CN102206193B - 一种三氯异氰脲酸的制备方法 - Google Patents

一种三氯异氰脲酸的制备方法 Download PDF

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本发明涉及一种消毒剂氯代异氰脲酸的制备方法,特别公开了一种三氯异氰脲酸的制备方法。该三氯异氰脲酸的制备方法,其特征在于:包括如下步骤:以碳酸钙作缚酸剂,在金属离子掩蔽剂和分散剂作用下,将CA氯化生成DCCA,再用碱配制成MDCCA,然后加入到通氯的水体系,边通氯边加料,在低温、酸性条件下反应制备TCCA。本发明三氯异氰脲酸的制备方法有益效果为:用碳酸钙法制备DCCA,再由DCCA制备TCCA,既节省碱成本又减少废盐水产生;以DCCA制备TCCA,可以有效抑制三氯化氮的产生,使TCCA生产工艺更安全,同时又提高TCCA收率,降低TCCA生产成本。

Description

一种三氯异氰脲酸的制备方法
(一)      技术领域
    本发明涉及一种消毒剂氯代异氰脲酸的制备方法,特别涉及一种三氯异氰脲酸的制备方法。
(二)      背景技术
三氯异氰脲酸又叫TCCA,目前大规模生产TCCA的主流工艺是先将氰脲酸(CA)与碱溶液反应形成氰脲酸三钠盐(Na3CA),然后加入到通氯的水体系,边通氯边加料,在酸性条件下反应生成TCCA。该工艺的优点是操作简便,氯化反应完全,便于实现连续化生产,其不足是TCCA产品中氯化钠残留量较高,并产生大量氯化钠废水。
国内陈鸿志等(CN86104526)提出以尿素为起始原料,在250-300℃下经缩合反应4-5h生成CA,用盐酸水解后除去杂质以精制CA,再用30%液碱配置Na3CA溶液,在13-16℃下通氯5-6h得到TCCA,最后在120℃下烘干,得到TCCA。
覃晓刚(CN87106023)提出两级氯化工艺来制备二氯异氰脲酸(DCCA)和TCCA。反应物料从一级氯化反应釜顶部连续加入,由循环泵、喷射泵和一级反应釜构成外环流反应系统。喷射泵将二级反应釜的尾氯(含NCl3)吸入第一级反应釜内进行氯化反应,同时使NCl3分解,其反应物料经溢流口连续进入二级反应釜,二级反应釜内通入过量氯气进行氯化反应,生成TCCA或DCCA,在常压下经溢流至过滤器,经干燥得到TCCA或DCCA。
肖亚平(CN1109053)提出一种联合生产二氯异氰脲酸单钠盐(NaDCCA)和TCCA的工艺,以片碱配制碱液,再以碱液配置Na3CA溶液,过滤除去有色杂质。微真空、10-20℃下往Na3CA溶液中通氯至pH5.5-6.0以制备NaDCCA,在母液中继续通氯至pH2.6-3.0,制备TCCA。
柴如行等(CN1803781)提出两段式氯化生产TCCA的方法。以10-30%液碱配置Na3CA溶液,压滤除去铁及不溶性杂质,在吸收尾氯后进入两段氯化:第一段,在20-25℃、pH6.2-6.8下通氯;第二段,在7-17℃、pH2.4-3.0下通氯,析晶,离心甩干,水洗,干燥,获得TCCA。同时提出联合生产NaDCCA和TCCA的方法,先使第一段氯化后产物直接析晶离心、干燥后得到NaDCCA,然后氯化NaDCCA结晶母液,来生产TCCA。
韩伯睿等(CN1785980)提出另一种联合生产DCCA钠和TCCA的方法,用液碱配置CA单钠盐溶液,由氯和液碱反应制备次氯酸钠溶液,然后使CA单钠盐溶液与次氯酸钠溶液反应生成单氯脲酸二钠溶液,泵入到一段氯化釜,在15-25℃、pH9.5-10.0下通氯氯化,继续泵入到二段氯化釜,在25-30℃、pH6.5-7.0下通氯氯化,压滤除渣,冷冻至2-5℃结晶,离心甩干,烘干得到NaDCCA。尾氯用液碱喷淋吸收制备次氯酸钠溶液,定量流入第二反应釜回用。NaDCCA结晶母液加入液碱,在7-17℃,pH2.4-3.0下通氯氯化,离心甩干,水洗,烘干得到TCCA。
用上述方法生产TCCA工艺均存在片碱成本偏高,氯化钠废水量偏大,TCCA产品中氯化钠残留量偏高的缺点。
(三)      发明内容
    本发明为了弥补现有技术的不足,提供了一种节省碱成本、减少废盐水产生的三氯异氰脲酸的制备方法。
本发明是通过如下技术方案实现的:
一种三氯异氰脲酸的制备方法,其特征在于:包括如下步骤:以碳酸钙作缚酸剂,在金属离子掩蔽剂和分散剂作用下,将CA氯化生成DCCA,再用碱配制成DCCA盐溶液或悬浊液(MDCCA),然后加入到通氯的水体系,边通氯边加料,在低温、酸性条件下反应制备TCCA。
具体步骤为:
(1)DCCA的制备:
把CA和碳酸钙加入到反应罐内,搅拌形成均匀悬浊液,开启液氯钢瓶,液氯经缓冲罐气化后通入上述悬浊液内,20-25℃下反应3-5h后停止通氯,取样检测合格,开始放料,得DCCA湿料;
(2)MDCCA的制备:
将步骤(1)所得DCCA湿料放入离心机内,甩干1.0-1.5h,用纯化水淋洗,继续甩干0.5h,卸料,将甩干的DCCA料投入到混合机内,加入过量碱,混合3-10min,放料得MDCCA固体,将所得MDCCA固体投入到纯化水中,调PH值为6-7,作为反应液待用;
(3)TCCA的制备:
在氯化反应釜内加入纯化水,然后加入金属离子掩蔽剂和分散剂,预先通氯,将步骤(2)反应液连续加入到预先通氯的水中,边通氯边加料,pH值控制在2.5-3.5,反应温度为10-25℃,生成TCCA悬浊液,离心甩干,烘干,造粒,得TCCA。
金属离子掩蔽剂为柠檬酸、乙二胺四乙酸钠(EDTA钠盐)、酒石酸中的一种或多种。
分散剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基苯磺酸钙、十二烷基硫酸钠、聚乙二醇辛基酚基醚(乳化剂OP-10)、聚乙醇400中的一种或多种。
所述碱采用强度适中的碱,为碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙中的一种或多种。
以碳酸钙法制备DCCA悬浊液,过滤,洗涤,再用强度适中的碱配制成MDCCA;再将上述MDCCA连续滴加到到预先通氯的水中,在较低温度、酸性条件下生成TCCA,将TCCA悬浊液经导流筒从反应釜溢出,离心甩干,烘干,造粒,连续制备TCCA。
本发明三氯异氰脲酸的制备方法有益效果为:用碳酸钙法制备DCCA,再由DCCA制备TCCA,既节省碱成本又减少废盐水产生;以DCCA制备TCCA,可以有效抑制三氯化氮的产生,使TCCA生产工艺更安全,同时又提高TCCA收率,降低TCCA生产成本。
(四)      具体实施方式
实施例1:
(1)DCCA的制备
配料采用如下重量(Kg):
CA、碳酸钙、液氯、水、柠檬酸、十二烷基苯磺酸钠:
585、 459、648、5400、0.5-1.0、5-10
把CA和碳酸钙按上述重量加入到反应罐内,搅拌,形成均匀悬浊液,开启液氯钢瓶,液氯经缓冲罐(外壁用水喷淋)气化后通入上述悬浊液内,20-25℃下反应3-5h后停止通氯,取样检测合格,开始放料,得含水30%的DCCA湿料,DCCA的平均收率为90%,有效氯含量在51%左右;
(2)NaDCCA的制备
将步骤(1)所得DCCA湿料放入离心机内,甩干1.0-1.5h,用纯化水淋洗,继续甩干0.5h,卸料,将甩干的DCCA料投入到混合机内,加入过量(过饱和)质量分数为10%的碳酸钠溶液,混合3-10min,放料,将所得NaDCCA固体投入到纯化水中,配成质量分数为8-10%的溶液,调PH值在6-7之间,用泵打入到压滤机内压滤,滤液待用;
(3)TCCA的制备
在氯化反应釜内预先加入1/2体积纯化水,加入质量分数为0.1%的柠檬酸和质量分数为1%的十二烷基苯磺酸钠(以CA质量计),预先通氯,将步骤(2)所得滤液连续加入到预先通氯的水中,边通氯边加料,pH值控制在2.5-3.5,反应温度控制在10-25℃,生成的TCCA悬浊液经过导流筒从反应釜溢出,离心甩干,烘干,造粒,连续制备TCCA,TCCA的平均收率为89-91%,有效氯含量在90%左右。
实施例2:
(1)DCCA的制备
除掩蔽剂和分散剂外,其它同实施例1步骤(1),金属离子掩蔽剂为EDTA钠盐,分散剂为聚乙醇400;
(2)NaDCCA溶液的制备
 称取DCCA109Kg,搅拌下投入到700Kg纯化水中,然后加入质量分数为10%的碳酸钠溶液300Kg,调pH值为6-7,用泵将上述NaDCCA溶液打入到压滤机内压滤,滤液待用;
(3)TCCA的制备
在氯化反应釜内预先加入1/2体积纯化水,加入EDTA钠盐和聚乙醇400,预先通氯,将步骤(2)所得滤液连续加入到预先通氯的水中,边通氯边加料,pH值控制在2.5-3.0左右,反应温度控制在10-15℃,生成的TCCA悬浊液经过导流筒从反应釜溢出,离心甩干,烘干,造粒,连续制备TCCA,TCCA的平均收率为80-85%,有效氯含量在90%左右。
实施例3:
(1)DCCA的制备
同实施例1步骤(1);
(2)Ca(DCCA)1/2悬浊液的制备
 称取DCCA200Kg,搅拌下投入到800Kg纯化水中,然后加入质量分数为10%的氢氧化钙悬浊液380Kg,搅拌均匀,调pH值为11-12,生成Ca(DCCA)1/2悬浊液待用;
(3)TCCA的制备
在氯化反应釜内预先加入1/2体积纯化水,加入柠檬酸和十二烷基苯磺酸钠,预先通氯,将步骤(2)所得悬浊液用泵打入到氯化反应釜,边通氯边加料,pH值控制在3.0-3.2左右,反应温度控制在20-25℃,生成的TCCA悬浊液经过导流筒从反应釜溢出,离心甩干,烘干,造粒,连续制备TCCA,TCCA的平均收率为85-90%,有效氯含量在90%左右。
实施例4:
(1)DCCA的制备
同实施例1步骤(1);
(2)NaDCCA溶液的制备
 称取DCCA200Kg,搅拌下投入到600Kg纯化水中,然后加入质量分数为10%的氢氧化钠溶液410Kg,调pH值为11-12,用泵将上述NaDCCA溶液打入到压滤机内压滤,滤液待用;
(3)TCCA的制备
在氯化反应釜内预先加入1/2体积纯化水,加入柠檬酸和十二烷基苯磺酸钠,预先通氯,将步骤(2)所得滤液连续加入到预先通氯的水中,边通氯边加料,pH值控制在3.0-3.5左右,反应温度控制在10-15℃,生成的TCCA悬浊液经过导流筒从反应釜溢出,离心甩干,烘干,造粒,连续制备TCCA,TCCA的平均收率为80-82%,有效氯含量在89%左右。
实施例5:
除了将DCCA配成不同种类MDCCA溶液或悬浊液外,其它反应操作与实施例1基本相近,用不同碱由DCCA制备TCCA的试验结果见附表1。
表1  用不同碱由DCCA制备TCCA的试验结果
实施例编号 碱种类(10%wt溶液或悬浊液) 收率(%) 有效氯(%) 备注
5 碳酸钠 92-95% 90%  
6 碳酸钾 80-85% 89-90%  
7 碳酸氢钠 88-91% 90%  
8 碳酸氢钾 80-82% 90-91%%  
9 氢氧化钠 90-92% 90-91%  
10 氢氧化钾 89-92% 90-91%  
11 氢氧化钙 90-93% 89-90%  
12 / 85-86% 89-90% 市购NaDCCA
13 碳酸钙 / 45% 基本不反应

Claims (2)

1.一种三氯异氰脲酸的制备方法,其特征在于:包括如下步骤:以碳酸钙作缚酸剂将氰脲酸氯化生成二氯异氰脲酸,再用碱配制成二氯异氰脲酸盐溶液或悬浊液,然后加入到通氯的水体系,边通氯边加料,在金属离子掩蔽剂和分散剂作用下,在10-25℃低温、酸性条件下反应制备三氯异氰脲酸;金属离子掩蔽剂为柠檬酸、乙二胺四乙酸钠中的一种或两种;分散剂为十二烷基苯磺酸钠、聚乙醇400中的一种或两种;所用碱为碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的三氯异氰脲酸的制备方法,其特征在于:包括如下步骤:
   (1)二氯异氰脲酸的制备:
把氰脲酸和碳酸钙加入到反应罐内,搅拌形成均匀悬浊液,开启液氯钢瓶,液氯经缓冲罐气化后通入上述悬浊液内,20-25℃下反应3-5h后停止通氯,取样检测合格,开始放料,得二氯异氰脲酸湿料;
(2)二氯异氰脲酸盐的制备:
将步骤(1)所得二氯异氰脲酸湿料放入离心机内,甩干1.0-1.5h,用纯化水淋洗,继续甩干0.5h,卸料,将甩干的二氯异氰脲酸料投入到混合机内,加入过量碱,混合3-10min,放料得二氯异氰脲酸盐固体,将所得二氯异氰脲酸盐固体投入到纯化水中,调pH值为6-7,作为反应液待用;
(3)三氯异氰脲酸的制备:
在氯化反应釜内加入纯化水,然后加入金属离子掩蔽剂和分散剂,预先通氯,将步骤(2)反应液连续加入到预先通氯的水中,边通氯边加料,pH值控制在2.5-3.5,反应温度为10-25℃,生成TCCA三氯异氰脲酸悬浊液,离心甩干,烘干,造粒,得三氯异氰脲酸。
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