CN103450048A - 一种硝酸胍的连续化合成工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硝酸胍的连续化生产工艺,所述方法包括如下步骤:1)物料按比例连续加入熔融釜,控制熔融釜温度,物料熔化后溢流,进入一级反应釜;2)控制一级反应釜的温度和停留时间,一级反应釜内持续通入氨气,反应后的物料溢流进入二级反应釜;3)控制二级反应釜的反应温度和停留时间,二级反应釜内持续通入氨气,反应后的物料经冷却切片包装得到硝酸胍成品。本发明的合成工艺全程连续进行,操作稳定,操作强度大大降低,产品收率高、质量好、产量高。
Description
技术领域
本发明涉及一种硝酸胍的制备方法,具体涉及一种硝酸胍的连续化合成工艺,属于化学工业技术领域。
背景技术
硝酸胍是一种用途广泛的化工原料,为白色结晶粉末或颗粒,易溶于水及醇,对眼睛、皮肤、粘膜和上呼吸道具有刺激作用。硝酸胍是生产磺胺脒、磺胺嘧啶等磺胺类药物和炸药硝基胍的原料,也用于制取碳酸胍及其它胍盐以及油漆工业、照相材料和消毒剂等方面。由于硝酸胍发出的光和热量少,作为发射火药有其特殊的价值。
硝酸胍的制备方法各国有所不同,主要有:
(1) 尿素-硝铵(U/AN)缩合工艺
尿素与硝铵按比例混合,熔融过滤后,采用进料泵送入装有硅胶的反应柱中,采用蒸汽加热,控制反应温度在185-195℃下进行转化,经3-4小时,粗产品从上部流出粗品熔融釜,加入适量水熔融,经过滤除去不溶物后冷却析出硝酸胍,离心分离干燥。
该工艺反应设备特殊,过程控制难度较大,爆炸危险性较高,国际上曾经有小规模试验装置,均发生过爆炸事故,硝酸胍生产厂家基本不采用这个工艺。
(2) BAF工艺(英国水合熔化工艺)
本工艺采用石灰氮与过量硝铵反应得到硝酸胍和硝酸钙,反应产物用碳酸铵处理得到碳酸钙沉淀,过滤除去碳酸钙,清液浓缩真空减压结晶,离心分离,烘干得到硝酸胍。
该工艺综合利用率高,产品质量好。但就目前国内情况而言,石灰氮的成本因电石成本的上涨而不断增加,同时由于国产石灰氮的纯度仅有60%左右,如果采用BAF水溶工艺生产硝酸胍,大量的固体废液很难处理,硝酸胍的生产成本也没有很大的优势。
(3) 双氰胺-硝铵熔融合成工艺
该工艺于1921年由Davis研究开发,其主要反应如下:
双氰胺法生产硝酸胍的生产方法相对简单,国内外多数企业采用这种工艺生产硝酸胍。目前国内厂家均采用间歇反应工艺,原料一次性投入,升温反应后由于热效应明显,反应控制困难,反应过程产生的硝酸二胍(脒基硝酸胍),是一个强碱,导致硝酸铵分解,释放出NH3,破坏原料的配比,产品的质量收率不稳定。
发明内容
本发明的目的在于提供一种质量稳定、收率高的硝酸胍连续化合成工艺。
为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案实现:
一种硝酸胍的连续化合成工艺,以硝酸铵和双氰胺为原料进行反应,反应过程中添加碱性保护剂抑制副反应,依次包括以下步骤:
(1)原料硝酸铵和双氰胺按比例连续加入到熔融釜中,控制熔融釜的温度为125-135℃,硝酸铵和双氰胺的混合物熔化成熔融状液体,然后溢流,进入一级反应釜;
(2)控制一级反应釜的温度为175-185℃,一级反应釜内持续通入氨气,反应后的物料溢流进入二级反应釜;
(3)控制二级反应釜的反应温度210-220℃,二级反应釜内持续通入氨气,反应后的物料经冷却切片包装得到硝酸胍成品。
所述原料硝酸铵和双氰胺的摩尔比为2:1。
所述原料硝酸铵的加料速度为200-400g/h,双氰胺的加料速度为100-200g/h。
所述物料在熔融釜、一级反应釜平均停留的时间均为1小时,在二级反应釜中的平均停留时间为0.5小时。
所述的各步骤反应结束后得到的物料从反应釜侧边的开口溢流进入下一级反应釜。
所述一级反应釜通入氨气的速度为进料量的2.5%,二级反应釜通入氨气的速度为进料量的1%。
7所述的切片机切片冷却温度为30-40℃。
本发明的有益效果:本发明的合成工艺全程连续进行,温度和进料量连续控制,操作稳定,操作强度大大降低,生产能力比间歇工艺提高4倍左右,反应过程通入氨气抑制副反应发生,成品含量达到92.5%,收率高,质量稳定。
附图说明
图1是本发明的工艺流程示意图。
1-硝酸铵;2-双氰胺;3-混合物料;4-氨气;5-一级反应物料;6液体硝酸胍;7-成品硝酸胍;B1-熔融釜;B2-一级反应釜;B3-二级反应釜;B4-切片机。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,本发明采用以下具体实施例对本发明的技术方案作详细说明。
实施例1
在装有温度计、搅拌、加料漏斗500ml的熔融釜中,分别加入288g硝酸铵(3.6mol)和151.2g双氰胺(1.8mol),开始升温加热熔融,120℃开始熔融,继续升温至130℃,保温半小时后开始进行连续反应。反应程中通过两个小型的螺杆加料机控制加料速度,将原料平稳均匀的加入熔融釜中,加入双氰胺的速度为150g/h,硝酸铵的速度为300g/h,控制500ml熔融釜内的温度为130±5度,平均停留时间1小时,熔化的物料从熔融釜侧面的开口溢流进入500ml一级反应釜,控制一级反应釜的温度为180±5度,平均停留时间1小时,通入氨气的速度为15g/h,反应后的物料从一级反应釜侧面的开口溢流进入500ml二级反应釜,控制二级反应釜的温度为215±5度,平均停留时间为0.5小时,通入氨气的速度为6g/h,反应后的物料从二级反应釜侧面的开口溢流进入微型滚筒切片机切片包装成品。连续投料反映24小时,取样分析平均含量达到92.5%,综合收率高达97.1%。
实施例2
在装有温度计、搅拌、加料漏斗500ml的熔融釜中,分别加入288g硝酸铵(3.6mol)和151.2g双氰胺(1.8mol),开始升温加热熔融,120℃开始熔融,继续升温至130℃,保温半小时后开始进行连续反应。反应程中通过两个小型的螺杆加料机控制加料速度,将原料平稳均匀的加入熔融釜中,加入双氰胺的速度为200g/h,硝酸铵的速度为400g/h,控制500ml熔融釜内的温度为130±5度,平均停留时间1小时,熔化的物料从熔融釜侧面的开口溢流进入500ml一级反应釜,控制一级反应釜的温度为180±5度,平均停留时间1小时,通入氨气的速度为15g/h,反应后的物料从一级反应釜侧面的开口溢流进入250ml二级反应釜,控制二级反应釜的温度为215±5度,平均停留时间为0.5小时,通入氨气的速度为6g/h,反应后的物料从二级反应釜侧面的开口溢流进入微型滚筒切片机切片包装成品。连续投料反映24小时,取样分析平均含量达到93.8%,综合收率高达98.1%。
实施例3
在装有温度计、搅拌、加料漏斗500ml的熔融釜中,分别加入288g硝酸铵(3.6mol)和151.2g双氰胺(1.8mol),开始升温加热熔融,120℃开始熔融,继续升温至130℃,保温半小时后开始进行连续反应。反应程中通过两个小型的螺杆加料机控制加料速度,将原料平稳均匀的加入熔融釜中,加入双氰胺的速度为100g/h,硝酸铵的速度为200g/h,控制500ml熔融釜内的温度为130±5度,平均停留时间1小时,熔化的物料从熔融釜侧面的开口溢流进入500ml一级反应釜,控制一级反应釜的温度为180±5度,平均停留时间1小时,通入氨气的速度为7.5g/h,反应后的物料从一级反应釜侧面的开口溢流进入500ml二级反应釜,控制二级反应釜的温度为215±5度,平均停留时间为0.5小时,通入氨气的速度为3g/h,反应后的物料从二级反应釜侧面的开口溢流进入微型滚筒切片机切片包装成品。连续投料反映24小时,取样分析平均含量达到91.8%,综合收率高达97.1%。
实施例4
在装有温度计、搅拌、加料漏斗500ml的熔融釜中,分别加入288g硝酸铵(3.6mol)和151.2g双氰胺(1.8mol),开始升温加热熔融,120℃开始熔融,继续升温至130℃,保温半小时后开始进行连续反应。反应程中通过两个小型的螺杆加料机控制加料速度,将原料平稳均匀的加入熔融釜中,加入双氰胺的速度为100g/h,硝酸铵的速度为200g/h,控制500ml熔融釜内的温度为130±5度,平均停留时间1小时。熔化的物料从熔融釜侧面的开口溢流进入500ml一级反应釜,控制一级反应釜的温度为180±5度,平均停留时间1小时,通入氨气的速度为7.5g/h,反应后的物料从一级反应釜侧面的开口溢流进入250ml二级反应釜,控制二级反应釜的温度为215±5度,平均停留时间为0.5小时,通入氨气的速度为3g/h,反应后的物料从二级反应釜侧面的开口溢流进入微型滚筒切片机切片包装成品。连续投料反映24小时,取样分析平均含量达到91.6%,综合收率高达96.8%。
实施例5
在装有温度计、搅拌、加料漏斗500ml的熔融釜中,分别加入288g硝酸铵(3.6mol)和151.2g双氰胺(1.8mol),开始升温加热熔融,120℃开始熔融,继续升温至130℃,保温半小时后开始进行连续反应。反应程中通过两个小型的螺杆加料机控制加料速度,将原料平稳均匀的加入熔融釜中,加入双氰胺的速度为200g/h,硝酸铵的速度为400g/h,控制500ml熔融釜内的温度为130±5度,平均停留时间1小时,熔化的物料从熔融釜侧面的开口溢流进入500ml一级反应釜,控制一级反应釜的温度为180±5度,平均停留时间1小时,反应后的物料从一级反应釜侧面的开口溢流进入500ml二级反应釜,控制二级反应釜的温度为215±5度,平均停留时间为0.5小时,反应后的物料从二级反应釜侧面的开口溢流进入微型滚筒切片机切片包装成品。连续投料反映24小时,取样分析平均含量达到87.8%,综合收率高达92.8%。
实施例6
在装有温度计、搅拌、加料漏斗500ml的熔融釜中,分别加入288g硝酸铵(3.6mol)和151.2g双氰胺(1.8mol),开始升温加热熔融,120℃开始熔融,继续升温至130℃,保温半小时后开始进行连续反应。反应程中通过两个小型的螺杆加料机控制加料速度,将原料平稳均匀的加入熔融釜中,加入双氰胺的速度为100g/h,硝酸铵的速度为200g/h,控制500ml熔融釜内的温度为130±5度,平均停留时间1小时,熔化的物料从熔融釜侧面的开口溢流进入500ml一级反应釜,控制一级反应釜的温度为180±5度,平均停留时间1小时,通入氨气的速度为15g/h,反应后的物料从一级反应釜侧面的开口溢流进入250ml二级反应釜,控制二级反应釜的温度为215±5度,平均停留时间为0.5小时,反应后的物料从二级反应釜侧面的开口溢流进入微型滚筒切片机切片包装成品。连续投料反映24小时,取样分析平均含量达到89.2%,综合收率高达93.7%。
实施例7
在装有温度计、搅拌、加料漏斗500ml的熔融釜中,分别加入288g硝酸铵(3.6mol)和151.2g双氰胺(1.8mol),开始升温加热熔融,120℃开始熔融,继续升温至130℃,保温半小时后开始进行连续反应。反应程中通过两个小型的螺杆加料机控制加料速度,将原料平稳均匀的加入熔融釜中,加入双氰胺的速度为100g/h,硝酸铵的速度为200g/h,控制500ml熔融釜内的温度为130±5度,平均停留时间1小时,熔化的物料从熔融釜侧面的开口溢流进入500ml一级反应釜,控制一级反应釜的温度为180±5度,平均停留时间1小时,通入氮气的量为7.5g/h,反应后的物料从一级反应釜侧面的开口溢流进入250ml二级反应釜,控制二级反应釜的温度为215±5度,平均停留时间为0.5小时,通入氮气的量为3g/h,反应后的物料从二级反应釜侧面的开口溢流进入微型滚筒切片机切片包装成品。连续投料反映24小时,取样分析平均含量达到88.5%,综合收率高达93.5%。
实施例8
在装有温度计、搅拌、加料漏斗500ml的熔融釜中,分别加入288g硝酸铵(3.6mol)和151.2g双氰胺(1.8mol),开始升温加热熔融,120℃开始熔融,继续升温至130℃,保温半小时后开始进行连续反应。反应程中通过两个小型的螺杆加料机控制加料速度,将原料平稳均匀的加入熔融釜中,加入双氰胺的速度为100g/h,硝酸铵的速度为200g/h,控制500ml熔融釜内的温度为130±5度,平均停留时间1小时,熔化的物料从熔融釜侧面的开口溢流进入500ml一级反应釜,控制一级反应釜的温度为180±5度,平均停留时间1小时,通入氮气的量为7.5g/h,反应后的物料从一级反应釜侧面的开口溢流进入250ml二级反应釜,控制二级反应釜的温度为215±5度,平均停留时间为0.5小时,通入氮气的量为3g/h,反应后的物料从二级反应釜侧面的开口溢流进入微型滚筒切片机切片包装成品。连续投料反映24小时,取样分析平均含量达到88.7%,综合收率高达93.7%。
上述实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对本发明的构思和保护范围进行限定,本发明的普通技术人员对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。
Claims (7)
1.一种硝酸胍的连续化合成工艺,以硝酸铵和双氰胺为原料进行反应,反应过程中添加碱性保护剂抑制副反应,其特征在于:依次包括以下步骤:
(1)原料硝酸铵和双氰胺按比例连续加入到熔融釜中,控制熔融釜的温度为125-135℃,硝酸铵和双氰胺的混合物熔化成熔融状液体,然后溢流,进入一级反应釜;
(2)控制一级反应釜的温度为175-185℃,一级反应釜内持续通入氨气,反应后的物料溢流进入二级反应釜;
(3)控制二级反应釜的反应温度210-220℃,二级反应釜内持续通入氨气,反应后的物料经冷却切片包装得到硝酸胍成品。
2.根据权利要求1所述的一种硝酸胍的连续化合成工艺,其特征在于:所述原料硝酸铵和双氰胺的摩尔比为2:1。
3.根据权利要求1所述的一种硝酸胍的连续化合成工艺,其特征在于:所述原料硝酸铵的加料速度为200-400g/h,双氰胺的加料速度为100-200g/h。
4.根据权利要求1所述的一种硝酸胍的连续化合成工艺,其特征在于:物料在熔融釜、一级反应釜平均停留的时间均为1小时,在二级反应釜中的平均停留时间为0.5小时。
5.根据权利要求1所述的一种硝酸胍的连续化合成工艺,其特征在于:所述的各步骤反应结束后得到的物料从反应釜侧边的开口溢流进入下一级反应釜。
6.根据权利要求1所述的一种硝酸胍的连续化合成工艺,其特征在于:所述一级反应釜通入氨气的速度为进料量的2.5%,二级反应釜通入氨气的速度为进料量的1%。
7.根据权利要求1所述的一种硝酸胍的连续化合成工艺,其特征在于:所述的切片机切片冷却温度为30-40℃。
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GR01 | Patent grant |