CN1069486A - 一种制造氰尿酸的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本装置包括第一旋转式圆柱形反应器(2)，其中 形成氰尿酸脲球体，和第二反应器(8)，其中发生热解 反应。第一反应器(2)内壁装有螺旋鳍板(4)，第二反 应器(8)亦可旋转。在第二反应器出口有一交换管 (12)与固相分离器(14)相连，该分离器中盛有液体并 达到一工作液面，使交换管(12)在分离器(14)中的出 口(20)低于该液面。该分离器装有一低处的排液阀 (26)和高处的放空阀(22)。本发明还公开了制造氰 尿酸的方法。

Description

本发明涉及一种通过尿素的热解制取氰尿酸的装置，包括第一旋转式圆柱形反应器，其中形成氰尿酸脲球体，和第二反应器，其中发生热解反应。
本发明亦涉及氰尿酸的制备方法，包括在第一旋转式圆柱形反应器内，由尿素和再循环的氰尿酸反应制得氰尿酸脲的第一步骤，和在第二反应器中将氰尿酸脲热解的第二步骤。
以工业规模制备氰尿酸，是在存在或不存在溶剂的情况下，对尿素热解，反应如下式：
使用溶剂的氰尿酸制备方法具有通常的欠缺，即溶剂的回收，同时也有随后产生的环境污染问题。干法是优选的，但是在热解时会产生反应器的沾污问题。这种沾污很严重，如果不采取预防措施，它会使这种方法失效。人们已经设想了多种办法来解决这个问题。在有些方法中使用酸催化剂，而在多数方法中是用某种方法提高热量的交换，或者将尿素与熔融金属混合，或者采用流态化法，更经常的，是采用管式反应器。
这类反应器必须具有刮刀系统，刮削器壁以去除不可避免生成的壁苔。这些反应器在美国专利U.S.2，943，088，法国专利FR1，183，672，西班牙专利ES520，763和美国专利U.S.4，474，957中有详细描述。但是，这些反应器仍然产生沾污问题，虽然程度小得多，它仍使厂家定期停产以便清除。如果在热解之前，将氰尿酸与熔融尿素反应制得氰尿酸脲，随后再进行热解则这种方法得到改进。这种方法可在两个不同的反应器中进行（US3，318，887），或者在具有不同温度区域的一个反应器中（ES540，265），或者通过一个反应器的不同的入口，将熔融的尿素分布进出（US4，474，957）。在这些方法中，后两种需要更为复杂的控制设备和更大的反应器，因此导致较高的投资和维护费用。第一种方法是优选的，因为尽管它需要两个反应器中，但第一个建造非常简单，第二个反应器中热解是在特定的条件下整体进行的，因此，操作条件的控制就简单了。
美国专利US3，318，887给出了这种反应器的一个实例，其中安装了一个具有固定内刮刀的旋转滚筒，这个反应器中产生氰尿酸脲。该专利同时指出，第一反应器的工作温度必须在125℃-160℃范围内。这种方法的缺点是形成团块，因为氰尿酸脲球成形不好，或者即使成形较好，在它们碰撞刮刀壁时，它们也会破碎。该装置也必须停产清洗。
在制造氰尿酸过程中出现的另一个缺点发生在排除反应废气的涤气管中。除了反应生成的氨气外，这些气体中还夹带着升华的尿素，细小颗粒的氰尿酸以及一部分反应产物，诸如氰酸，氰酸铵和氨基甲酸铵。这些产物和NH3一道最终将堵塞涤气管，尽管引入了美国专利US2，943，088的改进技术，其涤气系用热尿素流。这意味着必须停产清洗。
本发明的目的之一是克服上述欠缺。该目的通过上述第一种类型的装置得以实现，其特征在于所述第一反应器安装了一个螺旋型鳍板，它由反应器圆柱的内表面向内伸出;第二反应器也可旋转，在其出口处，至少安装一根交换管与固相分离器连接，它适用贮存一种液体并可达到一定高度，以使交换管的出口低于该液面，该分离器在低处安装一个排液阀，在高处安装一个放空管。
该分离器主要用以避免堵塞，否则会对氨吸收柱产生不利影响。
本发明的另一目的是提供一种方法，其特征是在第一反应器中，一方面在圆筒内壁安装有向内伸出的螺旋鳍板，另一方面，该反应器升温至180℃至350℃范围，这时可以得到氰尿酸脲球体，该球体的干燥程度有利于传送，同时，它也能避免经块以及随后对第二反应器器壁的粘附。该第二反应器是可旋转的，它通过交换管与固相分离器相连，该分离器适于盛装一种液体，其工作液面高于交换管在分离器中出口的位置。这种液体吸收在热解过程中形成的固相产物，并需定期除去悬浮物和添加新鲜液体。
本发明的其他优点和特征通过随后的描述并参考附图可得到进一步理解，其中所述的本发明优选实施例对本发明不进行任何限制。
附图表明：
图1是本发明装置的第一反应器局部截面。
图2是第二反应器和分离器的正视示意图。
图3是第二反应器和分离器的平面示意图。
第一反应器2是一圆筒形管，可旋转，转速优选4至40r.p.m，其内壁6装于向内伸出的螺旋鳍板4，鳍板4宜用焊接以留有内空隙而利于产物通过。
反应器的长度优选在6至12m的范围，直径约为0.5至1m。，依次地，鳍板4的径向尺寸约为反应器内壁直径的10%至30%，因此，优选的尺寸是0.05m至0.3m，而连续的蛇管之间的间距是0.15至0.4m。通过反应器夹套的加热流体使反应器的温度上升至180℃至350℃范围。
使用螺旋鳍板代替常规鳍板，并采用上述的工作条件，特别是反应器2出口的产物温度是180℃，使得氰尿酸脲不呈粘性而易于馈入第二反应器，因为，其干燥程度使它易于传递，而不结块或粘附于第二反应器的内壁。
要求周期性地（例如，每隔24小时）向反应器内注入少量的水或蒸汽，以此使壁苔软化并从器壁剥离。这样，能使热交换面保持洁净而不必停产清洗。
第二反应器8也可以旋转，转速优选5至25r.p.m.，为了进行加热，装配了圆盘10，热的流体通过圆盘10流动。要求温度升至200℃-350℃。反应器8的尺寸优选5至10米长和直径为0.5米至1米。
依本发明，在第二反应器出口处有一虹吸管形式的交换管12，使反应器与固相分离器14相连，该分离器的度高优选0.5m至2m，其上部16为圆柱状，直径约为0.5m至1m，下接一圆锥状部件17。向分离器14中注入液体15（优选碱水溶液，如氢氧化钠或尿素溶液），达到液面18，以使交换器12在反应器14中的出口部20低于液面18约0.05m至0.5m。
分离器14装有放空管22，新鲜液体通过阀24注入分离器而更新，优选溶液温度保持在20℃至80℃。含有待去除固相的悬浮液由底阀26定期排放，本法可自动化而不必中断生产。
分离器14的存在使第二反应器原有的问题即出口管和氨气吸接柱的堵塞，得以解决。
以下简单描述本发明的一个实施例。
实施例
向第一反应器每小时馈入94kg尿素和175kg氰尿酸。（从第二反应器排放循环使用），停留时间约20分钟，在出口处的产品温度是180℃，此后，氰尿酸球体馈入第二反应器。
在尾端收集到222kg，其amelidl含量为18%的氰尿酸，其中175kg重新进入第一反应器循环。产生的气体在紧接反应器出口的分离器处收集起来。每12小时从分离器排放约200-500l的悬浮液，同时添加等量的新鲜液体。

Claims (9)

1、一种用于热解尿素来制备氰尿酸的装置，包括一个第一旋转式圆柱形反应器(2)，其中形成氰尿酸脲球体，和一个第二反应器(8)，其中发生热解反应，该第一反应器(2)其内壁(6)装有向内伸出的螺旋状鳍板(4)；该第二反应器(8)亦可旋转，在其出口处有至少一个交换管(12)将第二反应器(8)与固相分离器(14)相连，该分离器适于盛装液体，使交换管的出口低于工作液面；该分离器在低处有一排液阀(26)，高处有一放空阀(22)。
2、权利要求1的装置，其中螺旋鳍板（4）的径向尺寸约第一反应器（2）内径的10-30%。
3、权利要求1或2的装置，其中所述分离器（14）的体积为第二反应器每小时产气量的0.5-5%。
4、权利要求3的装置，其中所述分离器（14）是一圆柱体，其最大直径与高度之比为1∶1至1∶4。
5、权利要求1至4中的任一装置，其中所述液体选自碱性氢氧化物溶液和尿素溶液。
6、权利要求1的装置，其中第一反应器（2）转速为4-40r.p.m.，长度为6-12m，直径为0.5-1m，螺旋鳍板（4）的两个相邻螺旋的间距为0.15至0.4m。
7、权利要求1的装置，其第二反应器（8）的转速为5-25r.p.m.，长度为5-10m，直径为0.5-1m。
8、权利要求1的装置，其中分离器（14）的高度为0.5-2m，其上部系圆柱状（16），直径为0.5-1m，下部为圆锥状。
9、一种制备氰尿酸的方法，包括在第一旋转式圆柱形反应器（2）内，由尿素和再循环的氰尿酸反应制得氰尿酸脲的第一步骤，和在第二反应器（8）内，将氰尿酸脲热解的第二步骤，其中该第一反应器（2），（a）装有在内壁（6）向内伸出的螺旋鳍板（4），和（b）加热至180℃至350℃，得到氰尿酸脲球结，该球体的干燥程度有利于其传递，同时避免结块和随后对第二反应器（8）内壁的粘附，该第二反应器可旋转，通过交换管（12）与固相分离器（14）相连，该分离器中盛有液体，其液面高于交换管（12）在分离器（14）中的出口位置，该液体接收热解过程中产生的固相产物，并通过定期除去悬浮物和添加新鲜溶液而更新。
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