試論氰尿酸固相法合成工藝技術

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鍵是降低返料倍數，隨著研究工作的不斷深入，當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，但是在當前仍然是應用最廣的一種工藝形式，其與液相熱解法同為尿素熱解法的兩種形式，反應產物主要包括雙氰胺、縮二脲、縮三脲等物質，排放出的氨氣能夠被硫酸或者磷酸吸收，作為氮肥的生產材料，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，并且在當前也有少部分的廠家利用此種方式生產，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境中，使其直接加熱縮合。

二、熔融法

當工業窯爐以及反應裝置中的溫度到達200-290℃時候，固體尿素就會熔融犯戒，產生氨基甲酸酯、粗氰尿酸以及氰尿酰胺鹽等，其中縮二脲當中的粗氰尿酸當中有含量超過一般的氰尿酸，然后這些物質進行酸洗、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，體現在過程中因為尿素熔融出現的液相常常與攪拌器或者反應器粘連，這就導致眾多不良問題出現，例如導熱性降低，氨難以溢出，而近壁部位的溫度太高時會導致胺類和過度縮合出現其他產物，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產物的純度，最后就是生產方式為間歇型，因此裝料或者卸料的時候溫度波動不穩定，這就影響了反應器的使用壽命。

三、返料法

針對以上熔融法當中存在的諸多缺陷，學者們一直在研究如何在粗氰尿酸返料下將尿素熱解而直接產生氰尿酸的工藝方式，就是在反應器中加入適當的尿素和返料后，在溫度達到220-280°C時進行熱解縮合反應，并且當尿素在熔融過程中產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，保證生產的連貫性。返料法與熔融法相比最大的區別在于其側重于優化反應條件，顯著提高了原料的利用率，但是返料的倍數為尿素≥3：1，返料倍數直線上漲必然會提高耗能量，降低設備的生產效率，同時最后產生的氰尿酸含量較低，在后續工作中必須采取酸洗工藝彌補此缺陷，因此在后來出現多股進料的優化方式，將尿素分配注入反應器的不同入口中，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，但是對于反應器的要求更高，必須將反應器的機構復雜化。為了兼顧生產效率和產出物質的純度，在后期又出現了一種新工藝，即將第一旋轉式圓柱型反應器中加入再循環氰尿酸以及尿素，然后經過處理得到氰尿酸脲球體，此環節的溫度不應高于350℃，并且在180℃以上，上述流程完成后再加入到第二反應器中，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中的固相產物，定時清理掉其中的懸浮物，并將新鮮溶液注依據的是尿素在反應溫度下只需要5mi n左右的時間就可以產生固態的粗氰尿酸的特征，粗氰尿酸返料先于第一投料口加入，然后由反應器前部產生的固態粗氰尿酸也發揮了返料的功能，能夠有效降低返料倍數為1∶1，但是反應器的結構要做出調整。后來又產生了連續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，經過縮合、干燥工藝后，置入280°C的縮合反應器中保持15mi n的時間，這種方式盡管避免了粘連以及尿素揮發問題，但是反應裝置也相對復雜，返料比值高，設備的最大生產能力難以發揮，并且最終產生的氰尿酸含量也偏低（92%），依然也要后續加工工藝的處理，這導致工藝成本上升，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晶出來，避免與氨結合出現胺類產物的不良反映，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器中加入尿素，然后給予適當的壓力，控制220℃左右的溫度保持半小時至一小時，產物冷卻后加入水，經過洗滌、干燥后得出較高含量的氰尿酸，這種工藝的優勢在于操作簡便，不管是連續化生產還是間歇生產都能夠采用，缺陷體現在加水后原本分離氰尿酸的鹽類轉化為水溶液，但是如果循環利用就必須使用濃縮結晶，這就導致生產過程變得較為復雜，耗能量也會進一步上升，另外尿素的轉化率有限，只能保證65%左右，并且此工藝對于設備的損害較為嚴重，生產成本上升。

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，產生氰尿酸粗品之后再進行加工得到最終產品，這種方式具有一定的優勢，但是過于依靠高溫，且粗品的轉移也涉及較高的技術要求。

結束語

綜上所述，固相法合成工藝存在一定優勢但是也伴隨一系列的問題，例如加熱途中液相出現粘連等，但是其問題可以通過優化工藝來解決，當前存在的問題僅是因為技術不成熟，從長遠來看還是具備較大的發展潛力。

[1]趙庭棟,魏軍波,閆曉紅等.白色氰尿酸的合成研究[J].精細化工中間體,2010(4).

[2]李梅,姜在勇,柳召剛等.氰尿酸鑭的最佳合成工藝及其對PVC塑化作用的研究[J].有色金屬（冶煉部分）,2013(12).

[3]王彥林,張志剛,于君等.三(2-羥乙基)異氰尿酸酯的合成研究[J].化學世界,2008(4).

[4]陳世豪.氰尿酸固相法合成工藝技術的研究[J].塑料助劑，2012（4）.