CN1421433A - 二甘醇溶剂法生产三聚氰酸的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种以尿素为原料的化工产品的制造方法，具体地说，是二甘醇溶剂法生产三聚氰酸的方法，经过初反应、制备高沸点溶剂、脱氨缩聚反应、过滤和溶剂回收、精制，得到纯度≥98.5％的三聚氰酸产品，采用价格相对低廉的二甘醇代替传统溶剂法中的环丁砜为溶剂，以解决传统溶剂法生产中溶剂成本过高的问题。

Description

二甘醇溶剂法生产三聚氰酸的方法

技术领域

三聚氰酸又称氰尿酸，是一种以尿素为原料的化工产品。

背景技术

三聚氰酸又称氰尿素，它是由瑞士化学家谢尔斯于1776年热解尿素晶体时发现的，由于其结构中有一个稳定的三嗪环和多个活泼氢，故可用它产生一系列的衍生物，该产品已成为一种具有广阔发展前景的化工产品。

三聚氰酸的生产工艺虽然较多，但工业生产三聚氰酸主要以尿素为原料，按照加热方式的区别，大致分为液相法和固相法两种，其中液相法因具有得率高，产品质量好，生产设备容易放大，劳动强度低等一系列优点而被广泛采用，但该流程是将尿素在高沸点溶剂中进行脱氨及聚合，溶剂易受污染，生产过程中须将溶剂定期进行再生，从而造成溶剂损失，这些溶剂又大多为环丁砜等一些价格昂贵的化学品，这成为溶剂法(液相法)的一大缺陷。

发明内容

改进溶剂法采用价格相对低廉的二甘醇代替传统溶剂法中的环丁砜为溶剂，以解决传统溶剂法生产中溶剂成本过高的问题。与环丁砜相比，二甘醇虽然价格较低，但常压下沸点也稍低，低温下粘度较高，而且作为溶剂性能不如环丁砜稳定。针对以上问题，我们提出如图1所示的以下工艺路线：

1.初反应

将总量为10～20％的尿素加入到新鲜的二甘醇溶剂中，加热至温度为100～180℃，反应2小时。

2.高沸点溶剂制备：

聚合反应釜配有尿素回收槽、氨气吸收塔。尿素回收槽采用鼓泡式吸收，槽内装有二甘醇，从反应釜出来的氨气鼓泡通过二甘醇液层后，升华的尿素被二甘醇吸收，氨气饱和后从顶部进入氨吸收塔。氨气吸收塔内装聚丙烯鲍尔环，氨气从底部进，顶部用清水吸收。初反应是在该反应釜中将一定量尿素加入新鲜的二甘醇中，加热后进行脱氨反应。尿素生成三聚氰酸，但由于过滤是在100℃左右进行，大量的产品仍溶解在溶剂中，可能还有部分产品与二甘醇反应，生成相应的脂类，在初反应结束时只能过滤出少量产品，该步骤为高沸点溶剂的制备过程。形成的母液成分较为复杂，其中大部分为二甘醇和三聚氰酸，还有少量的脂类及未生成的尿素，还有少量的其他杂质。但其沸点比纯二甘醇有所生高，化学安定性增加从而解决了二甘醇沸点偏低的缺点。

3.脱氨缩聚过程

将一定量尿素加入上述溶剂中，密封加料口后开始搅拌，加热。当釜内温度升至100-120℃时开启真空泵，真空度为0.005～0.01MPa。当釜内料液温度升到160℃时，尿素开始脱氨，在180℃左右时脱氨达到高峰。继续加热，直到220-230时进行保温，在此温度下反应1-3小时后，当氨气弛放量很小时(根据排放氨水浓度确定)，用空气通过釜内的盘管对料液进行冷却。当料液冷至180℃左右时，开始放料，计量后稍作沉淀，即可开始进行过滤操作。

4.反应液过滤及溶剂回收过程

料液沉降后，将上部的清液过滤，使清液中所含的脂状物被分离掉，再作为母液投入釜中，作为高沸点溶剂使用。余下的浆料加水稀释，在保温条件下进行离心过滤，滤液入蒸馏釜脱除水份，溶剂循环使用；滤饼用热水清洗3次后送去精制。

在每次循环中，母液粘度随温度变化的规律基本一致，其变化曲线大致可分为三个范围：在60℃以下，温度对粘度的影响幅度特别大，即使温度只有极小的变化，粘度值也呈线形快速增加。在130℃以上，温度对粘度的影响很小，这时母液的粘度值保持在5cp以下。在60℃-130℃之间，温度和粘度的关系呈双曲线的形式，两者变化都较大，应是选取操作温度的最佳区域。特别在100℃-110℃指间，其粘度值平均在15-5cp左右，是最理想的范围，因此，过滤在此温度下进行。

5.酸煮精制过程

清洗后的精品含量为90-94％，其余杂质估计为酰胺类化合物，精制工艺通常采用盐酸或硫酸一同加入反应釜内，沸腾后在搅拌下回流酸煮2-4小时，冷却后进行过滤，废酸返回重新使用，滤饼用水洗至中性后进行干燥，与目前酸精制工艺基本相同。

具体实施

实施例1：

1000ml圆底烧瓶中(接氨气回收装置)加入300ml二甘醇和50g尿素，在不断搅拌及氨气保护下缓慢升温至180℃反应2hr，然后升温至210℃保温1hr反应结束并降温，母液作为溶剂使用。常温下该液体中加入尿素350g并重复上述过程，反应结束后反应物降温至80℃，加入热水250ml搅拌约10min并趁热过滤，滤饼用60ml热水洗涤，滤液脱水后重复使用；滤饼用200ml水冲洗后干燥得粗三聚氰酸产品227g，纯度92.5％。用70g(30％重量)硫酸回馏精制3.5hr后过滤、水洗、干燥的三聚氰酸198g，纯度98.87％。

实施例2：

先将二甘醇25kg加入50L反应釜(配有氨气吸收塔和尿素回收槽)内，然后加入尿素15kg，密封加料口后开始搅拌，加热。当釜内温度升至100～120℃时开启真空泵，使釜内呈负压状态(真空度0.005～0.01Mpa)。当釜内料液温度升到160℃时，尿素开始脱氨，在180℃左右脱氨达到高峰。继续加热，直到220～230时进行保温，在此温度下反应2～3小时后，当氨气驰放量很小时(根据排放氨气浓度确定)，用空气通过釜内的盘管对料液进行冷却。当料液冷至180℃左右时，开始放料，计量后稍作沉淀，即可开始进行过滤操作。滤液入釜，滤饼用热水清洗三次粗品含量为90～94％，其余杂质估计为酰胺类化合物，然后进行酸精制。精制工艺通常采用盐酸或硫酸一同加入反应釜内，沸腾后在搅拌下回流酸煮2～4hr，冷却后进行过滤，废酸返回重新利用，滤饼用水洗至中性后进行干燥，得产品9.5kg，纯度≥98.5％。

Claims (1)

1.一种以二甘醇为溶剂生产三聚氰酸的方法，其特征步骤是：(1)初反应：将总量为10～20％的尿素加入到新鲜的二甘醇溶剂中，加热至温度为100～180℃，反应2小时；(2)制备高沸点溶剂：初反应后进一步升温至210～230℃，保温1小时，形成高沸点溶剂作为母液；(3)脱氨缩聚反应：将(2)步骤形成的高沸点溶剂冷却至常温，然后加入总量为80～90％的尿素到母液中，加热至100～120℃，抽真空，真空度为0.005～0.01Mpa，继续加热至160～180℃，进行尿素脱氨反应，继续加热至220～230℃，连续反应1～3小时；(4)过滤和溶剂回收：将(3)步骤的反应混合物冷却至180℃，经沉淀、过滤，清液作为母液返回釜中，浆料加水稀释，在100～110℃温度下过滤；(5)精制：将(4)步骤得到的滤饼用水清洗，得到含量为90～94％的粗三聚氰酸产品，用盐酸或硫酸与粗三聚氰酸产品一起加入到反应釜内，在搅拌下回流酸煮2～4小时，冷却后过滤，滤饼用水洗至中性，然后干燥，得到纯度≥98.5％的三聚氰酸产品。

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