熔融温度约为600°C，产物LiOCN的收率为86.5%。同样，尿素与碳酸钾反应可形成氰酸钾。1956年美国专利US2770525提出的方法系将有机氮化合物与碱金属碳酸盐在钛制容器中加热至熔融以生成含较少氰化物的氰酸盐。该专利技术的特点在于采用钛制容器以取代以往的铝制容器，因熔融温度较高，超过550°C，铝制容器会变软，反应过程熔融温度范围为55(T700°C，最好在600 650°C之间。该专利技术含氮反应物为双氰胺或尿素，当为双氰胺时，碱金属碳酸盐与双氰胺的摩尔比在1. 2 1. 5之间为好，熔融反应时间不超过半小时。此外，Felice Bucci将^iiol尿素与Imol亚硝酸钾加热至220°C即剧烈反应，固体产物进一步与0. 4mol尿素反应并最终加热至550°C，可得高纯氰酸钾(>99%)。从上面描述可以看出，固态熔融法虽能合成氰酸盐，但大多存在缺点，主要是熔融技术要求高，反应温度高达550°C，高温下氰酸盐易分解为碳酸盐、氰化物和氨，危害人体健康，反应产物需进一步提纯才可获得商品氰酸钾，往往纯度不高。针对上述不足，刘佩珠等在1987年发表了名为“由尿素和碳酸钠制备氰酸钠”的文章，文章中以尿素和碳酸钠为原料，经三步反应制得氰酸钠，第一步反应温度是 100-120°C，第二步反应时130-140°C，第三步是140-180°C。此反应过程虽然克服了高温熔融的缺点，但它分三步进行，每一步反应如果温控不好容易产生副产物，且反应状态呈粘稠状固体，釜内反应物有很大的粘连性，在实际反应中，反应时间长，需要很大功率的搅拌器， 耗能高，工业化大生产很难进行。
技术实现思路
本专利技术针对现有工艺固态熔融法中存在的不足，提供了一种氰酸盐的生产方法， 本方法在较低温度下进行反应，条件温和，不会形成氰化物有毒物质，制备安全。传统的制备氰酸钾(钠)的工艺是在550°C的高温下反应，反应物料在550°C的高温下才能达到熔融状态，从而发生反应生成氰酸钾(钠)，但高温下较易分解出氰化钾(钠)等有毒物质，生产过程中对人体或环境会产生风险，且产品纯度只能达到91%左右。本专利技术对这一方法进行改进，在反应中加入成品氰酸盐作为底料，在低温下，使尿素和碳酸盐在氰酸盐中达到很好的分布，形成流动态，只需要小功率的搅拌器即可使反应完全，且反应一步完成，避免了中间产物的反应不完全，提高了产品纯度，且低温反应不会产生有毒物质，保证了操作的安全性。本专利技术的具体技术方案为，其特征是包括以下步骤(1)将尿素和碳酸盐混合10-20min待用；(2)向反应釜中加入氰酸盐底料，预热到140-150°C后加入尿素和碳酸盐的混合物；(3)尿素和碳酸盐在160-180°C下进行充分反应，反应后的物料粉碎后得到氰酸盐产品。上述方法中，所述碳酸盐为碳酸钾或碳酸钠，所述氰酸盐为氰酸钾或氰酸钠。上述方法中，尿素和碳酸盐的摩尔比为1.76-2. 29:1，优选2. 12:1 ；反应釜中氰酸盐的加入量是碳酸盐的5-8wt%。上述方法中，所用的反应釜为卧式反应釜，其中设有推进式搅拌器，搅拌速度为 13-20 转 / 分。上述方法中，反应过程中产生的氨、水、二氧化碳经过引风机引入氨回收塔吸收成硫酸铵。本专利技术在反应釜提前加入细度在200目以上的成品氰酸钾(钠)底料，以使低温即可反应。其机理为氰酸钾(钠)在140°C -150°C已经具有很好的流动性，加入混合好的反应物料，能够使物料达到很好的分散状态而发生反应，从而降低了温度，使反应在180°C以下即可反应，从而使反应条件变得相对温和，而且低温下氰酸钾(钠)也不易分解，避免了在高温状态下产品分解成微量氰化钠、氰化钾的可能性，产品的纯度较高，底料易得，安全性好，经济性好，适用于工业化生产。本专利技术可以采用间歇式生产方法也可以采用连续式生产方法，间歇式生产方式虽然能够实现低温反应，产品纯度高、反应过程清洁无污染的目的，但是需要在一次反应完成后停止反应将物料倒出进行后处理，这样就需要操作人员必须在现场，倒料过程不仅浪费时间，还增加人员成本，导致操作工序繁琐，不利于工业化推广应用。本专利技术经过大量的实际试验，在间歇式方法的基础上，选择合适的工艺设备，得出了一套能够进行连续低温合成氰酸钾(钠)的方法，而且整个合成过程更加环保、成本更低，更加易于实现工业化生产。其具体技术方案如下一种连续化生产氰酸盐的方法，其特征是包括以下步骤(1)将尿素和碳酸盐按照1.76-2. 29:1的摩尔比混合10-20分钟待用；(2)在卧式反应釜中加入50-80kg的氰酸盐底料，并将釜内温度升至140-150°C；(3本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种低温、清洁生产高纯氰酸盐的生产方法，其特征是包括以下步骤：（１）将尿素和碳酸盐混合１０－２０ｍｉｎ待用；（２）向反应釜中加入氰酸盐底料，预热到１４０－１５０℃后加入尿素和碳酸盐的混合物；（３）尿素和碳酸盐在１６０－１８０℃下进行充分反应，反应后的物料粉碎后得到氰酸盐产品。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘爱兵，
申请(专利权)人：湖北得力新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：42