[发明专利]一种液相合成氰尿酸的工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种液相合成氰尿酸的工艺方法。

背景技术

氰尿酸(简称为CA)是一种用途广泛的有机化工产品，由CA开发的系列产品已达500多种，其中工业商品化已超过20多种，主要用于消毒剂氯代异氰尿酸类化合物(三氯异氰尿酸，二氯异氰酸钠)、异氰尿酸脂类化合物(三羟乙基异三聚氰酸酯、三丙烯基异三聚氰酸等)、无卤含氮阻燃剂三聚氰酸-三聚氰胺(MCA)、聚酯粉末涂料固化剂呔哔克(TGIC)以及其他有机化合物的生产。

氰尿酸的生产主要有固相法和液相法两种工艺。固相法工艺是将尿素缩合过程置于隧道窑中进行得到粗品，反应温度280～300℃，粗品需要经无机酸煮沸精制后得到精品，该工艺投资小、成本低、间歇生产，但同时存在能耗高、耗时长、环境污染较大、劳动强度大等缺点，目前在国内已经大规模推广。液相法工艺是将尿素缩合过程置于有机溶剂中进行，粗品无需无机酸精制即可达到精品标准，该工艺连续生产、能耗低、污染小。液相法使用的有机溶剂主要有：环丁砜、十二烷基苯、硅油等，上述溶剂的共同特点是价格昂贵，均在3万元/吨以上，昂贵溶剂的选择使得液相法工艺成本一直居高不下；同时由于较高反应温度(200～220℃)以及反应过程的腐蚀，导致设备材质昂贵，投资巨大，在成本上与固相法相比不具有任何竞争力，极大地限制了液相法工艺的工业化进程，有关该工艺的研究大部分集中在实验室阶段。以环丁砜为溶剂的液相法，在产品质量上可以达标，工艺未工业化的主要原因是溶剂价格居高不下，溶剂成本占整个成本的50％以上；以十二烷基苯、硅油为溶剂的液相法，由于溶剂的非水溶性使得产品后处理工序复杂，进一步增加了投资。同时温度超过180℃后尿素升华现象加剧，直接影响产品的收率。但是液相法工艺在反应连续性、自动化控制、产品纯度、副产氨气深加工方面的优势促使广大研究人员热衷于液相法的改进。因此对于液相法氰尿酸工艺来说，选择低价的水溶性溶剂和控制尿素升华将是决定该工艺能否工业化放大的关键因素。

本发明使用廉价的N，N-二甲基甲酰胺(6000元/吨)和N，N-二甲基乙酰胺(11000元/吨)并采用了后加料的新工艺，实现了尿素高效转化，同时使反应温度降低到150～180℃，在这种操作环境下，反应釜等设备可以选用普通搪玻璃材质，极大的降低了设备投资，同时搪玻璃的使用解决了反应器的腐蚀问题，温度的降低和后加料工艺的采用最大程度上降低了尿素的升华。使液相法无论从成本上还是投资上都具有了真正工业化的可能。

发明内容

本发明的目的是提供一种液相合成氰尿酸的工艺方法。

本发明采用包含以下步骤的制备方法来达到本发明的目的：

(1)将有机溶剂加热到150～165℃，搅拌条件下，向上述有机溶剂中匀速加入尿素或尿素的该有机溶剂溶液，加料用时为1～6小时，在上述料液中，尿素的总量与有机溶剂的总量的重量比为1∶1～1∶6；加料完成后，在搅拌和温度150～180℃条件下使尿素缩合反应1～5小时，得到由氰尿酸和有机溶剂组成的热浆料；上述有机溶剂为N，N-二甲基甲酰胺或N，N-二甲基乙酰胺；

(2)搅拌条件下，将步骤(1)中获得的热浆料冷却到室温，待氰尿酸充分结晶析出后，进行固液分离，得到氰尿酸滤饼；

(3)用洁净水洗涤上述滤饼至无有机溶剂残留，将洗涤后的滤饼进行干燥，干燥后得到的物质为白色氰尿酸结晶体。

步骤(1)中所述尿素的总量与有机溶剂的总量的重量比为1∶2～1∶3。

向所述有机溶剂中匀速加入尿素或尿素的该有机溶剂溶液所用时间为2-4小时。

所述尿素的该有机溶剂溶液中，尿素与有机溶剂的重量比为1∶1～1∶5。

本发明所述步骤中，步骤(1)在反应釜中进行，步骤(2)中的冷却在冷却釜中进行，步骤(2)中所述的固液分离可以通过离心或过滤实现，本发明是在过滤器中进行固液分离的。步骤(3)在洗涤釜和干燥机中进行。上述设备为本技术领域的公知技术，在此不再赘述。尿素的该有机溶剂溶液的含义是指：若缩合过程中使用有机溶剂N，N-二甲基甲酰胺，尿素也选择N，N-二甲基甲酰胺溶解配成尿素溶液；同样，若缩合过程中使用有机溶剂N，N-二甲基乙酰胺，尿素也选择N，N-二甲基乙酰胺溶解配成尿素溶液。