CN110775988B - 一种单氰胺的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种单氰胺的制备方法，以甲烷与氨气为原料，在催化剂作用下，在介质阻挡放电情况下,制备目标产物单氰胺。该发明主要利用了介质阻挡放电情况下,气体生成等离子,互相反应生成单氰胺,此发明操作步骤简单，能耗低，生产周期短，产品收率和纯度高，满足市场对单氰胺的质量要求；原料易得且价格较低，不受地域限制；在保证产品收率和品质的前提下大大降低了生产成本。

Description

一种单氰胺的制备方法
技术领域
本发明属于精细化工技术领域，涉及一种化学品的制备方法，具体涉及一种氰氨化钙的制备方法。
背景技术
单氰胺是重要的农药中间体，可以制备杀菌剂多菌灵、苯菌灵、甲基嘧菌胺、嘧菌胺，杀虫剂抗蚜威、嘧啶氧磷，除草剂绿磺隆、甲磺隆、甲嘧磺隆、醚苯磺隆、苄嘧磺隆、吡嘧磺隆、环嗪酮等。
在医药工业用作生产盐酸阿糖胞苷的原料，在染料工业用于生产中间体3-氨基-5-羟基-1,2,4-三氮唑。此外，还用作有机合成及塑料的原料，生产氰脲酰胺、双氰胺、氰氨基甲酸甲酯等。
液体单氰胺用于工业原料、医药、农药中间体、农业肥料、植物调节剂、食物添加剂等,目前生产工艺原料必须高温才能反应生成，能耗很大，另外单氰胺生产过程中需要低温下生产，生产单氰胺过程中产生大量废渣存在污染大的缺点。
介质阻挡放电(DBD)可以在大气压下产生低温等离子体,由于DBD在产生的放电过程中会产生大量的自由基和准分子，如OH、O、NO等，它们的化学性质非常活跃，很容易和其它原子、分子或其它自由基发生反应而形成稳定的原子或分子。因而可利用这些自由基的特性来处理挥发性有机物VOCs，在环保方面也有很重要的价值。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种单氰胺的制备方法，解决了现有技术中生产成本高、能耗大、污染大等问题。
一种单氰胺的制备方法，以甲烷与氨气为原料，在催化剂作用，在介质阻挡放电情况下,制备目标产物氰胺化钙，反应方程式如下：
Figure BDA0002288954190000011
该反应比一般的工艺能耗更低，反应生成的副产物更少，而且不会混合有利于生成更纯净的反应产物，不会产生大量废渣，催化剂可重复使用。
所述催化剂为氯化钙、氧化铝或氧化锌的一种或几种。
(1)将催化剂放入反应器中；
(2)通入氮气置换，置换完成后通入甲烷与氨气,并将反应器通入电流,将温度调节至反应温度进行反应；
(3)反应完成后,将产生的液体降温,加入少量稳定剂保存,即得到产品。
其中稳定剂采用现有常规技术，优选磷酸
所述的甲烷：氨气的摩尔比为1:2.2-3.0。
氨气价格比较高，该比例有利于氨气反应彻底，并尽量节省氨气资源。
所述的反应温度为50-80℃。
这个温度下单氰胺是以液体形式存在，小于这个温度，单氰胺会以固体形式存在，生成固体会堵塞催化剂表面使催化剂失效。
所述的介质阻挡放电工作电压是1KV—2KV，电流1A—5A，主要是使气体离子化，极大的降低了反应温度，使反应能在比较温和条件下进行，对反应器材质降低了要求，若是高于或低于此范围，会生成其他杂志或者不反应。
本发明的有益效果有：
(1)操作步骤简单，能耗低，生产周期短，产品收率和纯度高，满足市场对单氰胺的质量要求；
(2)原料易得且价格较低，不受地域限制；
(3)反应过程为连续反应,有利于自动化操作。
综上所述，本发明在保证产品收率和品质的前提下大大降低了生产成本。
具体实施方式
实施例1
一种单氰胺的制备方法，其特征在于：以甲烷与氨气为原料，在催化剂作用下，在介质阻挡放电情况下,制备目标产物氰胺化钙，反应方程式如下：
Figure BDA0002288954190000021
一种单氰胺的制备方法，具体步骤包括：
(1)将催化剂氧化铝放入反应器中；
(2)通入氮气置换，置换完成后通入甲烷10L/min与氨气22L/min,并将反应器介质阻挡放电工作电压设置为1KV、电流1A,将温度调节至50℃进行反应；
(3)反应完成后,将产生的液体降温,加入少量稳定剂磷酸保存,得到目标产物单氰胺42.03g，收率90.4％，纯度92.7％。
实施例2
一种单氰胺的制备方法，其特征在于：以甲烷与氨气为原料，在催化剂作用下，在介质阻挡放电情况下,制备目标产物氰胺化钙，反应方程式如下：
Figure BDA0002288954190000031
一种单氰胺的制备方法，具体步骤包括：
(1)将催化剂氯化钙放入反应器中；
(2)通入氮气置换，置换完成后通入甲烷10L/min与氨气30L/min,并将反应器介质阻挡放电工作电压设置为2KV，电流5A,将温度调节至80℃进行反应；
(3)反应完成后,将产生的液体降温,加入少量稳定剂磷酸保存,得到目标产物单氰胺41.88g，收率92.4％，纯度96.3％。
实施例3
一种单氰胺的制备方法，其特征在于：以甲烷与氨气为原料，在催化剂作用下，在介质阻挡放电情况下,制备目标产物氰胺化钙，反应方程式如下：
Figure BDA0002288954190000032
一种单氰胺的制备方法，具体步骤包括：
(1)将催化剂氧化锌放入反应器中；
(2)通入氮气置换，置换完成后通入甲烷10L/min与氨气25L/min,并将反应器介质阻挡放电工作电压设置为1KV，电流3A,将温度调节至45℃进行反应；
(3)反应完成后,将产生的液体降温,加入少量稳定剂磷酸保存,得到目标产物单氰胺41.85g，收率95.8％，纯度97.2％。

Claims (4)

1.一种单氰胺的制备方法，其特征在于，以甲烷与氨气为原料，在催化剂作用，在介质阻挡放电情况下，制备目标产物氰胺化钙，反应方程式如下：
CH4+2NH3 H2CN2+4H2；
甲烷：氨气的摩尔比为1:2.2-3.0；
所述催化剂为氯化钙、氧化铝或氧化锌的一种或几种；
反应温度为50-80℃。
2.根据权利要求1所述的一种单氰胺的制备方法，其特征在于，所述的介质阻挡放电工作电压是1KV—2KV，电流1A—5A。
3.根据权利要求1所述的一种单氰胺的制备方法，其特征在于，具体步骤包括：
（1）将催化剂放入反应器中；
（2）通入氮气置换，置换完成后通入甲烷与氨气,并将反应器通入电流，将温度调节至反应温度进行反应；
（3）反应完成后,将产生的液体降温，加入少量稳定剂保存,即得到产品。
4.根据权利要求3所述的一种单氰胺的制备方法，其特征在于，稳定剂采用磷酸。
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