一種生產氯化異氰尿酸的工藝方法
2023-06-15 21:13:21
專利名稱：一種生產氯化異氰尿酸的工藝方法
技術領域：
本發明要求保護的技術方案所屬的技術領域是氯化異氰尿酸，具體地說是三氯異氰尿酸和二氯異氰尿酸鈉的生產工藝。
背景技術：
氯化異氰尿酸的典型代表物質是三氯異氰尿酸和二氯異氰尿酸鈉，它們作為一種低毒、高效、廣譜的消毒劑被越來越廣泛地使用。但是目前三氯異氰尿酸及二氯異氰尿酸鈉都是採用液相法生產的，即氯氣直接與溶於水或其它溶劑中的鹼、碳酸鹽或氰異酸鹽反應，這種工藝的缺陷在於反應物消耗大，而且每生產1噸產品會產生6-9噸廢水，這些廢水中含有大量NaCl和三氯異氰尿酸或者二氯異氰尿酸鹽，它們不僅影響到反應過程中成品地穩定性，而且還嚴重汙染環境。另外該生產工藝存在著收率低，產品純度不高，質量差等缺陷。
發明內容
本發明所要解決的技術問題就是提供一種反應物消耗小，無廢液排放的生產三氯異氰尿酸和二氯異氰尿酸鈉的工藝方法，以克服現有水相法生產氯化異氰尿酸的不足。
本發明解決技術問題所採用的方案是將氯氣通過固體碳酸鹽或固體碳酸氫鹽粉末後，將產生的混合氣體引入到氰尿酸或氰尿酸的懸浮液中反應生成三氯異氰尿酸或二氯異氰尿酸，或通往氰尿酸一鈉鹽懸浮液中反應生成二氯異氰尿酸鈉。這種工藝能生成極純的無氯化物的氯化異氰尿酸，產品色澤好，同時反應物的物料少，而且無廢水排放。
本發明是氯氣通過固體碳酸鹽或碳酸氫鹽，如碳酸鈣、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉、碳酸氫鈣層時，氯氣與碳酸鹽按摩爾比為1∶1的量反應生成1摩爾的Cl2O和1摩爾的CO2氣體，這種Cl2O+CO2氣體安全性好，避免了純Cl2O易爆易分解的缺陷，從而使下一步反應得以進行。通過控制進氣量，按如下的量(摩爾比)反應Cl2O+CO2∶氰尿酸＝3∶1則生成無氯化物極純的三氯異氰尿酸(Cl2O與CO2是1∶1伴生的混合氣體，以下相同)，物料分離後母液循環使用；Cl2O+CO2∶氰尿酸＝2∶1則生成極純的二氯異氰尿酸，母液分離後循環使用；氣體Cl2O+CO2與氰尿酸一鈉鹽按2∶1反應生成極純的二氯異氰尿酸鈉。母液循環使用。整個工藝過程無廢水排放，氰尿酸反應收率100％，產品色澤較現有工藝白。
特別值得提出的是氯氣與碳酸鹽中的天然碳酸鈣反應產生Cl2O+CO2，附產CaCl2也是一種經濟價值極高的可以利用的產品。
將氯氣通過固體碳酸鹽或固體碳酸氫鹽粉末後所產生的混合氣體通往氰尿酸的同時，按1摩爾的混合氣體通入不少於8摩爾的乾燥的墮性氣體或空氣通過粒徑為20μm以下的氰尿酸粉層可直接生成二氯異氰酸和三氯異氰尿酸，通過粒徑為20μm以下氰尿酸一鈉鹽粉層時產生二氯異氰尿酸鈉。
在所有的碳酸鹽或固體碳酸氫鹽中，重質碳酸鈣的經濟性能最好，利用重質碳酸鈣按本法生產氯化異氰尿酸時，重質碳酸鈣的粉末粒徑不大於0.1μm，氯氣在重質碳酸鈣層中的停留時間為4-60秒。氯氣停留時間是指單位體積的氯氣在單位體積的碳酸鈣中反應時間，計算方法是CaCO3X空隙率/每秒通氯量，由於Cl2O的穩定性相對較差，能分解為Cl2和O2，而Cl2又能和CaCO3反應，所以氯氣停留時間不能太長，否則會增加Cl2和CaCO3的消耗，太短則又使反應不完全。
本發明提供的兩步法生產氯化異氰尿酸的工藝與原有的液相法生產工藝比較，具有以下的積極效果1、生產相同產量的產品，本發明的氯氣、氰尿酸的消耗量最多只是現有水相法生產工藝中的氯氣、氰尿酸的消耗量的75％和80％，雖然碳酸鹽或碳酸氫鹽用量與NaOH相當，但是價格卻是NaOH的1/10，而且本發明中氯氣與碳酸鹽或碳酸氫鹽反應所得到的副產品氯化鈣也是一種經濟價值較高的商品，故本發明具有良好的經濟效益，2、本發明整個工藝中，無廢水排放，反應母液能循環使用，環保效益顯著；3、氰尿酸氯化過程中，沒有氯化物等不良副產品產生，有利於生成穩定的反應產物，產品的純度得到了提高。4、本發明無溶解損失，比起液相法生產方法來，分離筒單，因此收率高，成本低；5、本發明的在常溫常壓下反應，安全可靠。
具體實施例方式
實施例1取129g純度98.5％(重量比)的氰尿酸，加入II號2000ml園柱形反應器中，加入水使懸浮液濃度達到10％；氣體分布器和連接壓縮空氣的管道置於反應器底部，安裝好高速攪拌器，攪拌速度為120轉/秒。往I號園柱型反應器中的碳酸鹽中加入純度98％(重量比)重質碳酸鈣粉500g後，封好連接氯氣與碳酸鹽反應器接管，再用管將I號反應器與II號反應器中的氣體分布器連接起來。I號反應器的直徑為40mm，高為400mm，重質碳酸鈣粉的空隙率為30％。II號反應器裡開動高速攪拌器，I號反應器中通氯量為215g則II號反應器裡反應生成三氯異氰尿酸，I號反應器物料水洗後固體分離烘乾後得白色成品為重質CaCO3，水洗液蒸乾得到CaCl2。CaCO3和其他剩餘物可以回收使用。表一
上表中，氯氣停留時間是通氣速率＝氯氣重量/比重*反應時間，停留時間＝碳酸鈣層體積*空隙率/通氣速率。其中氯氣在反應時間內是連續均勻地通過碳酸鈣層的，反應時間是指Cl2O+CO2在II號反應器中反應的時間，產品有效氯是指單位產品中的含氯氣量，產品總重是指乾燥成品重量，收率的計算方法是實際產量/理論產量。通過上表可以看出CaCO3粒徑在0.1μm以上時，反應不能進行；在0.1μm以下時，能順利地使CaCO3和氯氣反應。所得的三氯異氰尿酸產品具有良好的品質和純度，整個工藝的收率極高。
實施例2在與編號為3的實施例相同的條件下按不同的氯氣停留時間做如下實驗表二
上表表明，氯氣在碳酸鹽層內停留4-60秒是經濟合理的。
實施例3按實施例1方法，通氯量為140g，取152g氰尿酸一鈉鹽加入到II號2000ml園柱形反應器中，加入水使懸浮液濃度達到10％，反應後得到二氯異氰尿酸鈉。表三
實施例4按實施例1方法，通氯量為140g，取氰尿酸129g加入到II號反應器中，加入水使懸浮液濃度達到10％，反應後得到二氯異氰尿酸。表四
表三和表四說明，本發明利用氰尿酸和氰尿酸一鈉鹽可以生成高品質和高純度的二氯異氰尿酸及二氯異氰尿酸鈉，整個工藝的收率也極高。
實施例5，按實施例1編號為3的方法和量進行操作，與實施例1不同的是氰尿酸為固體粉末狀直接加入到II號反應器中，不再加水使之成為懸浮液；I號反應器中往II號反應器裡通入Cl2O+CO2的同時，在往II號反應器裡通入乾燥的空氣，最後可得到三氯異氰尿酸。表五
表五表明，本發明按1摩爾的混合氣體同時通入不少於8摩爾的乾燥的空氣通過粒徑為20μm以下的氰尿酸固體時，能夠使氰尿酸在完全固相條件下生產出三氯異氰尿酸。
實施例6，輕質CaCO3，Na2CO3、NaHCO3按實施例1編號3的方法進行操作，通氯量為215克時，生成三氯異氰尿酸，通氯量為139克時，生成二氯異氰尿酸，反應時間為30min，氯氣通過CaCO3時間為6秒，見表六
上表說明，本發明對碳酸鹽或碳酸氫鹽均是實用的。
下表是本發明與現有技術生產三氯異氰尿酸的效益及質量對比
本發明是按實施例1編號3的條件進行操作，氯氣停留時間6s，反應時間30min。本發明的鹼是指重質碳酸鈣，現有技術是NaOH和氰尿酸、氯氣直接在液相下反應。從上表可以看出本發明的消耗的價值相當於現有技術60-67％。
按本發明的技術方案，經試驗，根據以下配比就可生產出合乎要求相同重量的產物
1、氯氣通過CaCO3產生Cl2O+CO2再通入氰尿酸固相層或懸浮液，生成三氯異氰尿酸的投料比是氰尿酸∶Cl2∶CaCO3＝1∶1.643∶1.17，生成二氯異氰尿酸鈉的投料比是氰尿酸∶Cl2∶NaOH∶CaCO3＝1∶0.305∶1.09∶0.768。
2、氯氣通過Na2CO3產生Cl2O+CO2再通入氰尿酸固相層或懸浮液，生成三氯異氰尿酸的投料比是氰尿酸∶Cl2∶Na2CO3＝1∶1.643∶1.24，生成二氯異氰尿酸鈉的投料比是氰尿酸∶Cl2∶NaOH∶CaCO3＝1∶0.305∶1.09∶0.814。
而現有技術，即NaOH和氰尿酸、氯氣直接在液相下反應生成三氯異氰尿酸的最佳投料比是氰尿酸∶Cl2∶NaOH＝1.206∶2.20∶1.242，生成二氯異氰尿酸鈉的最佳投料比是氰尿酸∶Cl2∶NaOH＝1.19∶1.393∶1.201。
將上述的投料比進行比較，可以看出本發明的反應原料比現有技術要少，且更經濟。
權利要求
1、一種生產氯化異氰尿酸的工藝方法，其特徵在於將氯氣通過固體碳酸鹽或固體碳酸氫鹽粉末後，將產生的混合氣體引入到氰尿酸或氰尿酸的懸浮液中反應生成三氯異氰尿酸或二氯異氰尿酸，或通往氰尿酸一鈉鹽懸浮液中反應生成二氯異氰尿酸鈉。
2、根據權利要求1所述的生產氯化異氰尿酸的工藝方法，其特徵在於將氯氣通過固體碳酸鹽或固體碳酸氫鹽粉末後所產生的混合氣體通往氰尿酸的同時，按1摩爾的混合氣體通入不少於8摩爾的乾燥的墮性氣體或空氣通過粒徑為20μm以下的氰尿酸或氰尿酸一鈉鹽粉層。
3、根據權利要求1所述的生產氯化異氰尿酸的工藝方法，其特徵在於將氯氣通過重質碳酸鈣的粉末粒徑不大於0.1μm，氯氣在重質碳酸鈣層中的停留時間在4-60秒內。
4、根據權利要求1所述的生產氯化異氰尿酸的工藝方法，其特徵在於氯氣通過CaCO3產生Cl2O+CO2再通入氰尿酸固相層或懸浮液，生成三氯異氰尿酸的投料比是生成三氯異氰尿酸的投料比是氰尿酸∶Cl2∶CaCO3＝1∶1.643∶1.17，生成二氯異氰尿酸鈉投料比是氰尿酸∶Cl2∶NaOH∶CaCO3＝1∶0.305∶1.09∶0.768。
5、根據權利要求1所述的生產氯化異氰尿酸的工藝方法，其特徵在於氯氣通過Na2CO3產生Cl2O+CO2再通入氰尿酸固相層或懸浮液，生成三氯異氰尿酸的投料比是氰尿酸∶Cl2∶Na2CO3＝1∶1.643∶1.24，生成二氯異氰尿酸鈉的投料比是氰尿酸∶Cl2∶NaOH∶CaCO3＝1∶0.305∶1.09∶0.814。
全文摘要
本發明公開了一種氯化異氰尿酸的生產工藝。該工藝是將氯氣通過固體碳酸鹽或固體碳酸氫鹽粉末後,將產生的混合氣體引入到氰尿酸或氰尿酸一鈉的懸浮液中反應生成三氯異氰尿酸及二氯異氰尿酸鈉,這種工藝能生成極純的無氯化物的氯化異氰尿酸,產品色澤好,另外這種工藝無廢水排放,物料消耗少,碳酸鹽或碳酸氫鹽與氯氣反應後的剩餘物為另一種產品,工藝的經濟性更好。
文檔編號C07D251/70GK1380290SQ02104970
公開日2002年11月20日 申請日期2002年3月20日 優先權日2002年3月20日
發明者唐銀華 申請人:唐銀華