CN110606496B - 一种连续生产单氰胺的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种连续生产单氰胺的方法，包括以下步骤：a)向合成釜中连续注入母液和稳定剂，再在搅拌条件下从合成釜底部通入二氧化碳；同时加入石灰氮进行反应，得到单氰胺料液；所述反应的温度≤30℃，pH≤8.5；b)将步骤a)得到的单氰胺料液持续经过滤器进行过滤，分别得到滤液和滤渣；其中，所述滤液循环至合成釜中继续反应；c)当滤液中单氰胺含量达到预定值时进行外送，控制滤液循环量和外送量比值为(2～5)：1；同时调整向合成釜中连续注入母液和稳定剂的量，维持合成釜内液体量不变；d)外送的单氰胺依次经精密过滤处理和酸化，得到单氰胺产品。该方法能够实现连续化生产，降低单氰胺聚合导致的产品损失及爆炸风险。
Description
技术领域
本发明涉及化工技术领域，更具体地说，是涉及一种连续生产单氰胺的方法。
背景技术
单氰胺是一种医药原料及中间体，主要用于生产盐酸阿糖胞苷，3-氨基-5-羟基1,2,4-三氮唑等，又是有机合成原料，如生产氰脲酰胺、双氰胺、胺基甲酸甲酯等，进而生产医药巴比妥酸、磺胺类药、各种胍盐、农药治芽灵、多菌灵、肌酸等。单氰胺在农业上可作为植物生长调节剂，兼有杀虫、杀菌作用，尤其在樱桃、葡萄的生产中，是良好的休眠终止剂，提前开花结果，增加产量，改变水果肉质。
该产品的物化性质为：晶体单氰胺不稳定，为无色结晶固体，呈菱形、无色、易潮、熔点42℃；溶于水、乙醇、乙醚、和苯，不溶于环氧乙烷，能与水蒸气一同挥发有毒；50.0％水溶液为无色液体，比重为1.0724，单氰胺在水中有很大的溶解度，呈弱酸性，43℃时与水完全互溶。30.0％的单氰胺是一种由氰胺化钙的水悬浮液加酸而得，是重要的有机合成中间体，尤其在医药、农药的合成上应用最为广泛，并可作为植物生长调节剂。
目前，30％、50％单氰胺生产工艺为一次反应后蒸发浓缩，经一次反应后，单氰胺含量在10％～15％，然后经过蒸发浓缩，得到30％或50％的单氰胺产品。但是，蒸发浓缩过程中，温度能达到50℃左右，随着蒸发浓缩进行，单氰胺含量逐渐提高，部分单氰胺聚合生成双氰胺，物料损失；并且如果温度过高，单氰胺聚合反应加聚，有爆炸风险。因此，蒸发浓缩过程中，需要对温度进行严格控制，且耗能较高，生产周期过长。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种连续生产单氰胺的方法，将单氰胺生产进行连续化，且不需经过浓缩工艺，即可达到30％或50％浓度，以解决现有工艺中蒸发浓缩过程中的单氰胺损耗以及单氰胺聚合爆炸的风险。
本发明提供了一种连续生产单氰胺的方法，包括以下步骤：
a)向合成釜中连续注入母液和稳定剂，再在搅拌条件下从合成釜底部通入二氧化碳；同时加入石灰氮进行反应，得到单氰胺料液；所述反应的温度≤30℃，pH≤8.5；
b)将步骤a)得到的单氰胺料液持续经过滤器进行过滤，分别得到滤液和滤渣；其中，所述滤液循环至合成釜中继续反应；
c)当滤液中单氰胺含量达到预定值时进行外送，控制滤液循环量和外送量比值为(2～5)：1；同时调整向合成釜中连续注入母液和稳定剂的量，维持合成釜内液体量不变；
d)外送的单氰胺依次经精密过滤处理和酸化，得到单氰胺产品。
优选的，步骤a)中所述稳定剂选自氯化亚铜、三氯化铁、硫酸钠、硫化钠和硫氰酸铵中的一种或多种。
优选的，步骤a)中所述向合成釜中连续注入母液和稳定剂的过程具体为：
从母液罐中以15t/h～25t/h的进料量向合成釜中连续注入母液，至合成釜中的液体量维持在2m3～6m3后停止注入；同时，在母液输送进合成釜之前，向母液中连续注入稳定剂，所述稳定剂的用量为母液质量流量的0.005％～0.025％。
优选的，步骤a)中所述搅拌的转速为100r/min～300r/min。
优选的，步骤a)中所述二氧化碳的通入量为60Nm3/h～225Nm3/h；所述石灰氮的加入量为200kg/h～250kg/h。
优选的，步骤b)中所述将得到的单氰胺料液持续经过滤器进行过滤的过程具体为：
反应1h～3h后，开启转料泵，控制转料泵流量为1m3/h～2m3/h，将合成釜中单氰胺料液持续转向过滤器，进行过滤，分别得到滤液和滤渣。
优选的，步骤d)中所述精密过滤处理采用活性炭式精密过滤器进行；所述活性炭式精密过滤器的滤芯为活性炭滤芯，缸体材质为不锈钢。
优选的，步骤d)中所述酸化后的pH值为3～6。
优选的，所述步骤b)还包括：
对所述滤渣进行水洗；并将水洗滤渣后得到的水洗水作为母液，转入合成釜中，维持合成釜内液体量不变；同时注入母液质量流量0.005％～0.015％的稳定剂。
优选的，所述水洗水与滤液的质量比为(0.8～1.2)：1。
本发明提供了一种连续生产单氰胺的方法，包括以下步骤：a)向合成釜中连续注入母液和稳定剂，再在搅拌条件下从合成釜底部通入二氧化碳；同时加入石灰氮进行反应，得到单氰胺料液；所述反应的温度≤30℃，pH≤8.5；b)将步骤a)得到的单氰胺料液持续经过滤器进行过滤，分别得到滤液和滤渣；其中，所述滤液循环至合成釜中继续反应；c)当滤液中单氰胺含量达到预定值时进行外送，控制滤液循环量和外送量比值为(2～5)：1；同时调整向合成釜中连续注入母液和稳定剂的量，维持合成釜内液体量不变；d)外送的单氰胺依次经精密过滤处理和酸化，得到单氰胺产品。与现有技术相比，本发明提供的方法采用特定步骤、条件及参数，实现较好的相互作用，能够实现连续化生产，生产效率高、生产温度低，从而降低单氰胺聚合导致的产品损失及爆炸风险，减少能耗，降低成本，且不需经过浓缩工艺，即可达到30％或50％浓度，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例提供的连续生产单氰胺的方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种连续生产单氰胺的方法，包括以下步骤：
a)向合成釜中连续注入母液和稳定剂，再在搅拌条件下从合成釜底部通入二氧化碳；同时加入石灰氮进行反应，得到单氰胺料液；所述反应的温度≤30℃，pH≤8.5；
b)将步骤a)得到的单氰胺料液持续经过滤器进行过滤，分别得到滤液和滤渣；其中，所述滤液循环至合成釜中继续反应；
c)当滤液中单氰胺含量达到预定值时进行外送，控制滤液循环量和外送量比值为(2～5)：1；同时调整向合成釜中连续注入母液和稳定剂的量，维持合成釜内液体量不变；
d)外送的单氰胺依次经精密过滤处理和酸化，得到单氰胺产品。
本发明首先向合成釜中连续注入母液和稳定剂，再在搅拌条件下从合成釜底部通入二氧化碳；同时加入石灰氮进行反应，得到单氰胺料液。在本发明中，所述母液包括清水及洗涤滤渣后的水洗水。
在本发明中，所述稳定剂优选选自氯化亚铜、三氯化铁、硫酸钠、硫化钠和硫氰酸铵中的一种或多种，更优选为三氯化铁或硫化钠。本发明对所述稳定剂的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的上述氯化亚铜、三氯化铁、硫酸钠、硫化钠和硫氰酸铵的市售商品即可。在本发明中，所述稳定剂为无机稳定剂，通常用于防止聚合作用的进行；稳定剂分子与链自由基反应，形成非自由基物质或不能引发的低活性自由基，从而使聚合终止；加入稳定剂可以阻碍单氰胺聚合生成双氰胺。在本发明中，始终保持稳定剂的用量为母液质量流量的0.005％～0.025％。
在本发明中，所述向合成釜中连续注入母液和稳定剂的过程优选具体为：
从母液罐中以15t/h～25t/h的进料量向合成釜中连续注入母液，至合成釜中的液体量维持在2m3～6m3后停止注入；同时，在母液输送进合成釜之前，向母液中连续注入稳定剂；
更优选为：
从母液罐中以20t/h的进料量向合成釜中连续注入母液，至合成釜中的液体量维持在3m3～4m3后停止注入；同时，在母液输送进合成釜之前，向母液中连续注入稳定剂。
在本发明中，所述稳定剂的用量优选为母液质量流量的0.005％～0.025％，更优选为母液质量流量的0.01％～0.02％。
在本发明中，所述搅拌的转速优选为100r/min～300r/min，更优选为150r/min～200r/min。
在本发明中，所述二氧化碳的通入量优选为60Nm3/h～225Nm3/h，更优选为100Nm3/h～120Nm3/h。在本发明中，所述石灰氮的加入量优选为200kg/h～250kg/h，更优选为220kg/h。
在本发明中，所述反应的温度≤30℃，pH≤8.5。本发明温度控制≤30℃，温度较低，能够降低单氰胺聚合而导致的产品损失；具体通过投加石灰氮时控制合成釜内温度实现。
得到所述单氰胺料液后，本发明将得到的单氰胺料液持续经过滤器进行过滤，分别得到滤液和滤渣。在本发明中，所述将得到的单氰胺料液持续经过滤器进行过滤的过程优选具体为：
反应1h～3h后，开启转料泵，控制转料泵流量为1m3/h～2m3/h，将合成釜中单氰胺料液持续转向过滤器，进行过滤，分别得到滤液和滤渣；
更优选为：
反应1h～2h后，开启转料泵，控制转料泵流量为1m3/h～2m3/h，将合成釜中单氰胺料液持续转向过滤器，进行过滤，分别得到滤液和滤渣。由于本发明为连续反应，上述反应1h～3h后的过程实际为投料一定时间(1h～3h)后。
在本发明中，所述滤液循环至合成釜中继续反应；本发明对所述循环的装置没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的清液泵。
当滤液中单氰胺含量达到预定值时进行外送，控制滤液循环量和外送量比值为(2～5)：1；同时调整向合成釜中连续注入母液和稳定剂的量，维持合成釜内液体量不变。
在本发明中，所述预定值优选为30％或50％；具体含量按生产要求预定，根据投料量可进行计算，也可取样检测。
在本发明中，所述外送为部分滤液外送；具体控制滤液循环(转入合成釜)量和外送量比值为(2～5)：1，优选为(3～5)：1。由于部分滤液外送，合成釜内液体量减少，本发明调整向合成釜中连续注入母液和稳定剂的量(始终保持稳定剂的用量为母液质量流量的0.005％～0.025％)，维持合成釜内液体量不变。
此外，所述步骤b)优选还包括：
对所述滤渣进行水洗；并将水洗滤渣后得到的水洗水作为母液，转入合成釜中，维持合成釜内液体量不变；同时注入母液质量流量0.005％～0.015％的稳定剂。在本发明中，所述水洗水与滤液的质量比优选为(0.8～1.2)：1，更优选为(0.89～0.94)：1。
得到所述外送的单氰胺后，本发明将外送的单氰胺依次经精密过滤处理和酸化，得到单氰胺产品。在本发明中，所述精密过滤处理优选采用活性炭式精密过滤器进行。在本发明中，所述活性炭式精密过滤器的滤芯优选为活性炭滤芯，缸体材质优选为不锈钢。
在本发明中，所述酸化后的pH值优选为3～6，更优选为4.3～4.7。
本发明通过改进单氰胺生产工艺，以连续反应合成单氰胺工艺代替现有的一次反应蒸发浓缩工艺(浓缩过程中，是减压浓缩，温度在50℃左右)，生产效率高、生产温度低，从而降低单氰胺聚合导致的产品损失及爆炸风险，减少能耗，降低成本，且不需经过浓缩工艺，即可达到30％或50％浓度，具有广阔的应用前景。
本发明提供了一种连续生产单氰胺的方法，包括以下步骤：a)向合成釜中连续注入母液和稳定剂，再在搅拌条件下从合成釜底部通入二氧化碳；同时加入石灰氮进行反应，得到单氰胺料液；所述反应的温度≤30℃，pH≤8.5；b)将步骤a)得到的单氰胺料液持续经过滤器进行过滤，分别得到滤液和滤渣；其中，所述滤液循环至合成釜中继续反应；c)当滤液中单氰胺含量达到预定值时进行外送，控制滤液循环量和外送量比值为(2～5)：1；同时调整向合成釜中连续注入母液和稳定剂的量，维持合成釜内液体量不变；d)外送的单氰胺依次经精密过滤处理和酸化，得到单氰胺产品。与现有技术相比，本发明提供的方法采用特定步骤、条件及参数，实现较好的相互作用，能够实现连续化生产，生产效率高、生产温度低，从而降低单氰胺聚合导致的产品损失及爆炸风险，减少能耗，降低成本，且不需经过浓缩工艺，即可达到30％或50％浓度，具有广阔的应用前景。
为了进一步说明本发明，下面通过以下实施例进行详细说明。本发明以下实施例提供的连续生产单氰胺的方法的工艺流程图参见图1所示；其中，1为石灰氮投料管，2为合成釜，3为二氧化碳管线，4为二氧化碳放空管，5为稳定剂管线，6为转料泵，7为过滤器，8为水洗水转料泵，9为清液泵，10为滤液循环阀，11为滤液外送阀，12为水洗泵，13为清水注入管线，14为水洗水罐，15为母液罐清水注入管线，16为母液罐，17为母液泵，18为精密过滤器，19为磷酸管线，20为酸化罐，21为酸化转料泵，22为单氰胺储罐。
实施例1
(1)从母液罐向合成釜中以20t/h的进料量连续注入母液，合成釜中的液体量维持在4m3后停止注入；同时，在母液输送进合成釜之前，向母液中连续注入三氯化铁，所述三氯化铁的用量为母液管线中母液质量流量的0.01％；开启搅拌，控制转速为150r/min，并从合成釜底部通入二氧化碳，控制二氧化碳通入量为100Nm3/h；开始投加石灰氮，通过计量投料系统，控制石灰氮加入量为220kg/h；合成过程中，控制温度≤30℃，控制pH≤8.5。
(2)投料2h后，开启转料泵，控制转料泵流量为2m3/h，将合成釜中单氰胺料液持续转向过滤器；合成釜的单氰胺料液经过滤器过滤，得到1.84m3/h滤液，经清液泵转入合成釜中继续参与单氰胺合成反应；同时打开水洗水罐泵，控制水洗水流量1.69m3/h，对滤渣进行水洗；水洗滤渣后得到1.13m3/h的水洗水，转入母液罐，并经母液泵转入合成釜中，维持合成釜内液体体积4m3；同时注入母液质量流量0.01％的三氯化铁。
(3)当滤液中单氰胺含量达到预定值30.5％时，缓慢开启滤液外送阀门，控制滤液循环量和外送量比值3：1，控制部分滤液外送；同时调整母液罐向合成釜注入的母液量，维持合成釜内液体量为4m3，同时调整三氯化铁注入量，使三氯化铁用量为母液质量流量的0.01％。
(4)外送的单氰胺经过活性炭式精密过滤器处理后，进入酸化罐进行酸化至pH＝4.5，得到单氰胺产品；转入单氰胺储罐储存。
实施例2
(1)从母液罐中以20t/h的进料量向合成釜中连续注入母液，合成釜中的液体量维持在3m3后停止注入；同时，在母液输送进合成釜之前，向母液中连续注入硫化钠，所述硫化钠的用量为母液管线中母液质量流量的0.01％；开启搅拌，控制转速为150r/min，并从合成釜底部通入二氧化碳，控制二氧化碳通入量为120Nm3/h；开始投加石灰氮，通过计量投料系统，控制石灰氮加入量为220kg/h；合成过程中，控制温度≤30℃，控制pH≤8.5。
(2)投料1h后，开启转料泵，控制转料泵流量为1m3/h，将合成釜中单氰胺料液持续转向过滤器；合成釜的单氰胺料液经过滤器过滤，得到0.9m3/h滤液，经清液泵转入合成釜中继续参与单氰胺合成反应；同时打开水洗水罐泵，控制水洗水流量0.8m3/h，对滤渣进行水洗；水洗滤渣后得到0.54m3/h的水洗水，转入母液罐，并经母液泵转入合成釜中，维持合成釜内液体体积3m3；同时注入母液质量流量0.01％的硫化钠。
(3)当滤液中单氰胺含量达到预定值30.5％时，缓慢开启滤液外送阀门，控制滤液循环量和外送量比值3.5：1，控制部分滤液外送；同时调整母液罐向合成釜注入的母液量，维持合成釜内液体量为3m3，同时调整硫化钠注入量，使硫化钠用量为母液质量流量的0.01％。
(4)外送的单氰胺经过活性炭式精密过滤器处理后，进入酸化罐进行酸化至pH＝4.3，得到单氰胺产品；转入单氰胺储罐储存。
实施例3
(1)从母液罐中以20t/h的进料量向合成釜中连续注入母液，合成釜中的液体量维持在4m3后停止注入；同时，在母液输送进合成釜之前，向母液中连续注入三氯化铁，所述三氯化铁的用量为母液管线中母液质量流量的0.02％；开启搅拌，控制转速为200r/min，并从合成釜底部通入二氧化碳，控制二氧化碳通入量为120Nm3/h；开始投加石灰氮，通过计量投料系统，控制石灰氮加入量为220kg/h；合成过程中，控制温度≤30℃，控制pH≤8.5。
(2)投料1h后，开启转料泵，控制转料泵流量为2m3/h，将合成釜中单氰胺料液持续转向过滤器；合成釜的单氰胺料液经过滤器过滤，得到1.8m3/h滤液，经清液泵转入合成釜中继续参与单氰胺合成反应；同时打开水洗水罐泵，控制水洗水流量1.7m3/h，对滤渣进行水洗；水洗滤渣后得到1.13m3/h的水洗水，转入母液罐，并经母液泵转入合成釜中，维持合成釜内液体体积4m3；同时注入母液质量流量0.02％的三氯化铁。
(3)当滤液中单氰胺含量达到预定值50％时，缓慢开启滤液外送阀门，控制滤液循环量和外送量比值5：1，控制部分滤液外送；同时调整母液罐向合成釜注入的母液量，维持合成釜内液体量为4m3，同时调整硫化钠注入量，使三氯化铁用量为母液质量流量的0.02％。
(4)外送的单氰胺经过活性炭式精密过滤器处理后，进入酸化罐进行酸化至pH＝4.7，得到单氰胺产品；转入单氰胺储罐储存。
所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (7)
1.一种连续生产单氰胺的方法，包括以下步骤：
a)向合成釜中连续注入母液和稳定剂，再在搅拌条件下从合成釜底部通入二氧化碳；同时加入石灰氮进行反应，得到单氰胺料液；所述二氧化碳的通入量为60Nm3/h～225Nm3/h；所述石灰氮的加入量为200kg/h～250kg/h；所述反应的温度≤30℃，pH≤8.5；
b)将步骤a)得到的单氰胺料液持续经过滤器进行过滤，分别得到滤液和滤渣；其中，所述滤液循环至合成釜中继续反应；所述步骤b)还包括：
对所述滤渣进行水洗；并将水洗滤渣后得到的水洗水作为母液，转入合成釜中，维持合成釜内液体量不变；同时注入母液质量流量0.005％～0.025％的稳定剂；所述水洗水与滤液的质量比为(0.8～1.2)：1；
c)当滤液中单氰胺含量达到预定值时进行外送，控制滤液循环量和外送量比值为(2～5)：1；同时调整向合成釜中连续注入母液和稳定剂的量，维持合成釜内液体量不变；
d)外送的单氰胺依次经精密过滤处理和酸化，得到单氰胺产品。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤a)中所述稳定剂选自氯化亚铜、三氯化铁、硫酸钠、硫化钠和硫氰酸铵中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤a)中所述向合成釜中连续注入母液和稳定剂的过程具体为：
从母液罐中以15t/h～25t/h的进料量向合成釜中连续注入母液，至合成釜中的液体量维持在2m3～6m3后停止注入；同时，在母液输送进合成釜之前，向母液中连续注入稳定剂，所述稳定剂的用量为母液质量流量的0.005％～0.015％。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤a)中所述搅拌的转速为100r/min～300r/min。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤b)中所述将得到的单氰胺料液持续经过滤器进行过滤的过程具体为：
反应1h～3h后，开启转料泵，控制转料泵流量为1m3/h～2m3/h，将合成釜中单氰胺料液持续转向过滤器，进行过滤，分别得到滤液和滤渣。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤d)中所述精密过滤处理采用活性炭式精密过滤器进行；所述活性炭式精密过滤器的滤芯为活性炭滤芯，缸体材质为不锈钢。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤d)中所述酸化后的pH值为3～6。
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