试论氰尿酸固相法合成工艺技术

边丽丽(陕西陕化煤化工集团有限公司)

综上所述，可以看出返料法的关键是降低返料倍数，随着研究工作的不断深入，当前主要的工艺为三股进料，此种工艺主要

固相法具有较多的缺陷，但是在当前仍然是应用最广的一种工艺形式，其与液相热解法同为尿素热解法的两种形式，反应产物主要包括双氰胺、缩二脲、缩三脲等物质，排放出的氨气能够被硫酸或者磷酸吸收，作为氮肥的生产材料，因此我国众多制造厂都使用固相法来合成氰尿酸。本文由此开展探讨，主要做了以下研究。

一、直接加热缩合

固相法合成技术可以分为众多的其他方式，这其中最早采用的是直接加热法，并且在当前也有少部分的厂家利用此种方式生产，此方法的操作简单，主要原理是将固体的尿素放置在高温环境中，使其直接加热缩合。

二、熔融法

当工业窑炉以及反应装置中的温度到达200-290℃时候，固体尿素就会熔融犯戒，产生氨基甲酸酯、粗氰尿酸以及氰尿酰胺盐等，其中缩二脲当中的粗氰尿酸当中有含量超过一般的氰尿酸，然后这些物质进行酸洗、破碎、分离和干燥之后成为更高含量的氰尿酸，一般含量为98%以上。但是熔融法也有一定的缺陷，体现在过程中因为尿素熔融出现的液相常常与搅拌器或者反应器粘连，这就导致众多不良问题出现，例如导热性降低，氨难以溢出，而近壁部位的温度太高时会导致胺类和过度缩合出现其他产物，同时也会降低原料的利用率，只有采取酸洗才能够提高反应产物的纯度，最后就是生产方式为间歇型，因此装料或者卸料的时候温度波动不稳定，这就影响了反应器的使用寿命。

三、返料法

针对以上熔融法当中存在的诸多缺陷，学者们一直在研究如何在粗氰尿酸返料下将尿素热解而直接产生氰尿酸的工艺方式，就是在反应器中加入适当的尿素和返料后，在温度达到220-280°C时进行热解缩合反应，并且当尿素在熔融过程中产生液相时李荣返料迅速吸收，从而避免上述所说的粘连情况，同时将混合物料搅拌后再利用螺旋叶片传送混合物料，保证生产的连贯性。返料法与熔融法相比最大的区别在于其侧重于优化反应条件，显著提高了原料的利用率，但是返料的倍数为尿素≥3：1，返料倍数直线上涨必然会提高耗能量，降低设备的生产效率，同时最后产生的氰尿酸含量较低，在后续工作中必须采取酸洗工艺弥补此缺陷，因此在后来出现多股进料的优化方式，将尿素分配注入反应器的不同入口中，将首股和粗氰尿酸按照1：1的比例加入，虽然这种方式减少了返料倍数，但是对于反应器的要求更高，必须将反应器的机构复杂化。为了兼顾生产效率和产出物质的纯度，在后期又出现了一种新工艺，即将第一旋转式圆柱型反应器中加入再循环氰尿酸以及尿素，然后经过处理得到氰尿酸脲球体，此环节的温度不应高于350℃，并且在180℃以上，上述流程完成后再加入到第二反应器中，进行热解后其出口的换管和固相分离连接，此时出口位置的交换管低于其液面，让水溶液吸收热解当中的固相产物，定时清理掉其中的悬浮物，并将新鲜溶液注依据的是尿素在反应温度下只需要5mi n左右的时间就可以产生固态的粗氰尿酸的特征，粗氰尿酸返料先于第一投料口加入，然后由反应器前部产生的固态粗氰尿酸也发挥了返料的功能，能够有效降低返料倍数为1∶1，但是反应器的结构要做出调整。后来又产生了连续化固相法氰尿酸缩合工艺，这一方式的特点在于尿素和氰尿酸的混合比例为1∶1.7，经过缩合、干燥工艺后，置入280°C的缩合反应器中保持15mi n的时间，这种方式尽管避免了粘连以及尿素挥发问题，但是反应装置也相对复杂，返料比值高，设备的最大生产能力难以发挥，并且最终产生的氰尿酸含量也偏低（92%），依然也要后续加工工艺的处理，这导致工艺成本上升，性价比较低。

四、熔盐热解法

此方式主要是通过能够溶于水但是不溶于氰尿酸的盐类和尿素混熔，并且处于高温环境下，熔盐中的尿素的热解缩合物为氰尿酸，此种工艺能够使氰尿酸结晶出来，避免与氨结合出现胺类产物的不良反映，最后通过常温下氰尿酸与水不相溶的特性将其提取出来。具体的工艺流程为：在盛有熔融盐的反应器中加入尿素，然后给予适当的压力，控制220℃左右的温度保持半小时至一小时，产物冷却后加入水，经过洗涤、干燥后得出较高含量的氰尿酸，这种工艺的优势在于操作简便，不管是连续化生产还是间歇生产都能够采用，缺陷体现在加水后原本分离氰尿酸的盐类转化为水溶液，但是如果循环利用就必须使用浓缩结晶，这就导致生产过程变得较为复杂，耗能量也会进一步上升，另外尿素的转化率有限，只能保证65%左右，并且此工艺对于设备的损害较为严重，生产成本上升。

五、熔融金属热解法

金融熔融法是指在金属表面进行尿素的热解缩合，产生氰尿酸粗品之后再进行加工得到最终产品，这种方式具有一定的优势，但是过于依靠高温，且粗品的转移也涉及较高的技术要求。

结束语

综上所述，固相法合成工艺存在一定优势但是也伴随一系列的问题，例如加热途中液相出现粘连等，但是其问题可以通过优化工艺来解决，当前存在的问题仅是因为技术不成熟，从长远来看还是具备较大的发展潜力。

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